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- Informazioni sui processi tecnologici e
dei sistemi di lavorazione. Tutti possono contribuire con documentazione,
che deve essere inviata a info@rioweb.it
accompagnata dal nome della fonte, e se possibile al link del
sito dove vi sia la possibilità di un approfondimento.
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Taglio laser
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- Il nome laser deriva dalle iniziali di altrettante
parole in lingua inglese che spiegano il fenomeno fisico dell'amplificazione
di luce mediante emissione stimolata di radiazioni:
- Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation:
- Il laser è quindi una fonte di luce
che viene stimolata ripetutamente (Emission).
- Il funzionamento del laser si basa sull’emissione
stimolata di radiazione da parte degli atomi di una certa sostanza
che viene chiamata materia attiva. Gli atomi vengono dapprima
eccitati, cioè pompati in uno stato energetico superiore
tramite una sorgente, quindi stimolati ad emettere l’energia
immagazzinata per mezzo di una radiazione esterna di frequenza
determinata. I fotoni che compongono la radiazione emessa, hanno
la frequenza caratteristica degli atomi che li hanno prodotti
e viaggiano in fase con i fotoni stimolatori. L’amplificazione
della luce viene ottenuta come conseguenza del movimento dei fotoni
in una cavità risonante, cioè in uno spazio delimitato
da due specchi paralleli, di cui uno totalmente riflettente e
l’altro solo parzialmente. Durante il movimento, i fotoni
colpiscono altri atomi eccitati che a loro volta emettono nuovi
fotoni. Contemporaneamente, la luce laser monocromatica ad alta
intensità e direzionalità filtra all’esterno
attraverso lo specchio semiargentato.
- Laser a Rubino :
il laser a rubino è importante soprattutto dal punto di
vista storico, essendo stato il primo laser a funzionare nel 1960
(Maiman). Il rubino è un cristallo di allumina (sesquiossido
di alluminio: Al2O3), drogato con circa lo 0.05% di ioni cromo
trivalente Cr2O3, che gli conferiscono il caratteristico color
rosso.
L'alluminio e l'ossigeno sono otticamente inerti, mentre gli ioni
Cr3+ sono i centri otticamente attivi. Si tratta di un laser a
3 livelli: quando si irraggia il cristallo di rubino con luce
bianca, questa viene assorbita dagli ioni cromo e molti elettroni
vengono eccitati in un'ampia banda di livelli energetici. Alcuni
elettroni ritornano rapidamente allo stato fondamentale, ma altri,
tramite una transizione che cede energia vibrazionale al cristallo,
vanno in livelli metastabili la cui vita media è circa
104 volte maggiore di quella degli altri stati eccitati.
Quando l'atomo si diseccita emette luce rossa. Questo fenomeno,
che tra l'altro è responsabile della brillantezza del rubino,
viene sfruttato per ottenere l'emissione laser del rubino su due
righe a 692 e 694.3 nm. E' interessante notare come il rubino,
cresciuto sotto forma di cristallo cilindrico, viene usato sia
come mezzo attivo che come risonatore: le due basi del cilindro,
piane e parallele, vengono infatti lavorate otticamente e rivestite
con un coating riflettente (tipicamente R1 ~ 96% ed R2 ~ 50%)
in modo da funzionare come i due specchi di un risonatore ottico.
Il laser a rubino ha bisogno di una sorgente di pompaggio assai
intensa, trattandosi di un sistema a tre livelli, quindi poco
efficiente; si usano in genere lampade a Xenon o a vapori di mercurio.
Le potenze di uscita tipiche sono dell'ordine di qualche Watt
quando si opera in continua e arrivano a ~ 20 kW in regime impulsato
(impulsi da 100 J), a 100MW in Q-switching (~ 10 ns) ed a qualche
GW in mode-locking (1 fs).
- Laser a centri di colore :
è una classe di laser che utilizzano come centri attivi
i cosiddetti centri di colore in cristalli di alogenuri alcalini
(KCl, NaCl, LiF...), vale a dire elettroni che sostituiscono uno
ione negativo. Alcuni di questi centri, opportunamente associati
con ioni impurezza positivi, costituiscono un ideale sistema a
4 livelli. I centri di colore emettono in genere nel vicino infrarosso
e vengono pompati nel visibile.
Si ottengono potenze medie dell'ordine del mW, ed il laser può
essere usato per misure spettroscopiche a causa dell'elevata purezza
spettrale e dell'accordabilità in frequenza della radiazione
di uscita. Questi centri hanno il difetto di funzionare bene,
in genere, alla temperatura dell'azoto liquido (77K), il che ne
limita l'uso. Buone prospettive offre il laser composto da centri
F2+ (un elettrone che sostituisce due ioni negativi) in LiF, che
emette nel visibile a temperatura ambiente.
Fonte per maggiori approfondimenti:
- http://www.cmmlaser.it/it/laser.htm
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