Εισαγωγή στα Lasers

1. Εισαγωγή στα Lasers Γ. Μήτσου

2. Θέματα προς ανάπτυξη

3. Η ανακάλυψη του Laser Ο όρος λέιζερ προέρχεται από το αγγλικό ακρωνύμιο Laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

4. Η ανακάλυψη του Laser • Στις 16 Μαου 1960 γεννήθηκε το πρώτο Laser από τον Theodore Maiman(Laser ρουμπινίου) • Βασίστηκε στην ιδέα του Αϊνστάιν περί της εξαναγκασμένης εκπομπής της ακτινοβολίας (1916)

5. Το μήκος κύματος

6. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

7. Σωματιδιακή – Κυματική φύση του φωτός

8. Γιατί το ενδιαφέρον για τα Lasers; • Έχουν μοναδικές ιδιότητες που δεν εμφανίζονται σε άλλες πηγές φωτός • Αυτές οι ιδιότητες έχουν δημιουργήσει μια σειρά από διατάξεις που δεν υπήρχαν πριν Παραδείγματα εφαρμογών Laser • Εφαρμογές Ιατρικής - Αισθητικής • Barcode readers • CD’s • Printers • Έγχρωμα φωτοτυπικά μηχανήματα • Laser shows • Ολογραφία • 3D imaging

9. Ιδιότητες των Lasers Ιδιότητα • Υψηλή μονοχρωματικότητα • Στενό φασματικό εύρος • Υψηλός βαθμός χρονικής συμφωνίας

10. Ιδιότητες των Lasers περίπτωση a & b Φασματική λάμπα Laser 0.1 A – λ ή 10GHz - f MHz →μHz , οπου 1μHz = 10-6Hz

11. Ιδιότητες των Lasers περίπτωση c – Χρονική Συμφωνία (temporal coherence) Ιδανική χρονική συμφωνία • Σταθερή συχνότητα • Σταθερό πλάτος ταλάντωσης +∞ -∞ Δf f f0 Δf→0 ή Δλ →0

12. Ιδιότητες των Lasers περίπτωση c – Χρονική Συμφωνία (temporal coherence) Ιδανική χρονική συμφωνία σημαίνει: • Χρόνος τc πολύ μεγάλος • Δf ≈ 1/ τc πολύ μικρό • Μπορούμε να προσδιορίσουμε το πλάτος και τη φάση σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή, σε δεδομένη θέση

13. Ιδιότητες των Lasers περίπτωση c – Χρονική Συμφωνία (temporal coherence) Άπειρη συμφωνία: Αν ξέρω το πλάτος και τη φάση στο σημείο Α (για παράδειγμα), μπορώ να ξέρω ακριβώς το πλάτος και τη φάση του κύματος στο σημείο Β. Ο χρόνος συμφωνίας μπορεί να προσδιοριστεί για την περιοχή που το κύμα δεν διακόπτεται +∞ .Β .Α -∞

14. Ιδιότητες των Lasers Ιδιότητα • Υψηλός βαθμός ευθυγράμμισης της δέσμης • Περιορισμός της ευθυγράμμισης από φαινόμενα περίθλασης • Εστίαση της δέσμης σε πολύ μικρό spot • Υψηλός βαθμός χωρικής συμφωνίας

15. Ιδιότητες των Lasers Περίπτωση d. Χωρική συμφωνία (spatial coherence) • Το κύμα συμπεριφέρεται πολύ καλά κατά τη διάδοσή του στο χώρο • Μπορούμε να προσδιορίσουμε το πλάτος και τη φάση του σε οποιαδήποτε θέση σε δεδομένο χρόνο

16. Ιδιότητες των Lasers Έστω ιδανική σημειακή πηγή Αν ξέρω το πλάτος και τη φάση στο Α μπορώ να τα προβλέψω σε μια άλλη θέση στο χώρο (π.χ. Στο Β) Διότι: Το μήκος κύματος είναι σταθερό και η χωρική συμπεριφορά του κύματος είναι σταθερή. .A .B Ευθυγραμμίζω Laser

