lazerio schema: 1 – neskaidrus veidrodis, 2 – kaupinimo energijos šaltinis, 3 – aktyvioji terpė, 4 – pusiau skaidrus veidrodis, 5 – lazerio spindulys
lãzeris (angl. laser – l(ight) a(mplification by) s(timulated) e(mission of) r(adiation) – šviesos stiprinimas priverstiniu spinduliavimu), òptinis kvántinis generãtorius, koherentinės elektromagnetinės spinduliuotės šaltinis. Lazerio schemą sudaro rezonansinis kvantinis stiprintuvas (aktyvioji terpė ir kaupinimo energijos šaltinis), grįžtamojo ryšio elementai (dažniausiai veidrodžių sistema – optinis rezonatorius) ir lazerio spinduliuotės srauto parametrų valdymo elementai. Lazerio spinduliuotės stiprinimas pagrįstas priverstine spinduliuote.
Lazeriai skirstomi pagal aktyviąją terpę (dujų lazeris, eksimerų lazeris, kietojo kūno lazeris, puslaidininkinis lazeris, organinio dažiklio, laisvųjų elektronų lazeris), aktyviosios terpės kaupinimo būdą (injekcinis lazeris, optinio kaupinimo, elektros išlydžio lazeris, cheminio kaupinimo lazeris, branduolinėmis reakcijomis kaupinamas lazeris), veikimo trukmę (impulsinis, nuolatinės veikos lazeris), kuriamos spinduliuotės bangos ilgį (ultravioletinės, infraraudonosios spinduliuotės, regimosios šviesos lazeris, kuriami rentgeno, gama spinduliuotės lazeris). Sukurtas naujos kartos puslaidininkinis – kvantinės duobės lazeris, optinio ryšio sistemoms – skaidulinis lazeris, nenutrūkstamo spinduliavimo silicio lazeris.
Sukurti lazeriai, generuojantys atosekundžių (10–18 s) trukmės impulsus; kuriami zeptosekundiniai lazeriai (10–21 s). Lazerio spinduliuotės poveikis sukelia molekulių, atomų, jonų, molekulių kompleksų fotodisociaciją, fotojonizaciją. Galinga lazerio spinduliuote galima kaitinti, garinti medžiagas. Lazeriai naudojami medžiagoms suvirinti, grūdinti, pjaustyti, gręžti, šlifuoti, ženklinti (lazerinė technologija), atmosferos užterštumui kontroliuoti, atmosferos sudėčiai ir temperatūrai nustatyti, judantiems objektams atmosferoje (lazerinė lokacija) aptikti, ryšių technikoje, karyboje, biologijoje, medicinoje (lazerinė terapija), buityje (kompaktinių diskų grotuvai, kompaktinių diskų skaitymo ir rašymo įrenginiai, lazeriniai spausdintuvai), poligrafijoje ir kitose srityse. Rengiami lazerių šviesos pramoginiai reginiai. Atsiradus lazeriui susikūrė lazerinė chemija, lazerinė spektroskopija, lazerinė medicina, tiriamos lazerinės termobranduolinės sintezės galimybės.
lazerių šviesos pramoginis reginys (Galaxy klubas, 2006 05 17)
Istorija
lazerių šviesos pramoginis renginys Honkonge
Lazerių teorinis pagrindas – 1916 A. Einsteino atrastas priverstinio spinduliavimo reiškinys ir išplėtota jo teorija. 1928 Rudolfas Walteris Ladenburgas (Vokietija) suformulavo sąlygas lygmenų užpildos apgrąžai sukurti ir pasiūlė koherentinės šviesos stiprinimo būdą. 1954 Jamesas Poweris Gordonas, Herbertas J. Zeigeris ir Ch. H. Townesas Kolumbijos universitete sukūrė kvantinį mikrobangų generatorių – mazerį, o Maskvos P. Lebedevo fizikos instituto mokslininkai N. Basovas ir A. Prochorovas paskelbė teorinį mazerio projektą. 1960 Th. H. Maimanas sukūrė pirmąjį lazerį (aktyvioji terpė – rubino kristalas, kaupinamas blykstės žybsniu), 1961 Jungtinių Amerikos Valstijų mokslininkų grupė – dujų lazerį.
21 a. pradžioje lazerių fizikos tyrimus plėtojo pasaulio mokslo centrai: Los Alamoso ir Livermore’o nacionalinės laboratorijos (Jungtinės Amerikos Valstijos), Palaiseau ir Saclay mokslo centrai Prancūzijoje, M. Plancko institutas Vokietijoje. Lazerių fizikos tyrimams paspartinti Europoje įkurti lazerių tyrimo centrai Didžiojoje Britanijoje, Prancūzijoje,Vokietijoje, Italijoje ir kitur.
