Lasery ve výpočetní technice
• Laser je obdivuhodné a neobyčejně univerzální zařízení je schopen měnit prakticky jakýkoli druh energie na energii koherentního elektromagnetického záření. • Volbou vhodného aktivního prostředí je možno získat záření nejrůznějších vlnových délek v oboru infračerveného, viditelného i ultrafialového světla. • Žádný jiný zdroj záření tuto výjimečnou kvalitu nenabízí a proto se stává laser jedním z nejužitečnějších nástrojů dneška.
Využití • Laser se postupem času stal nepostradatelným nástrojem nejen vědy a výzkumu, ale především řady odvětví průmyslu, medicíny, ale i běžného života většiny členů moderní společnosti. Pravděpodobně jen málokdo se nesetkal se žádným zařízením využívající laserové záření nebo naopak produktem vyrobeným za použití laseru. • Z nepřeberné nabídky aplikací jsme vybrali hlavně takové, s nimiž se přímo nebo nepřímo setkáváme v denním životě a často si to ani neuvědomujeme.
Záznam a přehrávání dat • Laserové přehrávače záznamových médií (CD, DVD, Blue Ray) jsou asi komerčně nejznámější a nejpoužívanější aplikací laserů. Kompaktní disk (CD), který se používá dodnes jako záznamové médium, byl představen roku 1982. • Od té doby byla snaha zvyšovat kapacitu záznamového média. Jedním ze způsobů je využití zdrojů s kratšími vlnovými délkami. Tím se vyvinuly DVD a BlueRay disky. • Jinou možností je poté využití jiného principu záznamu dat, např. s pomocí holografického záznamu.
• Čočkou usměrněný laserový paprsek dopadá na povrch zapisovatelného disku, který na vrstvě zlata či hliníku obsahuje organickou vrstvu krytou vrstvou polykarbonátu. •
Laserový paprsek projde vrstvou polykarbonátu, propálí organickou vrstvu až k vrstvě zlata, a tím vytvoří důlek (pit). Série důlků pak reprezentuje konkrétní informaci.
•
Čtecí laser pak vysílá paprsek na otáčející se disk. Místa s odpařenou organickou vrstvou odráží svazek s různou intenzitou než místa neovlivněná. Změny intenzity zaznamenává fotodioda, která je převádí na elektrický signál, který se dál zpracovává.
Laserová tiskárna a kopírka • Laserové tiskárny jsou jako jedny z nejpoužívanějších laserových zařízení používány nejen ve firmách, ale dnes i v domácnostech.
• Základní součástí laserových tiskáren je elektricky vodivý válec pokrytý tenkou vrstvou selenové polovodičové vrstvy. Selen se vyznačuje jednou důležitou vlastností. Ve tmě je selen izolant s odporem okolo 3-5 MΩ, při osvícení klesne jeho odpor přibližně na 300 Ω.
• Tato selenová vrstva je nejprve nabita kladným nábojem, který se sám od sebe nevybije, kvůli zmíněnému odporu.
• Válec se otáčí a kladně nabitá část dorazí k laserovému paprsku. Tento laserový paprsek svítí na válec a tam, kde posvítí, zmenší odpor selenové vrstvy, čímž se kladně nabitý náboj vybije do středu vodivého válce.
• Směr laserového paprsku vychyluje zrcadlo, čímž laser vytvoří na válci neutrálně nabitou mapu, na kterou bude posléze nanesena barva.
• Laserem takto vytvořená mapa se otáčí na válci, která se dostane k toneru, barvě ve formě prášku. • Toner, nabitý kladným nábojem, je rovnoměrně přitáhnut na další válec pokrytý magnetickou vrstvou zvaný vývojka. Tato vývojka se dostává do styku s válcem se selenovou vrstvou a tedy i vytvořenou mapou.
• Kladně nabitý toner se přenáší z vývojky na válec na místa, kde svítil laser, tedy kde je neutrální náboj. Na ostatních místech je stále kladný náboj, tudíž se na ně kladně nabitý toner nepřichytí. Tím se na válci vytvoří mapa tvořená tenkou vrstvou jemného prášku z toneru.
• Válec se stále otáčí a prášek je připraven k přenosu na papír. V další fází se dostává do styku s papírem.
• Tento papír je přiveden korónou, která nám papír nabije na záporný náboj. Při styku papíru s práškem dojde tedy k přenesení prášku na papír. • Fotocitlivý válec se ještě musí vybít, očistit a celý jeho proces se opakuje. • Papír mezitím pokračuje dále k vybíjecí koróně, která zbaví papír veškerého náboje. Dále se musí barva ještě pořádně přichytit. Papír je tedy přiveden k dvěma přítlačným válcům zahřátým na teplotu přibližně 180 – 200 °C, které barvu roztaví a zažehlí do struktury papíru.
Další běžné využití laseru • Laserová myš • Ukazovátko • Snímač čárového kódu – Čárové kódy mají mnoho variant a v průmyslových zemích je jimi dnes označena naprostá většina výrobků. – Čtečka čárového kódu je opatřena miniaturním laserem. Kmitající světelný paprsek se od tmavých čar neodráží, od světlých mezer se odráží. Detektor čtečky tak odesílá do počítače digitální signály o druhu a ceně zboží. – Počítačový program vypočítá celkovou cenu nákupu a tiskárna v pokladně vytiskne účet. Současně počítač odečte prodané zboží ze skladových zásob.
Další běžné využití laseru • Bezpečnostní systémy – Laserová závora je jednoduché zařízení složené ze zdroje laserového záření a senzoru. – Laserový paprsek se namíří na senzor, který detekuje maximální intenzitu záření. Při přerušení paprsku (osobou nebo předmětem) zaznamená senzor významný pokles intenzity, neboť v tu chvíli detekuje pouze okolní světlo. – Taková změna může být podnětem k reakci, např. ke spuštění zvukového alarmu.
Další využití laseru • Holografie – Holografie je způsob optického zobrazování, založený na interferenci a ohybu světelných svazků. – Svazek monochromatického koherentního světla odražený od předmětu se skládá s pomocným svazkem stejných vlastností v rovině fotografické desky. – Na filmu nevzniká žádný viditelný obraz, ale zdánlivě chaotická soustava interferenčních proužků. Viditelný obraz vznikne teprve vhodným osvětlením hologramu. Na rozdíl od běžné fotografie vytváří hologram skutečný trojrozměrný obraz, případně i s různými dynamickými prvky.
Další využití laseru • Přenos informací – Bezdrátová komunikace (satelity) • Náhrada za radiovou komunkaci • Nutná přímá viditelnost příjmače
– Optické kabely, vlákna – Atd.
Konec
