L A S E R E

1. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu Cezar Sfetcu Daniel Zamfirescu Ciprian Diaconu

2. L A S E R EIoan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu ATENTIE!!! NU priviti NICIODATA direct intr-un fascicul laser deoarece va poate arde DEFINITIV retina!

3. L A S E R EIoan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Laserul este un dispozitiv optic care generează un fascicul de lumină coerent, foarte îngust şi cu o divergenţă foarte mică, printr-un proces de emisie stimulată a undelor electromagnetice din spectrul vizibil al acestora.

4. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu La origine, termenul laser (la ora actuală substantiv comun) este provenit din acronimul L A S E R format în limba engleză de la denumirea LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation(amplificare a luminii prin emisia stimulată a radiaţiei)

5. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Scurt istoric • 1917 - Albert Einstein stabileşte bazele teoretice pentru laser şi maser • 1953 - fizicianul american Charles Townes şi, independent, Nikolai Basov şi Aleksandr Prohorov din Uniunea Sovietică au reuşit să producă primul maser • 1960 - Theodore Maiman a fost construit primul laser funcţional România a fost a patra ţară din lume în care s-au realizat lasere în urma unor cercetări întreprinse de un colectiv condus de Ion I. Agârbiceanu

6. Gamma X ultraviolete spectrul infraroşii microunde radio vizibil L A S E R EIoan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu De principiu, termenul de « lumină » defineşte în sens larg undele electromagnetice de orice frecvenţă. Este implicit înţeles faptul că laserul, care este o dezvoltare a maserului în domeniul vizibil, funcţionează în domeniul spectrului vizibil al undelor electromagnetice.

7. energie de pompaj suprafaţă reflectantă total opacă suprafaţă reflectantă mediu activ laser fascicul laser emis L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Laserul este un dispozitiv complex care utilizează un mediu activ introdus într-o incintă optică rezonantă care are o mare capacitate de a reflecta, cu scopul de a transmite energia necesară mediului activ.

8. energie de pompaj suprafaţă reflectantă total opacă suprafaţă reflectantă mediu activ laser fascicul laser emis L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Mediul activ • are proprietatea de a amplifica lumina prin emisie stimulată • primeşte energie din exterior (pompaj) • absoarbe energia de pompare - unii electroni trec într-o stare cuantică de energie ridicată.

9. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu particulele pot interacţiona cu lumina • prin absobţie de fotoni • prin emisie de fotoni • spontană • stimulată: fotonul este emis în aceeaşi direcţie cu a luminii care trece stare de inversiunenumărul particulelor aflate într-o stare energetică superioară (stare excitată) este mai mare decât a celor aflate în stări energetice inferioare numărul de emisii stimulate datorită luminii care trece este mai mare decât absorbţiile care se produc Astfel, lumina este amplificată

10. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Referitor la amplificarea luminii: • atunci când aceasta se produce de la sine, se formează un amplificator optic • când un amplificator optic este introdus într-o incintă optică rezonantă, se obţine un laser

11. oglindă cu centrul transparent oglindă mediu activ laser incintă optică rezonantă pompaj oprit L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Principiul de funcţionare al laserului

12. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu incinta optică rezonantă • conţine un fascicul coerent de lumină care se reflectă repetat între suprafeţele reflectante • fascicul trece de mai multe ori prin mediul activ înainte de a fi emis sau pierdut prin difracţie sau absorbţie • când amplificarea în mediul activ este mai puternică decât pierderile rezonatorului, puterea luminii care se deplasează poate creşte exponenţial

13. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu • fiecare emisie stimulată face ca particula excitată să revină din această stare în cea de bază • scade capacitatea de amplificare ulterioară a mediului activ Când acest efect devine puternic - mediul a devenit saturat. Echilibrul dintre puterea de pompare, nivelul de saturare şi pierderile din incintă determină mărimea puterii laserului din incinta rezonantă. Aceasta defineşte punctul de operare al laserului.

14. pompaj L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu • pompajul excită electronii din atomi, determinându-i să treacă pe orbite superioare • spontan, unii electroni revin pe orbita iniţială de energie mai mică, eliberând un foton (cuantă de lumină) • aceştia stimulează alţi electroni deja excitaţi să emită mai mulţi fotoni cu aceeaşi energie (aceeaşi lungime de undă) precum fotonii iniţiali

15. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu • mediul activ amplifică orice foton care se deplasează prin incintă, indiferent de direcţia de deplasare a acestuia • fotonii care se deplasează spre cele două oglinzi se reflectă de acestea şi revin în mediul activ, stimulând alţi electroni supuşi “bombardamentului” cu energia de pompaj, să emită la rândul lor alţi fotoni • de acest proces repetat au parte fotonii care se deplasează pe direcţia axei optice a rezonatorului, ceilalţi se disipă în mediu.

16. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu • emisia fiind stimulată, fotonii sunt emişi pe aceeaşi direcţie • numai cei aliniaţi pe direcţia incintei ajung să fie reflectaţi de mai multe ori de suprafeţele reflectante. Aceştia sunt singurii fotoni care trec de mai multe ori prin mediul activ şi vor fi amplificaţi puternic • se generează o adevărată reacţie în lanţ care conduce la obţinerea unui fascicul de lumină monocromă coerentă a cărei energie creşte aproape exponenţial odată cu deplasările repetate între cele două oglinzi

17. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu • undele de lumină devin din ce în ce mai puternice pe măsură ce trec prin mediul activ • oglinzile de la cele două capete le reflectă repetat • fasciculul laser capătă o energie din ce în ce mai mare • trece prin oglinda parţial transparentă a rezonatorului Combinaţia de emisii spontane întâi, stimulate mai apoi, determină emisia unui fascicul coerent de lumină monocromă – fasciculul laser.

18. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Modul de operare • lasere de putere constantă: emisia este relativ constantă în timp, inversiunea de populaţie necesară pentru aceasta fiind menţinută continuu printr-o putere de pompaj constantă • lasere pulsatori: emisia laser variază în timp, de obicei în sensul “emite – nu emite” - puteri instantanee mult mai mari • prin modificarea condiţiilor din camera rezonantă (puterea de pompaj este transmisă practic continuu şi se permite eliberarea fasciculului laser doar atunci când se atinge puterea necesară) • prin utilizarea unei surse de putere de pompaj care transmite energia pulsator

19. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Proprietăţile fasciculului laser • monocromaticitate — un spectru în general foarte îngust de lungimi de undă; • direcţionalitate — proprietatea de a se propaga pe distanţe mari cu o divergenţă foarte mică şi, ca urmare, capacitatea de a fi focalizat pe o arie foarte mică; • intensitate — unele lasere sunt suficient de puternice pentru a fi folosite la tăierea metalelor • coerenţa — fascicule de unde de aceeaşi frecvenţă şi fază

20. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Aplicaţii ale laserului • medicină – chirurgie fără sângerare, tratarea pietrelor la rinichi, operaţii oculare, tratamente dentare, tratamente cosmetice • industrie – tăiere, sudură, tratamente termice • apărare – marcarea ţintelor, apărare antirachetă, ghidarea muniţiei, sistemul LIDAR (oarecum similar radarului, pentru determinarea poziţiei, distanţei, precum şi a altor informaţii referitoare la o ţintă) • ştiinţă şi cercetare – spectroscopie, interferometrie, microdisecţii, holografie • tehnologia informaţiei

21. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Aplicaţii comune în viaţa de zi cu zi • scannerul pentru coduri de bare – introdus în anul 1974 • discul laser – introdus in 1978 • CD-player-ul – introdus din 1982 • imprimante laser • termometre • indicatoare cu laser (pointere) • spectacole cu jocuri de lumini

22. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu puteri ale laserelor • indicatoare laser (pointere) - sub 1 mW • CD-ROM – 5 mW • DVD player sau DVD-ROM – 5...10 mW • DVD-RW de mare viteză – 100 mW • laser chirurgical cu CO2 – 30…100 W • laser utilizat în industrie pentru tăiere 100…3000 W • cel mai puternic laser, realizat în 1998 – 1,3x1015 W

23. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Pericole la utilizarea laserelor • laserul este periculos pentru ochiul uman, dacă fasciculul loveşte direct, sau prin reflexie de pe o suprafaţă strălucitoare. • fasciculului laser poate fi focalizat de cornee şi de cristalin pe o suprafaţă extrem de mică pe retină • aceasta determină arsuri locale şi distrugeri definitive ale retinei într-un timp foarte scurt

24. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Clase de securitate • Clasa I/1 – este specifică echipamentelor industriale care au zona de acţionare a fascicolului laser acoperită în totalitate, deci nu există posibilitatea apariţiei unor reflexii nedorite • Clasa II/2 – cuprinde lasere cu puterea de până la 1 mW, care este nepericuloasă la utilizarea în condiţii normale • Clasa IIIa/3R – cuprinde lasere cu puterea de până la 5 mW şi implică un risc minor al ochiului în timpul reflexului de clipire • Clasa IIIb/3B – cuprinde lasere cu puterea de până la 500 mW şi poate cauza leziuni majore ale ochiului • Clasa IV/4 – cuprinde majoritatea laserelor industriale sau ştiinţifice şi care pot cauza arderea pielii Persoanele care lucrează cu lasere din clasele 3B şi 4 se pot proteja cu ochelari de protecţie speciali, care absorb lumina de o anumită frecvenţă.

25. L A S E R EIoan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Demonstratii Laser Pointer Laserul unei unitati DVD-RW Laser Show Citirea unui cod de bare

26. L A S E R EIoan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Laser Pointer

27. L A S E R EIoan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Laserul unei unitati DVD-RW

28. L A S E R EIoan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Laser Show

29. L A S E R EIoan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Citirea unui cod de bare

30. L A S E R E Ioan Cristian Cruceanu, Cezar Sfetcu, Daniel Zamfirescu, Ciprian Diaconu Mulţumim pentru atenţia acordată !