Laser
(
akronim
od
engl
.
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
: poja?anje svjetlosti s pomo?u stimulirane emisije zra?enja) je
uređaj
za stvaranje i poja?avanje
koherentnog
elektromagnetskog
, naj?e??e
monokromatskog
, usko usmjerenog
zra?enja
. Osniva se na
kvantnim
pojavama pri prijenosu
energije
zra?enjem. Izmjena energije zra?enja s
atomima
ili
molekulama
aktivnoga medija u laseru (
plin
,
kristal
,
plazma
), umjesto
apsorpcijom
i spontanom emisijom zra?enja, odvija se
stimuliranom
emisijom. To se zbiva kada se na atom ili molekulu u pobuđenom stanju, to jest u stanju u kojem su
elektroni
na vi?oj energetskoj razini, djeluje dodatnim izvorom energije (na primjer bijelom
svjetlo??u
ili
elektromagnetskim poljem
). Time broj atoma u pobuđenom stanju
N
2
postaje ve?i od broja atoma u nepobuđenom stanju
N
1
, ?to se naziva inverzija napu?enosti ili inverzija populacije. Za prijelaz u pobuđeno stanje fizikalno je neva?no kojim je putem i na?inom dovedena energija, dok kod prijelaza iz pobuđenog u nepobuđeno stanje nastaje kvantni skok, to jest emisija
fotona
kojima energija odgovara razlici energetskih razina. Op?enito vrijedi
Boltzmannov
zakon:
gdje je:
h
-
Planckova konstanta
,
ν
-
frekvencija
,
k
-
Boltzmannova konstanta
,
T
-
termodinami?ka temperatura
.
Uvjet je za stimuliranu emisiju, odnosno za rad lasera, je ve?i broj atoma u pobuđenom stanju od broja atoma u nepobuđenom stanju,
N
2
> N
1
.
Laserski dobiveni fotoni imaju jednak smjer, frekvenciju (zbog međudjelovanja atoma u laseru frekvencije fotona nisu potpuno jednake, frekvencijski je opseg je manji od 1 k
Hz
), polarizaciju i energiju. Time se dobiva monokromatsko elektromagnetsko zra?enje uskoga paralelnog snopa prakti?ki identi?nih fotona i velike
gusto?e energije
po ?irini
spektralne linije
.
[1]
To zna?i da za razliku od
svjetlosti
koju emitiraju uobi?ajeni izvori, kao ?to su
?arulje
, laserska je svjetlost redovito gotovo monokromati?na, to jest samo jedne
valne duljine
(
boje
) i usmjerena je u uskom snopu. Snop je
koherentan
, ?to zna?i da su
elektromagnetski valovi
međusobno u istoj fazi i ?ire se u istom smjeru.
Induciranu stimuliranu emisiju predvidio je u svojim radovima ve? 1917.
A. Einstein
. Takvu emisiju u vidljivom podru?ju teorijski su obradili
A. L. Schawlow
,
C. H. Townes
i
A. M. Prohorov
1958., a
T. H. Maiman
konstruirao je 1960. prvi laser kojemu je aktivna tvar bio kristal
rubina
stimuliran bijelom svjetlo??u. Prvi plinski laser, sa smjesom
helija
i
neona
, bio je konstruiran 1961., prvi poluvodi?ki 1962., a prvi teku?inski 1963.
