O Raio Laser
Em 1917 , Albert Einstein falou na teoria que vinha tornar os laser uma realidade - Emissão Estimulada Em 1954, Charles_Townes e Arthur_Schawlow inventaram o (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), uma tecnologia muito parecida ao do laser óptico mas não usa luz visivel. A luz visivel emite ondas de variados comprimentos de onda, resultando num espalhamento dos mesmos de forma muito rápida e numa perca de energia por interferência destrutiva. O maser é capaz de de produzir ondas de comprimento de onda único.
As primeiras experiências foram realizadas com gás amoníaco cujas moléculas chegavam a vibrar 24 bilhões de vezes por segundo, o que tornava suscetíveis de converter-se em ondas de 2 mm em meio de comprimento . Dirigindo sobre as moléculas o adequado estímulo eletromagnético foi observado que este estimulo originava uma avalanche de electrões que ampliavam consideravelmente o original. Foram ainda realizadas outras experiências com rubi sintético (laser de rubi, considerado como o primeiro laser óptico bem sucedido, que emitia curtos impulsos de laser óptico) e rápidamente foram aparecendo outros materiais, empregando outros átomos e outras moléculas. Há alguma controvérsia em relação a quem inventou o laser óptico, mas a primeira pessoa a usar a palavra laser foi Gordon Gould, sendo um bom argumento para se acreditar que foi o primeiro a criar o primeiro laser óptico. Mas é em 1961 que Robert_Hall inventa o laser de injecção em semicondutores, enquanto trabalhava para os laboratórios da General Electric Laboratories em Schenectady, New York. Estes lasers eram baratos e são hoje em dia o tipo de laser mais comum. Podem ser encontrados em leitores de CD's, impresoras a laser, nos leitores de código de barras dos supermercados, na maioria das fibras ópticas usadas nos sistemas de comunicação entre outros.
Funcionamento dos Diodos Laser.
Como num led, a junção é directamente polarizada, e a recombinação das cargas, que ocorre quando os electrões passam da camada n para a camada p, são produzidos fotões de luz visivel ou de infravermelho. Acima de um determinado nuvel de corrente, os fotões que se movem no sentido paralelo à junção iniciam um processo de emissão estimulada em cadeia.De forma similar, as extremidades têm superfícies espelhadas e semi-espelhadas. A máxima eficiência do laser ocorre quando o comprimento do material na direcção da emissão é múltiplo exacto do comprimento de onda da luz emitida, trabalhando o dispositivo como um ressonante óptico.
Propriedades do laser
- Comprimento de Onda
- Depende do material que emite luz, do sistema óptico e da forma de energizá-lo. A luz emitida pelo laser é sempre monocromática:
- Fluoreto de argônio (UV) 193 nm
- Fluoreto de criptônio (UV) 248 nm
- Cloreto de xenônio (UV) 308 nm
- Nitrogênio (UV) 337 nm
- Argônio (azul) 488 nm
- Argônio (verde) 514 nm
- Hélio-neônio (verde) 543 nm
- Hélio-neônio (vermelho) 633 nm
- Corante Rodamina 6G (ajustável) 570-650 nm
- Rubi (CrAlO3) (vermelho) 694 nm
- Nd:Yag (NIR) 1.064 nm
- Dióxido de carbono (FIR) 10.600 nm
- Potência de Saída
- Gás Hélio-Neônio (dezenas de "mW")
- Dióxido de carbono (centenas de "kW" em feixe contínuo)
- Coerência
- Feixe coerente / Estão em fase.
- Devem ter o mesmo sinal.
- A coerência é necessária para algumas aplicações.
- Eficiência
- De 20% a 0,001%.
- A eficiência é importante para sistemas com grande potência.
- Intensidade de Potência
- Da ordem de 10^16 W/cm² (baixa divergência).
Exemplos de alguns tipos de laser
Laser a cristal | Cor | λ (nm) |
Alexandrita | IV | 700 a 815 |
Cromo safira | vermelho | 694 |
Érbio (vidro) | IV | 1540 |
Érbio (YAG) | IV | 2940 |
Hólmio (YAG) | IV | 2100 |
Hólmio (YLF) | IV | 2060 |
Neodímio (YAG) | IV | 1064 |
Neodímio dobrado (YAG) | verde | 532 |
Titânio safira | IV | 840 a 1100 |
Laser a gás | Cor | λ (nm) |
Argônio | azul | 488 |
Idem | verde | 514 |
Criptônio | amarelo | 568 |
Idem | azul | 476 |
Idem | verde | 528 |
Idem | vermelho | 647 |
Dióxido de carbono | IV | 10600 |
Fluoreto de hidrogênio | IV | 2700 |
Hélio cádmio | violeta | 441 |
Idem | UV | 325 |
Hélio neônio | amarelo | 594 |
Idem | laranja | 612 |
Idem | verde | 543 |
Idem | vermelho | 633 |
Idem | IV | 1152 |
Idem | IV | 3390 |
Nitrogênio | UV | 337 |
Xenônio | branco | vários |
Laser a gás "Excimer" | Cor | λ (nm) |
Cloreto de criptônio | UV | 222 |
Cloreto de xenônio | UV | 308 |
Fluoreto de argônio | UV | 193 |
Fluoreto de criptônio | UV | 248 |
Fluoreto de xenônio | UV | 351 |
Laser a líquido | Cor | λ (nm) |
Coumarin C30 | verde | 504 |
Rhodamine 6G | IV | 570 a 650 |
Laser a semicondutor | Cor | λ (nm) |
Arsenieto de gálio (usado em leitores de CDs) | IV | 840 |
Arsenieto de gálio e alumínio (usados em impressoras) | IV | 670 a 830 |
Fosfeto arsenieto de gálio (usados em telecomunicações) | IV | 1300 |
Laser a vapor metálico | Cor | λ (nm) |
Cobre | amarelo | 570 |
Idem | verde | 510 |
Ouro | vermelho | 627 |