4.4. Lāzera starojums

Lāzeriem jeb optiskajiem kvantu ģeneratoriem ir trīs galvenās sastāvdaļas: aktīvā vide, enerģijas avots un rezonators.

Pirmo rubīna lāzeru 1960. gadā izveidoja T. Meimans (ASV). Rubīna lāzera aktīvā vide ir rubīna monokristāls ar hroma piemaisījumu. Kristāls ir cilindriska stienīša veidā. Stienīša galus noslīpē un tiem uzklāj plānu sudraba kārtiņu. Kristālu no sāniem apgaismo ar gāzizlādes lampu. Attēlā parādīta vienkāršota enerģijas līmeņu shēma rubīna kristālā.

Rubīna kristaliskā režģa un hroma jonu iedarbībā ierosinātais enerģijas līmenis E3 sadalās daudzos sīkākos līmeņos, veidojot joslu jeb enerģijas zonu. Enerģijas līmenī E2 elektroni uzturas daudz ilgāk nekā līmenī E3 (aptuveni 2 · 10-3 s), bet kvantu pāreja E3→ E2 ir bezizstarojuma pāreja. Tāpēc var panākt, ka enerģijas līmenī E2 nokļūst ļoti daudz elektronu. Ārējā elektromagnētiskā starojuma ietekmē elektroni vienlaikus pāriet no līmeņa E2 uz līmeni E1, radot starojumu, kura fotonu enerģija ΔE = E2 - E1. Lai elektroni pārietu stāvoklī E3, rubīna kristālu apgaismo ar gāzizlādes lampu.

Sudraba kārtiņa uz rubīna stienīša galiem darbojas kā puscaurlaidīgs spogulis (rezonators), kas daļu kvantu atgriež aktīvajā vidē, lai izraisītu inducēto starojumu.

Lāzerus izmanto ļoti plaši; ar tiem griež un metina metālus, pārgriež audus ķirurģijā, pārvada signālus pa optiskajiem kabeļiem, nosaka attālumus un iegūst hologrammas. Lāzerus izmanto arī svītrkodu skeneros, printeros, fotokopētājos, CD atskaņotājos un citur.

Piemēram, DVD lasītājā lēca fokusē lāzera staru uz DVD slāni, kur digitālā formātā ierakstīto informāciju lāzera stars "nolasa". Lāzera gaismas stars no izciļņa kā no spoguļa atstarojas (loģiskais “1”), bet bedrītē izkliedējas (loģiskā “0”).