Laserska zraka se proizvodi pojavom
stimulirane emisije
. Kao prvi uvjet emisije fotona je
Bohrov uvjet
: laserski medij mora sadr?avati energijske razine ?ija
energija
(razlika energija) odgovara energiji emitiranih fotona. Drugi uvjet je da ve?ina atoma (ili molekula) bude u pobuđenom stanju. Moramo imati na umu da se u laserskom mediju mogu događati razli?iti procesi međudjelovanja
elektromagnetskog zra?enja
i
materije
: najvi?e dolaze do izra?aja
apsorpcija
i spontana emisija
zra?enja
. Ako dovedemo dio atoma (ili molekula) laserskog medija u pobuđeno stanje, oni ?e emitirati
fotone
spontanom emisijom. Ti fotoni se dalje mogu apsorbirati na nepobuđenim atomima, ili izazvati stimuliranu emisiju na preostalim pobuđenim atomima. Laserska zraka se mo?e proizvesti jedino ako stimulirana emisija dominira nad apsorpcijom i spontanom emisijom zra?enja. To se posti?e inverzijom napu?enosti (inverzijom populacije) atoma u laserskom mediju: broj atoma u pobuđenom stanju mora biti ve?i od broja atoma u osnovnom stanju.
Inverzija napu?enosti se mo?e posti?i samo u posebnim slu?ajevima, pa se samo rijetke tvari mogu iskoristiti kao laserski mediji. Inverzija napu?enosti se mo?e posti?i ako u sustavu postoji
metastabilno stanje
. Metastabilno stanje je pobuđeno stanje u kojem se atom (ili molekula) zadr?ava puno dulje nego u normalnim pobuđenim stanjima. U laserskom mediju mora postojati jo? barem jedno pobuđeno stanje, ?to s osnovnim stanjem ?ini sustav od tri energijske razine -
trostupanjski laser
. U laserskom sustavu s tri razine, atomi (molekule) se određenim na?inom pobuđuju u pobuđeno stanje. Pobuđeno stanje, traje vrlo kratko i brzo se spu?ta (relaksira) u ne?to ni?e metastabilno stanje. Atomi (molekule) se ne mogu brzo relaksirati u osnovno stanje, pa laserskim medijem po?inju dominirati atomi u metastabilnom stanju. Inverzija napu?enosti se posti?e između metastabilnog i osnovnog stanja, pa se lasersko djelovanje posti?e prijelazom između ta dva stanja. Pobuđeno stanje koje se koristi za populiranje metastabilnog stanja ne mora biti jedno stanje, ve? se mo?e koristiti niz energijskih stanja.
Postoje i laseri koji rade na principu ?etiri razine ?
?etverostupanjski laser
. Metastabilno stanje se napu?uje na isti na?in kao i kod trostupanjskog lasera, ali inverzija napu?enosti se posti?e između metastabilnog i drugog pobuđenog stanja ni?e energije. Kako se niskole?e?e pobuđeno stanje brzo relaksira i ostaje prazno, inverzija populacije je zajam?ena ?ak i ako je pobuđen relativno mali broj atoma u laserskom mediju.
Za rad lasera je va?na inverzija napu?enosti. Povi?enjem
temperature
pobuđena stanja se po?inju populirati, ?to mo?e naru?iti inverziju populacije. Zagrijavanjem nije mogu?e posti?i inverziju populacije. Zbog toga je lasere ?esto potrebno
hladiti
.
Laserski medij je smje?ten između dva paralelna
zrcala
, tako da zrake svjetla koje prolaze između dva zrcala tvore
stojni val
. Prostor između dva zrcala se naziva i
laserska ?upljina
,
rezonantna ?upljina
ili
rezonator
, po analogiji sa ?upljinama koje se koriste u
akustici
prilikom rada sa zvu?nim valovima. Fotoni koji nastaju spontanom emisijom u laserskom mediju emitiraju se u svim smjerovima, ali samo oni koji su emitirani u smjeru zrcala ?e se reflektirati između ta dva zrcala i biti zarobljeni u laserskoj ?upljini. Ti fotoni, koji veliki broj puta prolaze kroz laserski medij, ?e izazivati stimuliranu emisiju, prilikom prolaska blizu atoma u metastabilnim stanjima u laserskom mediju. Stimuliranom emisijom nastaju skupine fotona koji su u istom
kvantnom stanju
. Takvi fotoni imaju istu
valnu duljinu
, smjer i usmjerenje i pona?aju se kao jedan foton. Jedno od dva zrcala se obi?no naprave tako da nisu 100% reflektiraju?a ve? propu?taju određenu koli?inu svjetla (obi?no manje od 1%), pa koherentni fotoni mogu iza?i iz laserske ?upljine. Kako se svi pona?aju kao jedan, iza?i ?e ili svi (u skupini) ili nijedan. Na taj na?in laserska zraka sadr?i skupine koherentnih fotona, ?to joj daje veliki intenzitet. (Vidi:
Građa lasera
)
Laserska zraka je jedan od rijetkih primjera prikaza
kvantne mehanike
u makroskopskim sustavima: u kvantnoj mehanici razlikuju se dvije vrste ?estica:
Fermi
-
Diracove
?estice ?
