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Jun 15, 2023

Nuova elettronica

Leggi l'articolo per scoprire quanto comunemente vengono utilizzati i laser in diverse applicazioni. La tecnologia laser è comunemente utilizzata in un'ampia gamma di apparecchiature industriali e mediche, ma anche in dispositivi presenti in...

Leggi l'articolo per scoprire quanto comunemente vengono utilizzati i laser in diverse applicazioni.

La tecnologia laser è comunemente utilizzata in un'ampia gamma di apparecchiature industriali e mediche, ma anche in dispositivi presenti in quasi tutte le case. Reti in fibra ottica, stampanti laser, termometri laser, unità CD-ROM/DVD o lettori di codici a barre: tutti questi dispositivi sono dotati di laser. Solitamente non ci si chiede come funzioni un laser o perché sia ​​stato montato all'interno di un dispositivo, ma questo argomento merita sicuramente di essere preso in considerazione perché è davvero interessante.

Le origini del raggio laser risalgono al 1960, anche se il suo modello teorico è stato sviluppato molto prima, cioè nel 1917. Allora Albert Einstein, il famoso scienziato, concluse che alcune delle particelle più piccole della materia, cioè gli atomi eccitati, sono capaci di emettendo luce. Tuttavia, a quel tempo, gli scienziati non disponevano ancora della tecnologia che potesse essere utilizzata per confermare che la teoria di Einstein fosse corretta. La svolta arrivò molti anni dopo, precisamente nel 1954, quando tre scienziati americani (Charles Towneson, James Gordon e Herbert Zeiger) riuscirono a forzare l'atomo a emettere microonde. Ciò ha portato alla progettazione del primo maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), ovvero un dispositivo che emette un forte fascio di microonde controllabile. Questo risultato ha stimolato i ricercatori di tutto il mondo a condurre ulteriori esperimenti. Il primo laser (amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni) è stato creato 6 anni dopo. La prima persona a forzare l'atomo a emettere luce visibile fu Theodore Maiman, uno scienziato americano. L'era dei laser iniziò con l'accensione di una potente lampada flash con all'interno un cristallo di allumina drogato con cromo (rubino).

La risposta più semplice, ma anche più imprecisa, a questa domanda è dire che il laser brilla. Tuttavia, se il laser brilla, perché quando si attiva un puntatore laser in un'aula o in una sala conferenze, è possibile vedere solo un singolo punto sullo schermo e il laser non illuminerà l'intera stanza? La differenza principale tra una normale lampadina e un laser sta nel modo in cui la luce viene focalizzata. Nel primo caso i fotoni sono dispersi e si muovono in tutte le direzioni, motivo per cui una lampadina può illuminare una stanza buia. Nel caso del laser avviene il contrario, cioè la luce viene concentrata in un unico punto per creare un fascio in cui i fotoni si muovono quasi parallelamente tra loro. Ecco perché, quando si attiva un laser, possiamo vedere solo un piccolo punto illuminato dalla luce focalizzata.

Per visualizzare il funzionamento del laser, immaginiamo una piccola scatola rivestita internamente di specchi, in cui sono racchiusi diversi fotoni. Queste particelle viaggiano continuamente all'interno della scatola, rimbalzando sugli specchi. Ciascuno di questi impatti rilascia una porzione di energia che è una copia esatta del fotone. Ad ogni riflessione, il numero di particelle di luce aumenta fino a superare un punto critico. Successivamente, i fotoni perforano la parete della scatola, creando un fascio di luce che dimostra proprietà molto interessanti.

I laser odierni si basano principalmente su diodi laser basati sul fenomeno correlato alla riflessione sopra descritto. I diodi laser sono leggermente simili ai classici LED. Esiste però un elemento simile ad una camera di risonanza per i fotoni rilasciati tra le due zone di unSemiconduttore di tipo N e P . Si tratta di una “scatola” multistrato in grado di riflettere le particelle di luce in tutto o in parte, in modo che alla fine si concentrino in un unico raggio.

A causa delle loro proprietà, i laser sono comunemente impiegati nelle applicazioni elettroniche. Numerosi dispositivi e componenti funzionano sulla base del fenomeno della riflessione multipla delle onde luminose, la cui descrizione è presentata di seguito:

Quando pensiamo ad un laser, di solito ci viene in mente un normale diodo laser. Il suo design è già stato descritto, ma vale la pena sapere che ciascuno di questi elementi è definito da un parametro di potenza che determina la luminosità del laser. Esistono diodi con una potenza nominale di 5 mW o che raggiungono anche 115.000 mW. È molto importante notare che anche i laser a bassa potenza possono essere pericolosi per la salute. In nessun caso si può emettere un raggio di luce direttamente negli occhi, poiché ciò potrebbe causare danni irreversibili alla vista.