Laser , m. (-s) , laser , der Laser ,  le laser

Letterwoord voor light amplification by stimulated emission of radiation; bron van elektromagnetische golven, berustend op gestimuleerde stralingsemissie.
Het begrip gestimuleerde emissie werd in 1917 door Einstein op grond van zijn berekeningen geïntroduceerd. Het idee was niet nieuw. Eerder was het al vervat in de toen reeds 40 jaar oude resonantietheorie en golfbewegingstheorie van Lord Rayleigh.

Eigenschappen en werking

In de geometrische meettechniek worden vooral continue (of continue werkende) gaslasers toegepast. Dit zijn lasers die, in tegenstelling tot de zogenoemde pulslasers, voortdurend licht uitstralen zolang zij aanstaan. Een voorbeeld hiervan is de veel gebruikte HeNe-laser ( heliumneon­laser ), die zijn naam ontleent aan de werkzame edelgassen in zijn plasmabuis. Tot een uitgangsvermogen van enkele tientallen mW zenden dergelijke lasers spectraal zuiver, quasi-monochromatisch licht uit dat in hoge mate coherent is. Anders gezegd, lichtgolven met vrijwel dezelfde frequentie, en een vaste onderlinge faserelatie. Dat licht treedt uit in een nauwe, weinig divergerende bundel met een regelmatige lichtverdeling over zijn doorsnede.

De laserlichtbundel treedt doorgaans uit door een gedeeltelijk doorlatende spiegel, die samen met een tweede spiegel een open optische trilholte of resonator vormt. In die resonator bevindt zich een afgesloten ¹) plasmabuis die een actieve stof bevat, dat wil zeggen materie die op de gewenste frequentie krachtig uitstraalt, en waarin populatie-inversie voor energieniveaus kan worden bewerkstelligd. Onder deze omstandigheden kan door spontane emissie ontstaan licht zich door de plasmabuis voortplanten, en aangeslagen atomen stimuleren tot uitzending van daarmee coherent licht. Door de spiegels wordt dat licht steeds heen en weer gekaatst. Onderweg veroorzaakt dit licht gestimuleerde emissie, waardoor de totale hoeveeheid licht toeneemt, dus lichtversterking optreedt.

¹) De afsluiting kan met de spiegels zelf worden gerea­liseerd. Moet de laser lineair gepolariseerd licht uitstralen, dan vindt afsluiting van de plasmabuis plaats met zogenoemde Brewster-vensters, kwartsvensters geplaatst onder de Brewster-hoek.

Dat betekent dus dat energie vanuit een andere vorm, bij voorbeeld elektrische energie opgenomen uit het lichtnet, in precies deze vorm van lichtenergie wordt omgezet.

De golflengte λ, van het door een laser uitge­zonden licht hangt samen met de lengte l van de trilholte volgens 2 l = m λ. Hierin is m een geheel getal, het axiale rangnummer van de modus of trillingswijze van het elektromagnetische veld in de trilholte. De verschillende modi hebben doorgaans verschillende transversale veldverdelingen. Rotationeel symmetrische veldverdelingen worden wel axiale modi genoemd.

De laagste orde transversale modus (in de literatuur wel single transverse mode genoemd) wordt aangeduid met TEM˳˳ Het licht is in dat geval gaussisch over de doorsnede van de bundel verdeeld, terwijl de fase constant is over de doorsnede.

Als diameter van de lichtbundel wordt g­nomen de diameter van de cirkel die de fictieve verbindingslijn is van de punten waar de verlich­tingssterkte e-2 maal de centrale waarde bedraagt. Binnen die cirkel ligt, als de laser in de TEM˳˳-modus werkt, ca 86% van de totale laserenergie.

De licht uitzendende gasatomen in de plasmabuis zijn voortdurend in beweging. De wisselende grootte van de snelheidscomponenten in de richting van de lichtbundel maakt dat hun lichtbijdragen aan die bundel enigszins verschillende frequenties hebben. Dit verschijnsel heet Doppler-effect.

 

 

Vorige pagina