Het principe berust op
het gegeven dat als een elektron naar een hogere (onstabiele) baan
rond een atoomkern wordt gedwongen, dit zogenoemde aangeslagen
elektron er zal naar streven deze onstabiele toestand te verlaten
en terug te keren naar de 'natuurlijke' baan. Hierbij wordt
elektromagnetische straling uitgezonden, onder de vorm van een
foton. Aangeslagen elektronen zullen onder normale omstandigheden
op willekeurige momenten terugvallen naar hun 'natuurlijke' baan.
Er zal dus in zijn algemeenheid geen gelijkheid in frequentie en
fase bestaan tussen de elektromagnetische golven die worden
uitgestraald. Een geheel andere situatie ontstaat als een
aangeslagen elektron wordt aangestoten door de elektromagnetische
golftrein die afkomstig is van een ander elektron dat terugkeert
naar zijn normale baan. In dit geval keert het aangeslagen
elektron onmiddellijk terug naar zijn normale toestand. Dit
betekent dus dat de terugval in energie wordt teweeg gebracht
(gestimuleerd) door een andere terugval in energie. De frequentie
en de fase van de uitgestraalde elektromagnetische energie zijn
daarbij volledig identiek aan deze die het proces veroorzaakt
heeft. Het directe gevolg is dat beide golfverschijnselen elkaar
versterken.
Dank zij dit verschijnsel zal een groot aantal
aangeslagen elektronen opeens allemaal elektromagnetische straling
gaan uitzenden die in fase is en dezelfde frequentie heeft. Dit
verschijnsel noemt men het LASER-effect en dit is verantwoordelijk
voor de felle, smalle lichtbundel die uit een LASER ontsnapt.
Hoewel alle LASER's volgens dit fundamentele principe werken, zijn er een heleboel praktische systemen ontstaan, waarvan de werking in detail afwijkt. Sommige LASER's zijn alleen in staat zeer korte pulsen licht uit te zenden, terwijl anderen een continue bundel kunnen genereren. Een en ander heeft er mee te maken in hoeverre men in staat is steeds voldoende elektronen in aangeslagen toestand te brengen om het LASER-effect al dan niet continu in stand te houden.
Robijn LASER
Werkt op basis van een kristal van aluminium-oxide en
zendt straling uit met een golflengte van 694,3 nm. Deze LASER's
leveren korte pulsen met een vermogen tot 1 W. De samenstelling
van een robijn-LASER is getekend in onderstaande figuur.
YAG LASER
Werkt op basis van yttriumaluminium-granaat (YAG) en
levert een golflengte van 1,0641 µm. Deze LASER's zijn
in staat vermogens van 300 W te leveren!
Neodymium-glas LASER
Deze werken op basis van glas, dat verontreinigd is
met neodymium. Levert een golflengte van 1,06 µm.
He-Ne LASER
Deze gas-LASER werkt men een menging van helium en
neon. Deze LASER's kunnen ontworpen worden voor golflengten van 632,8 nm,
1,153 µm en 3,39 µm. Dit zijn de LASER's die men vaak in discotheken
kan aantreffen, waar de lichtbundel door middel van beweegbare
spiegeltjes in alle richtingen wordt afgebogen. Zij leveren
vermogens af tot 100 mW. De samenstelling van een typische He-Ne
LASER is getekend in onderstaande figuur.
Edelgas LASER
Deze werken op basis van de edelgassen argon, neon,
xenon en crypton. Zij leveren, afhankelijk van de gasmenging,
golflengten af van 451,9 nm, 461,9 nm, 488,0 nm, 514,5
nm, 528,7 nm en 676,4 nm. Het maximale vermogen ligt bij 1
W. De typische constructie van een edelgas LASER is
getekend in onderstaande figuur.
Stikstof-LASER
Met het ordinaire stikstof-gas N2 is men in
staat LASER's te ontwerpen die een pulsvermogen van niet minder
dan 2 MW kunnen produceren. Om het LASER-effect in gang te zetten
zijn dan wel spanningen van honderden kV noodzakelijk.
Koolstofgas-LASER
Ook met CO2 kan men groot-vermogen LASER's
maken die in het infrarode gebied rond 10 µm
uitzenden. Speciale typen die gebruikt worden voor het snijden van
metalen leveren uitgangsvermogens van 10 kW.
Metaaldamp-LASER
Door aan een gas-LASER op basis van helium of neon
sporen van cadmium, selenium, zink, kwik, lood of magnesium toe te
voegen kan men LASER's maken die vanaf het ultraviolette tot het
infrarode gebied uitstralen.
Kleurstof-LASER Sommige organische kleurstoffen, zoals rhodamine, fluorescine en cumarine, vertonen het LASER-effect over een breed golflengte-gebied. De uitgestraalde energie is echter zeer laag.
Halfgeleider-LASER
De meest verbreide soort LASER's zijn uiteraard de
halfgeleider-LASER's, want in iedere Audio-CD speler, DVD-speler of
CD-ROM drive zit een LASER-diode die het spiegelend oppervlak van
de schijf met een uiterst dunne infrarode of rode (DVD) bundel
aftast. Bovendien werken alle glaskabel-netwerken met dit soort
LASER's. De meeste halfgeleider-LASER's werken op basis van
galliumarsenide, waar vaak andere grondstoffen aan worden
toegevoegd. Het grote voordeel van dit soort LASER's is dat zij
een continue lichtbundel uitstralen.
Zie hiervoor ook 'LASER-diode'.
Interessante elektronica links
Klik hier ... Kattenschrikdraad installatie houdt katten in of uit uw tuin
Klik hier ... Boeken voor de elektronicus
Klik hier ... Software voor schema tekenen, print ontwerpen en simulatie
Klik hier ... Goedkope digitale oscilloscopen, via USB aan te sluiten op uw PC
Klik hier ... Goedkope meetapparatuur voor het testen van uw onderdelen
Klik hier ... Draadloze elektronica in uw huis
Klik hier ... Inbraakalarm van Marmitek en KlikAanKlikUit
Klik hier ... Bespaar energie met PowerSafer
Klik hier ... Goedkope dataloggers voor t, RH, CO, V en I
Klik hier ... Educatieve producten voor het basisonderwijs