fermioni
i
Bose
-
Einsteinove
?estice ?
bosoni
. Fotoni se pona?aju kao bosoni. Fermioni ne mogu biti u istom kvantnom stanju, dok bosoni to mogu. ?tovi?e, ?to je vi?e bosona u istom kvantnom stanju, ve? je vjerojatnost da ?e im se pridru?iti jo? njih.
Po na?inu rada razlikuju se neutralni atomski laseri, kod kojih spektralni prijelazi nastaju na neutralnim
atomima
, ionski laseri, kod kojih se koriste spektralni prijelazi na
ioniziranim
atomima
plina
, plinski molekularni laseri, koji rade u podru?ju
molekularnoga
spektra, laseri s Blumleinovom pobudom, kod kojih se na laserski plin djeluje izbojem
plo?astoga kondenzatora
i time dobiva
impulsno
elektromagnetsko zra?enje
, plinsko-dinami?ki laseri, kod kojih inverzija populacije nastaje
ekspanzijom
vru?ega plina ili
plazme
kroz
mlaznicu
brzinom ve?om od
brzine zvuka
i drugo. Po vrsti opti?ki aktivne tvari laseri se dijele na plinske, teku?inske, poluvodi?ke i op?enito lasere s ?vrstim tvarima, na primjer
staklo
, prirodni ili umjetni
kristali
. Danas laseri pokrivaju valne duljine zra?enja od dalekoga
ultraljubi?astoga
pa sve do dalekog
infracrvenoga podru?ja
, a radi se i na konstrukciji lasera u podru?ju
rendgenskoga zra?enja
. Posebna su vrsta kemijski laseri, kod kojih se inverzija populacije posti?e izravno ili neizravno za vrijeme
egzotermne
kemijske reakcije. Postoje i laseri (na primjer s
titanijem
dopiranim kristalom
safira
kao aktivnim medijem) koji mogu kontinuirano mijenjati valnu duljinu od 700 do 1000 nm, ?to se koristi u laserskoj
spektroskopiji
. Osim lasera koji zra?e kontinuirano, konstruirani su i laseri koji zra?e u kratkim impulsima trajanja od 10
?16
do 10
?9
sekundi, i time vrlo velike snage od nekoliko peta
vata
(10
15
W) u pulsu.
Umjesto jednog nepropusnog, i jednog slabo propusnog zrcala, mogu?e je koristiti potpuno neprozirna zrcala, od kojih se jedno periodi?ki pomi?e izvan opti?kog puta lasera. Kada je zrcalo na svom mjestu, ono zarobljava lasersku zraku unutar
rezonatora
, gdje se ona poja?ava zahvaljuju?i stimuliranoj emisiji zra?enja. Kada se zrcalo ukloni, iz lasera izlazi kratki puls intenzivnog laserskog zra?enja. Pulsevi se kod lasera mogu proizvesti i stavljanjem određenog
bojila
u rezonator. Bojila apsorbiraju zra?enje zahvaljuju?i apsorpciji zra?enja pri ?emu se molekule bojila pobuđuju u pobuđeno stanje. Kada su sve molekule pobuđene, vi?e ne mogu apsorbirati, pa propu?taju zra?enje. Na taj na?in se sprije?ava prolazak fotona kroz lasersku cijev, dok se uspostavi potpuna (ili gotovo potpuna) inverzija napu?enosti u laserskom mediju. Laserski medij se na taj na?in puni energijom do trenutka kada bojilo postaje prozirno. U tom trenutku se energija pohranjena u laserskom mediju pretvara u lasersku zraku. Ovi na?ini proizvodnje laserskih pulseva se nazivaju
Q-prekidanje
(
eng
.
