Lézer

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Kísérlet lézerrel az amerikai hadseregben

A lézer egy olyan fényforrás, amely indukált emissziót használ egybefüggő fénysugár létrehozására. Neve az angol Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation kifejezés rövidítése, a laser magyarosításából származik. Az első lézert az amerikai Theodore H. Maiman fejlesztette ki 1960-ban.

A lézerfény tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • A létrejött fény időben és térben koherens, a lézer által kibocsátott hullámok fázisa a sugár minden keresztmetszeténél azonos.
  • A lézernyaláb keskeny és nagyon kis széttartású nyaláb. A lézerfény nagyrészt párhuzamos fénysugarakból áll, nagyon kis szóródási szöggel. Ezzel nagy energiasűrűség érhető el szűk sugárban, nagy távolságokban is.
  • A lézerek energiája kis térrészben koncentrálódik, a lézerfény teljesítménysűrűsége a megszokott fényforrásokénak sokszorosa lehet.
  • A lézer által kibocsátott hullámok mágneses mezejének iránya állandó.
  • A lézerek fénye egyszínű. A lézersugár egy olyan elektromágneses hullám, amely közel egyetlen hullámhosszú összetevőből áll.

Lézeres kommunikáció: hálózati adatátvitel[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Szín Hullámhossztartomány Frekvenciatartomány
piros ~ 625–740 nm ~ 480–405 THz
narancssárga ~ 590–625 nm ~ 510–480 THz
sárga ~ 565–590 nm ~ 530–510 THz
zöld ~ 500–565 nm ~ 600–530 THz
cián ~ 485–500 nm ~ 620–600 THz
kék ~ 440–485 nm ~ 680–620 THz
lila ~ 380–440 nm ~ 790–680 THz

A lézeres átvitelt alkalmazó adóvevő párokat pont-pont közötti adatátvitelre használhatjuk. E kommunikáció napjainkban teljesen digitális, a lézerfény irányított energiakoncentrációja nagyobb távolság (akár 5 km) áthidalását teszi lehetővé.

Az illetéktelen lehallgatás, illetve külső zavarás ellen viszonylag védett. Az időjárási viszonyok azonban befolyásolják fény terjedését, így az eső, a köd, a légköri szennyeződések zavarként jelentkeznek, amik a kommunikációt akár teljesen blokkolhatják.

A lézerfényt azonban nem csak a szabad térben, hanem ún. optikai szálban is lehet vezetni, így lézeres adatátvitel felhasználható lokális hálózatok, telefonközpontok összekötésére, valamint internetszolgáltatók adatátviteli gerincének kiépítéséhez és videorendszereket összefogó kommunikációs hálózat központi gerincének telepítéséhez. A megvalósított adatátviteli sebesség jelenleg 1 és 10 Gbps között a leggyakoribb. A technológia folyamatos fejlődést mutat, így a maximálisan elérhető adatátviteli sebesség az előbbieket valószínűleg már meghaladja. Magyarország rendkívül fejlett hagyományokkal rendelkezik lézerfejlesztés terén, a magyar lézeres szakembereket világszerte elismerik.

HeNe lézer bemutató a Kastler-Brossel Laboratóriumban

A lézeres kommunikáció története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A szabadtéri optikai átvitel műszaki kiforrottságát gyakran lebecsülik amiatt a téves felfogás miatt, hogy milyen régóta állnak fejlesztés alatt ezek a rendszerek. A szabadtéri optikai átvitelt vagy optikai vezeték nélküli kommunikációs rendszert először Alexander Graham Bell mutatta be a 19. század végén (előbb mutatta be, mint a telefont). Bell szabadtéri optikai kísérletei arra irányultak, hogy az emberi hangot telefonjelekké alakította, és a vevők között a szabad téren át egy fénysugár mentén továbbította mintegy 180 méter távolságra. Bell a kísérleti eszközt "fotofonnak" nevezte, és ezt az optikai technológiát – és nem a telefont – tartotta elsődleges találmányának, mivel így az átvitelhez nem volt szükség vezetékekre.

