Helijum-neonski laser

Helijum-neonski laser

Helijum-neonski laser ili (He-Ne laser) je tip gasnog lasera koji kao izvor zračenja koristi smešu molekula helijuma i neona. Malih je dimenzija, ima industrijsku i naučnu primenu, često se koristi u laboratorijama pri optičkim eksperimentima. Na najčešće korišćenoj talasnoj dužini od 632.8 nm, što odgovara crvenoj svetlosti vidljivog dela optičkog spektra.

Princip rada

Laser se u principu sastoji od cevi ispunjene helijumom i neonom u razmeri 10:1 pod pritiskom od oko 300 Pa. Na krajevima cevi nalaze dva paralelna ogledala koja svu svetlost koja pada iz smera cevi reflektuju nazad u cev. Na taj način svetlost koja putuje duž ose lasera je zarobljena unutar, formirajući lasersku šupljinu (optički rezonator). Blizu krajeva cevi nalaze se elektrode kojima se u cijev dovodi visoki napon (iznad 1000 V). Visoki napon stvara elektrone u cevi koji se ubrzavaju i uzrokuju brojne sudare sa atomima helijuma i neona. Ti sudari prenose energiju na atome, čime atomi prelaze u pobuđena stanja.

Helijumovi atomi se tim sudarima pobuđuju u mnoštvo pobuđenih stanja, iz kojih se emitovanjem fotona ili sudarima sa drugim atomima ili stranama cevi relaksiraju u niža stanja. Ako se relaksacija vrši u 2s stanje oni se ne mogu vratiti u osnovno stanje (1s) jer je prilikom emitovanja ili apsorcije fotona nužno promeniti kvantni broj momenta kretanja za 1 (jer foton ima kvantni broj momenta količine kretanja 1, a sve s-orbitale imaju taj broj 0). Stanje 2s helijuma je zbog toga metastabilno stanje. U laserskoj cevi se skupljaju atomi helijuma u pobuđenom 2s stanju.

Stanje 2s helijuma ima gotovo jednaku energiju kao i 4s stanje neona. Prilikom sudara atoma helijuma pobuđenih u 2s stanja predaju energiju atomima neona, pri čemu atomi neona prelaze u 4s stanje. Iz tog stanja atomi neona emituju fotone procesom stimulisane emisije, čime prelaze u 2p, 3p ili neko drugo stanje. Ti fotoni formiraju laserski snop. Prelaz u 2p stanje je najistraženiji, a prilikom njega se emituju fotoni talasne dužine 632,8 nm, što odgovara crvenoj svetlosti. Takođe je moguće postići i zračenje na talasnim dužinama 543,5 nm (zeleno), 611,8 nm (žuto), 635,2 nm (crveno), 640,1 nm (crveno), 730,5 nm (crveno), 3,39 μm (infracrveno).

Primena

Primena helijum-neonskog lasera uključuje: interferometriju, lasersko štampanje, bar-kod čitanje, kao i laserske pokazivače. U interferometriji HeNe laser omogućava veoma stabila jedno prelazni mode neohodan za određivanje optičkih osobina materijala kao što su oblik površine i uglačanost. Kod laserskih štampača, snop sa dobrim osobinama se koristi za pisanje po foto-senzitivnim površinama čime se obezbeđuju detaljni šabloni pri štampanju. Većina super-marketa i prodavnica danas koristi upravo HeNe lasere kao bar-kod čitače i pri skeniranju inventara kako bi pročitali digitalan kod utisnut na proizvodima. Primena kao pokazivača podrazumeva korišćenje kao referentnog snopa pri niveliranju, određivanju pravih uglova u tri dimenzije, u građeviniarstvu i u vojnoj primeni kao laserski nišan na oružju. Snop talasne dužine od 1.523 mikrometra se koristi za merenje transmisione linije optićkog fibera, koji ima minimum gubitaka u tom opsegu talasnih dužina.

Vidi još

• Argonski laser
• Ugljen-dioksidni laser