Q-switching
).
Ako se rezonator pa?ljivo izradi, mogu?e je u rezonatoru zarobiti određeni broj valnih duljina laserskog zra?enja. U tom slu?aju, laser ?e po?eti pulsirati u vrlo kratkim pulsevima ? ?ak i u trajanju od oko jedne femtosekunde (u jednoj
sekundi
ima toliko femtosekundi, koliko ima sekundi u 30 000
godina
). Pulsni laseri mogu posti?i jako velike snage u pojedinim pulsevima, iako je prosje?na snaga lasera relativno mala. Danas se mogu napraviti laseri koji oda?ilju 20 - 50 pulseva u sekundi, a pojedini pulsevi traju oko jedne femtosekunde. To zna?i da ?e se energija, koja bi se oslobodila tijekom jedne sekunde, osloboditi u dvadesetak vrlo kratkih pulseva.
Laseri s ?vrstom jezgrom imaju jezgru, napravljenu od
kristala
ili
amorfne tvari
, ?esto u obliku ?tapi?a. Zrcala mogu biti tanki slojevi
srebra
napareni na krajeve ?tapi?a. Na taj na?in ?tapi? ?ini lasersku ?upljinu. Pobuđivanje atoma od kojeg se sastoji jezgra se obi?no provodi nekim sna?nim izvorom svjetla. U tu svrhu se ?esto koriste
ksenonske
bljeskalice, a u novije vrijeme
LED diode
, ili poluvodi?ki laseri, ?ime se pove?ava
energetska u?inkovitost
lasera. Prvi laser koji je davao vidljivu svjetlost je bio
rubinski laser
. Rubinski laser koristi ?tapi? od
rubina
kao lasersku jezgru. Rubinski laser daje crvenu svjetlost valne duljine 694,3
nm
. Danas se ?esto koristi
Nd:YAG
laser, koji se sastoji od ?tapi?a
itrij
-
alumijevog
granata
(YAG), dopiranog atomima
neodimija
. Nd:YAG daje
infracrveno zra?enje
.
Plinski laseri imaju laserski medij u plinovitom stanju. Plinski laseri se obi?no sastoje od
cijevi
ispunjene
plinom
ili smjesom plinova, pod određenim
tlakom
. Krajevi cijevi opremljeni su zrcalima kako bi tvorili lasersku ?upljinu. Pobuđivanje atoma plina se obavlja elektri?nim pra?njenjima kroz plin u cijevi. Plinski laseri se ?esto hlade strujanjem plina kroz cijev. Naj?e??e kori?teni plinski laseri su:
He-Ne laser
(
helij
-
neon
),
argonski laser
ili
CO2 laser
.
Poluvodi?ki laser ili
diodni
laser predstavlja si?u?ni
kristal
, proizveden
atomskom
to?no??u, podjeljen u dva osnovna podru?ja, s razli?itim elektri?nim svojstvima. Na takozvanoj n-strani vi?ak
elektrona
predstavlja nosioce struje. Na takozvanoj p-strani prevladavaju ?upljine koje predstavljaju nedostatak
elektrona
. Kad se na p-stranu primijeni pozitivan
napon
, a na n-stranu negativan, elektroni i praznine poteknu jedni prema drugima. ?estice se sretnu u ultratankom prostoru koji se naziva
kvantna
jama, gdje se rekombiniraju pri ?emu dolazi do emisije fotona. Ako su krajevi diode ujedno i visokoreflektiraju?a
zrcala
dolazi do laserskog u?inka, emitiranja istovrsnih koherentnih fotona.
