3.

Tipi di laser

I laser vengono classificati, a seconda della natura del materiale attivo utilizzato, in laser a stato solido, a gas, a semiconduttore, a liquido e laser a elettroni liberi.

1.

Laser a stato solido

I materiali più comuni impiegati nei laser a stato solido sono barrette di cristallo di rubino o di vetro drogati con neodimio. Le estremità delle barrette sono costituite da due superfici parallele ricoperte con uno strato sottile di materiale non metallico, altamente riflettente. I laser a stato solido offrono la più alta potenza d'uscita e solitamente generano sequenze di impulsi luminosi molto intensi e di brevissima durata. Il pompaggio si ottiene mediante luce proveniente da tubi flash a xeno, lampade ad arco o lampade a vapori di metallo. La gamma di frequenze dei laser a stato solido oggi è stata estesa dal caratteristico infrarosso (IR) all'ultravioletto (UV), utilizzando cristalli di diidrofosfato di potassio che funzionano da “moltiplicatori” della frequenza luminosa; se i fotoni vengono fatti interagire con un bersaglio di cristalli di ittrio posto all'interno della cavità risonante, la frequenza della luce laser in uscita può essere aumentata fino a quella caratteristica dei raggi X.

2.

Laser a gas

Il materiale usato in questi laser può essere costituito da un gas puro, una miscela di gas o da vapori metallici, e solitamente è contenuto in un tubo cilindrico di vetro o di quarzo. Due specchi sono posti alle estremità del tubo per formare la cavità risonante. I laser a gas vengono pompati mediante luce ultravioletta, fasci di elettroni, corrente elettrica o reazioni chimiche. Il laser a elio-neon è noto per l'alta stabilità di frequenza, la purezza del colore e l'alto grado di collimazione del fascio prodotto. I laser a diossido di carbonio sono i più efficienti e potenti laser a onda continua.

3.

Laser a semiconduttore

Di dimensioni particolarmente compatte, i laser a semiconduttore sono basati su una giunzione tra semiconduttori dotati di diversa conducibilità elettrica. La cavità risonante è confinata alla zona di giunzione per mezzo di due pareti riflettenti. Il semiconduttore più usato e più efficiente è l'arseniuro di gallio. Questi laser sono pompati mediante l'applicazione diretta di corrente elettrica alla giunzione, e possono operare in modalità a onda continua con un rendimento superiore al 50%. I laser a semiconduttore vengono comunemente impiegati nei lettori di compact disc (CD) e nelle stampanti laser.

I più recenti sviluppi in questo settore sembrano promettere la realizzazione a breve di laser di dimensioni talmente piccole da poter essere inclusi in un chip di silicio. Costituiti da nanofili di solfuro di cadmio, i nanolaser potrebbero consentire un ulteriore sviluppo della microcomponentistica elettronica.

4.

Laser a liquido

Nei laser a liquido il materiale attivo è costituito generalmente da un colorante inorganico, chiuso in un recipiente in vetro. Sono pompati con potenti lampade flash per operare nella modalità a impulsi oppure con un laser a gas ausiliario per operare nella modalità a onda continua. La frequenza caratteristica di questi laser può essere regolata utilizzando un prisma posto all'interno della cavità.

5.

Laser a elettroni liberi

Questi laser producono la luce utilizzando gli elettroni liberi di un plasma, i quali si muovono a spirale (e quindi emettono radiazione perché accelerati) seguendo le linee di un campo magnetico. Furono sviluppati nel 1977 e oggi sono largamente utilizzati nella ricerca. La loro frequenza è regolabile come per i laser a colorante, ma può coprire l'intera porzione dello spettro che va dai raggi infrarossi ai raggi X. Si ritiene che in poco tempo saranno in grado di generare radiazioni ad alta potenza a costi ragionevoli, mentre per ora la loro applicazione resta limitata proprio per motivi economici.