795
Lietuvoje
Lazerių fizikos tyrimų iniciatorius – P. Brazdžiūnas. Tyrimai pradėti 20 a. 7 dešimtmetyje Vilniaus universitete. Buvo nagrinėjami parametriniai šviesos reiškiniai – harmonikų generacija ir šviesos stiprinimas kristaluose (A. P. Piskarskas). 1966 įžiebtas pirmasis lietuviškas lazeris (J. V. Vaitkus), paskelbta straipsnių apie lazerio šviesa smarkiai sužadintų puslaidininkių savybes (R. Baltramiejūnas, J. V. Vaitkus, J. Viščakas). 1969 Vilniaus universitete paleistas vienas pirmųjų Rytų Europoje pikosekundinis lazeris (A. P. Piskarskas, Vidimantas Kabelka, R. J. Rakauskas). 1972–76 ištirtas parametrinės superliuminescencijos reiškinys (A. P. Piskarskas, Vidimantas Kabelka ir kiti). Lietuvos mokslų akademijos Puslaidininkių fizikos institute 1971–76 nagrinėtas optinių medžiagų atsparumas lazerio spinduliuotei, jos parametrų valdymas (E. K. Maldutis), 1980–90 pikosekundiniai ir femtosekundiniai lazeriai taikyti kuriant ypač sparčius optoelektroninius perjungiklius, tiriant puslaidininkinių medžiagų savybes (Z. Dobrovolskis, A. Krotkus), 1988–92 nagrinėtos puslaidininkinių lazerių technologijos ir dinamikos problemos (Andrius Lazutka, Almantas Galvanauskas). 1978 Puslaidininkių fizikos ir Fizikos institutuose sukurtas lazerinis šviesos sugerties matuoklis (E. K. Maldutis, Juozas Rėksnys, Rimantas Kraujalis ir kiti). Plačiausiai lazerių fizikos tyrimai atliekami Vilniaus universiteto Kvantinės elektronikos katedroje, Lazerinių tyrimų centre, Medžiagotyros ir taikomųjų mokslų institute. Šios krypties darbai plėtojami Fizinių ir technologijos mokslų centre, Vilniaus Gedimino technikos universitete, Kauno technologijos universitete, Lietuvos sveikatos mokslų universitete, kai kurie lazerių fizikos taikomieji ir eksperimentinės plėtros tyrimai atliekami lazerių pramonės bendrovėse. Svarbesni tarptautinį pripažinimą pelnę Vilniaus universiteto mokslininkų darbai: šviesos reiškinių kristaluose tyrimai (A. P. Piskarskas, A. P. Stabinis, V. Sirutkaitis, R. Danielius), kuriais remiantis buvo sukurtas plačiai keičiamo bangos ilgio parametrinis šviesos generatorius TOPAS ir pirmasis lazerinis ultrasparčiųjų procesų žadinimo ir zondavimo spektrometras, fotosintezės ir fotodinaminio jautrinimo pirminių vyksmų tyrimai ir jų taikymas navikų terapijoje (R. Gadonas, R. Rotomskis, Giedrė Virgilija Streckytė, V. Smilgevičius, B. Juodka, V. Kirvelienė ir kiti). Svarbūs lokalizuotųjų šviesos būsenų, vadinamų X impulsų, tyrimai (A. Dubietis, Arūnas Varanavičius, Gintaras Valiulis), t. p. ultrasparčiųjų procesų smarkiai sužadintuose puslaidininkiuose (R. Baltramiejūnas, J. V. Vaitkus, K. Jarašiūnas, A. Žukauskas, V. Gavriušinas, E. Kuokštis) ir medžiagų, naudojamų šviesos diodams gaminti, tyrimai (A. Žukauskas, G. Tamulaitis, S. A. Juršėnas). Fizinių ir technologijos mokslų centre naudojant femtosekundinius lazerius tiriami ultraspartieji fizikiniai procesai puslaidininkiuose, sukurta terahercų diapazono spektroskopijos prietaisų (A. Krotkus, R. Adomavičius), atliekami netiesinės optikos ir spektroskopijos, t. p. lazerių kūrimo ir taikymo darbai.
Svarbūs lazerinių pluoštų tyrimai (A. Dementjev ir kiti), nagrinėjami pirminiai fotosintezės procesai (L. Valkūnas), lazerinės spektroskopijos metodais tiriamos molekulinės medžiagos (V. Gulbinas). Fundamentiniai lazerių fizikos tyrimai lėmė Lietuvos lazerių pramonės atsiradimą 20 a. 9 dešimtmetyje. 1983 įkurta Lietuvos mokslų akademijos Fizikos instituto Bandomoji lazerinės ir elektroninės technikos gamykla, vėliau tapusi Eksma, bendrovės Standa (1987), Ekspla (1992), Šviesos konversija (1994) ir kitos. 1979 Fizikos institute pagamintas pirmojo komercinio pikosekundinio lazerio PL‑1020 (1987) prototipas Vijuka. Lazerių fizikos mokslo ir technologijų plėtrą Lietuvoje koordinuoja Lietuvos lazerių ir šviesos mokslo ir technologijų asociacija (pirmininkas A. P. Piskarskas).
kietojo kūno lazeris (2006)