Energija
fotona (boja svjetlosti) određena je svojstvima poluvodi?kog spoja, iznosom energijskog rascjepa (engl.
Band-gap)
[2]
. Npr. za GaAs lasere taj energijski rascjep iznosi 1,45
eV
, ?to odgovara emisiji fotona valne duljine 885 nm. Plavi laser je pojam (sintagma) koji ozna?ava
poluvodi?ke
lasere u podru?ju 400 - 450
nm
, a ?ije bi ostvarenje predstavljalo zna?ajan napredak u razvoju laserskih
displeja
i pove?anju kapaciteta opti?kih
memorija
.
Određene
kemijske reakcije
mogu proizvesti
molekule
u pobuđenom stanju. Kemijski laseri koriste takve reakcije kako bi se postigla inverzija napu?enosti. Primjer je fluorovodi?ni laser koji koristi reakciju
vodika
i
fluora
, za proizvodnju
fluorovodika
u pobuđenom stanju. Laserska zraka nastaje u reakcijskoj komori, u koju stalno doti?u reaktanti, a produkti izlaze van. Na taj na?in je postignuta inverzija napu?enosti, jer je u reakcijskoj komori stalno prisutno vi?e pobuđenih molekula od onih u osnovnom stanju. Ovakvi laseri mogu posti?i jako veliku snagu u kontinuiranom modu.
Jedna vrsta kemijskih lasera koristi
ekscimere
. Ekscimer je molekula koja je stabilna samo u pobuđenom stanju. Laser se sastoji od smjese plinova kroz koje se narine visoki napon, sli?no kao kod plinskih lasera. Elektri?na struja stvara mno?tvo
iona
i pobuđenih atoma u laserskoj ?upljini, koji mogu reagirati i stvoriti ekscimer. Nakon ?to ekscimer do?ivi laserski prijelaz, on se raspada jer ne mo?e postojati u osnovnom stanju. To je i razlog inverzije napu?enosti u ovom laserskom mediju.
Laseri s
bojilima
koriste određene
organske spojeve
, koji slu?e kao aktivni laserski medij. Molekule, za razliku od atoma imaju vrp?aste spektre, koji se sastoje od mnogo
spektralnih linija
. Kod ovih spojeva, energijskim nivoima se mo?e manipulirati (
elektri?nim poljem
,
magnetskim poljem
,
temperaturom
). Na taj na?in je mogu?e ugoditi laser na određenu
valnu duljinu
. Pobuda molekula se obavlja pomo?u nekog drugog lasera.
Laseri sa slobodnim
elektronima
koriste snop
relativisti?kih
elektrona
koji prolazi kroz
magnetsko polje
koje naizmjeni?no mijenja smjer du? puta elektrona. U normalnim okolnostima, relativisti?ki elektroni, koji prolaze kroz magnetsko polje emitiraju
sinkrotronsko zra?enje
. Kod lasera sa slobodnim elektronima, put koji elektroni prolaze između naizmjeni?o postavljenih
magneta
se stavlja u lasersku ?upljinu, tako da fotoni, koji su uhva?eni između zrcala, izazivaju stimuliranu emisiju slobodnih elektrona u magnetskom polju, kao i kod elektrona u pobuđenim atomima. Laseri sa slobodnim elektronima se mogu ugađati promjenom gusto?e rasporeda magneta, jakosti njihovog magnetskog polja i promjenom energije elektrona. Tako se mogu se napraviti i laseri sa slobodnim elektronima koji rade na valnim duljinama koje su nedostupne klasi?nim laserima, jer ne postoji pogodan laserski medij koji bi mogao proizvesti zadanu valnu duljinu. Mogu?e je napraviti i laser s jako duga?kom laserskom ?upljinom, bez zrcala, ?iji fotoni onda ne bi trebali prolaziti veliki broj puta du? opti?kog puta lasera, ve? bi pro?li samo jedanput. Takav laser se naziva
superradijantni laser
. Danas se poku?avaju napraviti superradijantni laseri sa slobodnim elektronima, koji bi radili u spektralnim podru?jima, u kojima ne postoje zrcala kojima bi se to zra?enje reflektiralo; na primjer u
rendgenskom podru?ju
.