Habár Bell fotofonja soha nem vált a mindennapi élet valóságává, demonstrálta az optikai kommunikáció alapelvét. A mai szabadtéri optikai átviteli vagy szabadtéri optikai kommunikációs rendszerek műszaki megoldásait lényegében az elmúlt 40 év során alakították ki, főként védelmi alkalmazásokra. Azáltal, hogy a szabadtéri optikai átvitel fő műszaki kihívásait megoldották, a légvédelmi illetve védelmi tevékenység olyan erős alapot jelent, amelyre a mai üzleti lézeres rendszereket alapozni lehet.

S most nézzük meg hol tart a lézer történeti fejlődésében.

New York Times egyik cikkében arról tudósított, hogy a világon az elmúlt két évben több mint 200 millió km hosszúságú száloptikai kábelt fektettek le, mivel a szolgáltatók reagáltak az internet-jelenségre és a végfelhasználók kielégíthetetlen sávszélesség-éhségére.

Az optikai kábelek lefektetésébe beruházott hatalmas összegek ellenére ennek legnagyobb része kihasználatlan, az irodai, kereskedelmi és ipari épületek 80-90%-a egyszerűen képtelen kielégítő sebességgel és biztonságban kapcsolódni a száloptikai gerinchálózathoz, mivel jellemzően az alternatív kapcsolatként felmerülő Wifi megoldások sorra kudarcot vallanak. Jelenleg a lézer optikai átviteli rendszerek jelentik az egyik legígéretesebb megoldást a feljövőben lévő szélessávú kapcsolatok igényeinek kielégítésére, és a kereskedelmi és ipari épületek gerinchálózatra való illesztésén kialakult szűk keresztmetszetre. A lézer-optika átviteli rendszerek számos kedvező jellemzővel bírnak, a legfontosabb ezek közül az alacsony beruházási és működési költség, a gyors telepítés, az optikai technológiának köszönhetően a száloptikai kábelekre jellemző több gigabites sávszélesség, a zavarokkal szembeni érzéketlenség és a lehallgatás elleni védelem.

A lézer egyéb felhasználási területei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • szemműtét[1] és szemvizsgálat.[2]
  • navigáció: autonóm járművek[3] és felderítőrobotok[4] lézernyaláb segítségével képezik le 3 dimenzióban a terepet.
  • polimerek fóliák, szövetek hegesztése: a lézerrel megolvasztják a műanyagot az érintkezési felületen, mely megszilárdulva mechanikailag ellenálló kötést hoz létre.[5]
  • fogfúrás: ennek elterjedésére még várni kell, de a technológia létezik. Másodpercenként 500.000 lézerimpulzussal távolítják el a szuvas fogterületet, vagy öreg fogtömést.[6]
  • rakétaelhárítás: széles spektrumú lézernyalábbal tartják távol a hőkövető rakétákat.[7]
  • fémfelületek polírozása.[8]
  • villámvédelem: lézersugárral idéznek elő elektromos kisüléseket a felhőkben.[9]

A lézer mint fegyver[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Lézeres szemműtét. focusmed.hu
  2. Nem kell ide orvos! Lemérem én, milyen szemüveg kell. mernokbazis.hu. (Hozzáférés: 2010. július 28.)
  3. Így működik a Google autonóm járműve. mernokbazis.hu. (Hozzáférés: 2011. november 1.)
  4. Felderítő robot. mernokbazis.hu. (Hozzáférés: 2009. november 30.)
  5. Varrás lézerrel. mernokbazis.hu. (Hozzáférés: 2011. október 18.)
  6. Nem kínoz többé a fogorvos?. mernokbazis.hu. (Hozzáférés: 2011. január 25.)
  7. Hőkövető rakéta védelemmel ellátott helikopterek. mernokbazis.hu. (Hozzáférés: 2010. szeptember 6.)
  8. Polírozás lézerrel. mernokbazis.hu. (Hozzáférés: 2009. november 16.)
  9. Lézersugarak villámhárító szerepében. mernokbazis.hu. (Hozzáférés: 2010. július 28.)