Bor Zsolt

A mindentudó fénysugár: a lézer

I. Bevezetés

1. ábra

Helyezzünk el képzeletben egy kétszeres erősítési tényezővel rendelkező optikai erősítőt egy négy tükörből álló ún. rezonátorba. Tételezzük fel, hogy valahonnan egy egységnyi intenzitású fénynyaláb esik az erősítő bemenetére. Az erősítőn való áthaladás során a nyaláb intenzitása két egységnyire nő. A félig áteresztő tükrön keresztül egy egységnyi intenzitású nyaláb kiszivárog a rezonátorból, míg a nyaláb másik része a három tükörről visszaverődve ismét az erősítő bemenetére jut. Így az egész folyamat újra kezdődhet és folytatódhat, aminek eredményeképpen a rezonátorból folytonosan egy fénynyaláb - a lézernyaláb - lép ki.

2. ábra

3. ábra

4. ábra

A kényszerített emisszió során keletkező erősödő fénynek négy alaptulajdonsága van: terjedési iránya, hullámhossza, rezgési fázisa és rezgési síkja azonos az erősítőbe belépő nyalábéval. Az eredmény egy tökéletesen rendezett nyaláb, amelyet koherens nyalábnak is szoktak nevezni. A koherens nyaláb széttartása rendkívül kicsi - például egy megfelelő optikával a Földtől 380 ezer km-re lévő Holdra juttatott lézernyaláb átmérője mindössze 50 m lesz. A koherens nyaláb másik kedvező tulajdonsága, hogy a lézer energiája egy megfelelő lencsével nagyon kis foltra (kb. egy tízmilliomod mm²-re) fókuszálható le.

5. ábra

6. ábra

7. ábra

8. ábra