U
tehnologiji
se laser koristi za finu
obradu metalnih povr?ina
i za precizno
zavarivanje
. U
telekomunikacijama
se koristi modulirano lasersko zra?enje za
prijenos podataka
. Pritom se
modulacija
mo?e posti?i promjenom
amplitude
(intenziteta) zra?enja (?to se naj?e??e koristi zbog jednostavnosti), promjenom
frekvencije
ili promjenom
polarizacije
zra?enja. Prijenos je mogu? izravnim zra?enjem ili vođenjem kroz
svjetlovode
(na primjer u telefonskim vodovima). U
medicini
laser slu?i ponajvi?e kao
kirur?ki
instrument za precizne operacije (na primjer oka) ili
dermatolo?ku obradu
, uklanjanje povr?inskih
tumora
ili
tetova?e
, u
stomatologiji
za obradbu zuba, u
meteorologiji
za mjerenje udaljenosti i brzine gibanja oblaka (
lidar
), u
opti?koj astronomiji
u uređaju za ra?unalnu korekciju deformacije slike izazvane
atmosferskim
utjecajima, u
holografiji
, za precizne
mjerne instrumente
(na primjer
daljinomjere
), u
građevinarstvu
za poravnanje terena pri gradnji cesta, kod protuprovalnih alarmnih uređaja, u opti?kim ?ita?ima zvu?nih zapisa kod CD-a i DVD-a, kod
laserskih pisa?a
i kopirnih uređaja i tako dalje. Zbog niske cijene, osobito poluvodi?koga lasera, koristi se na primjer i u dje?jim
igra?kama
.
Posebno zna?enje laser ima u
vojnoj industriji
, kao dio daljinomjera, ozna?iva?a cilja, u telekomunikacijama i za stvaranje zapre?nih polja. U najrazvijenijim zemljama (osobito u
SAD
-u) radi se na izradbi ?tita od
balisti?kih raketa
koji bi se sastojao od
satelit
a na stacionarnim putanjama opremljenih laserima velike snage, koji bi mogli uni?titi nadolaze?e
rakete
daleko od branjenoga polo?aja. Također se u
astronautici
razmatra mogu?nost izradbe
svemirske letjelice
s reflektiraju?im
jedrom
koja bi sa
Zemlje
bila ubrzavana jakim laserskim snopom. Za sada je izrađen superlaki
zrakoplov
oblo?en foto?elijama, kojemu
elektri?ni motor
pokre?e energija predana laserskim snopom.
Laseri, zbog kvalitete svjetla, koje daju danas primjenjuju u gotovo svim ljudskim djelatnostima. Laseri s krutom jezgrom (posebno Nd:YAG) se koriste za
rezanje
,
bu?enje
i
zavarivanje
. Zbog kolimiranosti laserske zrake, mogu?e je posti?i veliku preciznost prilikom obrade materijala, pa se ?esto laseri koriste u kirurgiji; npr. mogu?e je laserom obraditi kapilaru u oku bez o?te?enja okolnog tkiva i bilo kakve operacije na oku. Laserima se mo?e lije?iti i
kratkovidnost
i
dalekovidnost
, obradom o?ne le?e. Laserima se je mogu?e i spaliti tintu na papiru, a ostaviti papir neo?te?en. Stoga se laser danas u sve ve?oj mjeri koristi i za ?i??enje umjetni?kih djela poput slika, skulptura od kamena ili metala
[3]
.