17. Ιδιότητες των Lasers Ιδιότητα • Υψηλή ισχύς Laser συνεχούς εκπομπής (CW): 10-3 watt – 106watt Παλμικά Laser: 109 watt (gigawatts)– 1018watt (exawatts)

18. Ιδιότητες των Lasers Ιδιότητα • Ευρεία κλίμακα συντονισμού Μπορούμε να έχουμε εκπομπή Laser σε οποιαδήποτε συχνότητα με διάφορες τεχνικές

19. Ιδιότητες των Lasers Ιδιότητα • Διαμόρφωση παλμών μικρού εύρους nsec 10-9sec picosec 10-12sec femtosec 10-15sec

20. Λειτουργία ενός απλού Laser Μηχανισμοί εκπομπής φωτός • Απορρόφηση • Αυθόρμητη εκπομπή • Επαγόμενη ή εξαναγκασμένη εκπομπή

21. Λειτουργία ενός απλού Laser Απορρόφηση E2 hν E1

22. Λειτουργία ενός απλού Laser Αυθόρμητη εκπομπή Αποδιέγερσητωνατόμων Κάθε άτομο ενός αερίουαποδιεγείρεται σε τυχαία χρονικήστιγμή και η εκπομπή του φωτόςγίνεται σε τυχαία διεύθυνση hν=Ε2-Ε1

23. Λειτουργία ενός απλού Laser Επαγόμενη ή εξαναγκασμένη εκπομπή Επαγόμενη ή εξαναγκασμένη αποδιέγερση των ατόμων • Εκπομπή φωτός • Προς την ίδια κατεύθυνση • Ίδιας συχνότητας • Ίδιας φάσης(σύμφωνο φως) με το φως το οποίο προκάλεσε τηνΕκπομπή • Ενίσχυση φωτός hν hν hν=Ε2-Ε1

24. Λειτουργία ενός απλού Laser

25. Βασικά χαρακτηριστικά τουLaser

26. Βασικά χαρακτηριστικά τουLaser

27. Βασικά χαρακτηριστικά τουLaser

28. Hχρήση του Laserστην αισθητική Υπάρχουν διάφορες κατηγορίες laser ανάλογα με το ενεργό υλικό τους. Καθένα από αυτά έχει ιδιαίτερη αξία και εφαρμογές σε συγκεκριμένους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας. ---Πού χρησιμεύει στην αισθητική --- Στον τομέα της αισθητικής εφαρμόζονται τα λεγόμενα χαμηλής ισχύος laser. Η κατηγορία αυτή των laser προκαλεί κάποια φαινόμενα όταν δρα στον ανθρώπινο οργανισμό, φαινόμενα τα οποία είναι ιδιαίτερα χρήσιμα γιατί βοηθούν στην αντιμετώπιση αισθητικών προβλημάτων.

29. Hχρήση του Laserστην αισθητική Τα κύρια φαινόμενα που προκαλούνται από τα laser χαμηλής ισχύος και χρησιμεύουν στην αισθητική είναι η αντιφλεγμονώδης δράση τους, η αναλγητική επίδραση και η αύξηση της αιματικής και λεμφικής κυκλοφορίας. Τα φαινόμενα αυτά παίζουν καθοριστικό ρόλο στην οριστική αντιμετώπιση προβλημάτων όπως αυτά της ακμής, της καταπολέμησης της κυτταρίτιδας και η υποβοήθηση της κυκλοφορίας της λέμφου που είναι υπεύθυνη για την απομάκρυνση των άχρηστων προϊόντων.

30. Hχρήση του Laserστην αισθητική Η δράση του laser κατά των οιδημάτων (πρηξιμάτων) δίνει νέα διάσταση στην αντιμετώπιση καταστάσεων όπως αυτή των πρησμένων ματιών (σακούλες κάτω από τα μάτια) καθώς επίσης και στην εξάλειψη των μαύρων κύκλων. Η δράση του laser στην αισθητική αντιμετώπιση της κυτταρίτιδας παρουσιάζει εξαιρετικά αποτελέσματα ενώ σε προβλήματα φλεγμονώδους ακμής ή σε σημάδια και δυσχρωμίες προερχόμενα από ακμή, επιτελούνται πραγματικά θαύματα!