Laser, co to jest i jak działa?

1. Historia powstania lasera

LASER to anglojęzyczny skrót utworzony z pierwszych liter słów:
     Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, co w języku polskim oznacza: wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania.

     Teoretyczne podstawy mechanizmów wzmocnienia światła dał w 1917 roku Albert Einstein. Urzeczywistnieniem teorii promieniowania laserowego stał się ponad 40 lat później pierwszy - zbudowany w 1960 roku przez Amerykanina Teodora Maimana - laser rubinowy.

    Ze względu na gwałtownie rosnący krąg zastosowań laserów, nastąpił bardzo szybki rozwój techniki laserowej na świecie. Jeszcze do niedawna dla większości ludzi, laser kojarzył się z techniką militarną i filmami science-fiction. Obecnie lasery wdarły się prawie we wszystkie dziedziny naszego życia.

 Lasery cieszą się dużym powodzeniem począwszy od zastosowań wojskowych, poprzez przemysł, górnictwo, telekomunikację, medycynę, po tak rozpowszechnione urządzenia jak odtwarzacze CD, DVD, czytniki kodów paskowych czy wskaźniki laserowe.

2. Zasada działania lasera

      W dużym uproszczeniu, zobrazowanie budowy i działania lasera przedstawia rysunek. Do ośrodka o właściwościach wzmacniających światło, dostarczana jest energia świetlna lub elektryczna (proces ten nazywamy pompowaniem lasera), co w efekcie powoduje emisję wymuszoną. Ośrodek wzmacniający umieszczony jest wewnątrz rezonatora składającego się z dwóch zwierciadeł, z których jedno jest całkowicie odbijające, drugie natomiast jest częściowo przepuszczalne. W wyniku emisji wymuszonej, wewnątrz rezonatora (zapewniającego sprzężenie zwrotne), układ staje się generatorem światła. Poprzez zwierciadło półprzepuszczalne (emisyjne) , na zewnątrz układu wydostaje się część światła, stanowiąca użyteczną wiązkę laserową. Wiązka ta może zostać poddana dalszej obróbce na drodze optycznej, w celu przygotowania jej do określonych zadań.

     W opisany wyżej sposób działa większość laserów stosowanych w aplikacjach medycznych, należy jednak dodać, że istnieją też inne, bardziej skomplikowane rozwiązania techniczne.

     Ośrodkiem wzmacniającym mogą być różne materiały i właśnie ze względu na nie przeprowadzamy podział  laserów na typy. Najczęściej stosowane w medycynie typy laserów to : Lasery gazowe i lasery na ciele stałym do których zaliczają się lasery półprzewodnikowe.

3. Ogólna charakterystyka światła laserowego

     Światło emitowane przez laser jest falą elektromagnetyczną o ściśle określonych właściwościach, które odróżniają je od naturalnych źródeł takich jak żarówka, płomień czy słońce.

1. Jest monochromatyczne, tzn. że posiada tylko jedną długość fali (kolor), naturalne źródła światła  promieniują w szerokim spektrum od podczerwieni do ultrafioletu.

2. Jest koherentne, tzn. że fale świetlne emitowane przez laser posiadają tą samą fazę, natomiast naturalne źródła światła emitują fale o różnych fazach.

3. Jest skolimowane, tzn. że wiązka światła laserowego ma niewielką rozbieżność i łatwo można utrzymać niewielką średnicę wiązki na dużych dystansach. W naturalnych źródłach światła nie jest możliwe osiągnięcie takiego stopnia kolimacji nawet przez zastosowanie skomplikowanych układów optycznych.