Zbog svoje monokromati?nosti, laseri su iskori?teni i za novu definiciju
metra
. Metar je prije bio definiran preko valne duljine spektralne linije u atomskom spektru kriptona. Pokazalo se da laseri imaju neusporedivo o?trije spektralne linije od spomenute linije
kriptona
, koja je odabrana jer je to najo?trija poznata spektralna linija u prirodi, a primjenom lasera, pokazalo se da ta linija nije simetri?na, pa je nastao problem: koji dio linije uzeti kao definiciju metra. Danas je metar redefiniran kao udaljenost koju svjetlost prijeđe u
sekundi.
Brzina svjetlosti
se mjeri pomo?u lasera: laseru se određenim metodama odredi valna duljina i frekvencija njegovog zra?enja. Njihov umno?ak daje brzinu svjetlosti (zapravo je dogovorno uzeto da je brzina svjetlost jednaka to?no 299 792 458 m/s, a
metar
je definiran preko te vrijednosti i definicije
sekunde
).
Laseri se upotrebljavaju za ozna?avanje polo?aja na nekom udaljenom mjestu, u mjeriteljstvu, a ?ak i prilikom predavanja predava?i pokazuju na plo?u ili platno laserskim pokaziva?ima. Za tu svrhu se koriste poluvodi?ki laseri, jer su relativno jeftini. Za preciznije namjene koriste se plinski laseri, jer poluvodi?ki laseri pokazuju ve?e ?irenje zrake od ostalih lasera. Na taj na?in izmjerena je udaljenost od
Zemlje
do
Mjeseca
s precizno??u od nekoliko milimetara! Astronauti iz jedne od
misija Apollo
su postavili jedno
zrcalo
na povr?ini
Mjeseca
. Znanstvenici su usmjerili laser prema tom zrcalu i mjerili vrijeme potrebno laserskoj zraci da sa povr?ine Zemlje dođe do zrcala na povr?ini Mjeseca i natrag. Prilikom povratka za Zemlju, laserska zraka je imala promjer od oko 2
km
, ?to je uglavnom uzrokovano rasipanjem zrake u Zemljinoj
atmosferi
.
Laseri se koriste u
spektroskopiji
, kao intenzivni izvori monokromati?nog svjetla. Naj?e??e se koriste:
argonski laser
u ramanovoj spektroskopiji i laseri s bojilima u spektroskopiji visokog razlu?ivanja. He-Ne laseri se koriste u Michaelsonovim interferometrima, za precizno mjerenje polo?aja zrcala.
Pulsni laseri se koriste za prou?avanje super-brzih procesa. U femtosekundnoj
spektroskopiji
se na objekt prou?avanja istovremeno po?alju dvije laserske zrake iz pulsnog lasera vrlo kratkog pulsa. Jedna zraka se po?alje direktno na uzorak, a drugoj se pove?a put za nekoliko centimetara s pomo?u zgodno postavljenih zrcala. Ta zraka ?e zakasniti za nekoliko
femtosekundi
, jer je svjetlosti potrebno određeno vrijeme da prijeđe taj put. Prva laserska zraka (eng.
Pump Pulse
) ?e uzrokovati reakciju u uzorku, a drugom (eng.
Probe Pulse
) se mo?e gledati ?to se u tom trenutku događa u uzorku. Pomicanjem zrcala, mogu?e je kontrolirati ka?njenje druge laserske zrake i na taj na?in dobiti sliku o procesu unutar uzorka. Na taj na?in se istra?uju najbr?e kemijske reakcije u prirodi.
Jako veliki laseri se koriste za istra?ivanja materije u uvjetima ekstremnih
tlakova
i
temperatura
. Pomo?u takvih lasera mogu?e je provesti
nuklearnu fuziju
na malenim koli?inama
vodika
. Takvi laseri su naj?e??e kruti laseri sa jezgrom napravljenom od stakla u koje su stavljene određene tvari koje slu?e kao aktivni laserski medij.