Wiązka lasera – co to jest?
Lasery wykorzystywane są obecnie na szeroką skalę w niemal wszystkich gałęziach przemysłu. Nie powinno to dziwić, bowiem urządzenia laserowe pozwalają uzyskać doskonałe rezultaty, są trwałe, wygodne w użyciu i bezpieczne. Choć w rzeczywistości sam proces wykorzystujący laser jest dość złożony, to jednak rozłóżmy go nieco na czynniki pierwsze. Zacznijmy od wiązki laserowej.
Wiązka laserowa, z ang. „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation„, to nic innego jak skupiony strumień światła, który jest ukierunkowany w konkretnym wektorze, a także działa na zasadzie spójności jednofalowej. W slangu potocznym można powiedzieć, że laser to nic innego jak światło, które zostało wzmocnione do tego stopnia, że zmieniło ono swoje właściwości.
Wiązka laserowa wynaleziona została najprawdopodobniej przez Theodore Maiman, amerykańskiego fizyka, który skonstruował w 1960 roku pierwszy laser rubinowy. Wzmocnienie wiązki osiągnięto dzięki zastosowaniu rubinowego pręta z rdzeniem wypełnionym srebrem. Ten wynalazek swój sukces osiągnął jednak dopiero w latach 80-tych XX wieku, w momencie gdy naukowcy zrozumieli jego działanie, a także znaleźli dla niego szerokie spektrum zastosowań. Działanie lasera jest stosunkowo proste – w momencie, gdy atom trafia na energię, orbita elektronów zaczyna się zmieniać. W tym momencie dochodzi do uwolnienia fotonów, które w normalnych warunkach są wydalane losowo.
W wiązce lasera odbywa się to inaczej, gdyż fotony uwalniane są w sposób skoncentrowany a także zorganizowany. Powstaje tzw. strumień o jednej fali, który bez problemu można odbijać od zwierciadeł, które skupiając światło tworzą docelową wiązkę laserową. Aktualnie dąży się do jak największej polaryzacji lasera, co umożliwi niemalże puszczenie światła w idealnej linii. Im wiązka będzie cieńsza tym stanie się ona bardziej precyzyjna.
Podstawowymi elementami, z którymi współpracuje laser, jest tzw. ośrodek czynny absorbujący fotony, rezonator oraz układ pompujący. Spełnienie powyższych czynników stanowi warunek do stworzenia podstawowej akcji laserowej, tj. wzmocnienia kwantowego a także powielenia fotonów. Opcjonalny układ optyczny może go finalnie wzbogacić a także sprawić, że wiązka będzie węższa, szersza, co za tym idzie słabsza lub mocniejsza.
Gordon Gould – również amerykański naukowiec – także przypisuje sobie prawa do uznania go wynalazcą pierwszego na świecie lasera. Spór ten trwa do dziś i najprawdopodobniej nie zostanie rozstrzygnięty.
Laser został rozpowszechniony za pomocą filmów serii Gwiezdnych Wojen. To tam pierwszy raz pojawiły się laserowe miecze świetlne, uznawane przez fanów za potężną broń. To, co było nieosiągalne, stało się szybko w zasięgu ręki, a naukowcy dopracowując skupienie wiązki laserowej, znaleźli dla niej wiele zastosowań.
Z czasem laser stał się na tyle popularny, że świetlną wiązkę można było spotkać między innymi w napędach DVD, czytnikach, systemach bezpieczeństwa. Promień lasera stał się również idealnym rozwiązaniem podczas precyzyjnych operacji, a także zabiegów kosmetycznych.
Najpotężniejsze wiązki laserowe zastosowano w przemysłowych maszynach CNC, dzięki zastosowaniu odpowiednio spreparowanych a zarazem wzbogaconych wiązek maszyny – te mogą przeciąć metal o grubości kilku centymetrów.