Az Eszterházy Károly Tanárképző Főiskola Tudományos Közleményei. 2004. Sectio Phisicae.(Acta Academiae Paedagogicae Agriensis : Nova series ; Tom. 31)

Rácz Ervin: A mikrorobbantásos fúzió, avagy a jövő egy lehetséges új energiaforrása

32 Rácz Ervin A lézer nyalábját jellemző alapfogalmak A lézerek működésének elvétől, ill. fizikájának ismertetésétől jelen írásban eltekintünk, hisz ennek az írásnak nem az a célja, hogy az Olvasót megismertesse a lézerek működésével. Erre ma már igen nagy számú, magyar és idegen nyelvű, jobbnál jobb irodalom is lehetőséget nyújt. Jelenleg a világon nagyon sokféle lézerrel, lézerrendszerrel találkozhatunk (pl. festéklézerek, gázlézerek, szilárdtestlézerek és ezek kombinációi.) Az egyes lézereket, lézerrendszereket egymással kombinálva igen széleskörű alkalmazásra nyílik lehetőség. E bonyolult lézerek nyalábjait a legkülönfélébb fizikai és ipari alkalmazásokra lehet felhasználni. A következőkben ismertetjük a lézerek nyalábjait leíró fizikai alapfogalmakat. A lézerek nyalábja általában ún. Gauss-nyaláb. Gauss-nyaláb alatt azt értjük, hogy a nyaláb bármely keresztmetszetében az amplitúdó-, illetve intenzitáseloszlás Gauss-függvénnyel adható meg. Azt a távolságot, amelynél a maximális amplitúdó az e-ed részére csökken, a nyaláb sugarának (tu) nevezzük, a 2w mennyiséget pedig a nyaláb átmérőjének. A nyalábátmérő függ attól, hogy a nyalábot milyen messze vizsgáljuk a fénykibocsátás helyétől. A lézernyaláb minimális átmérőjét nyalábnyaknak (2WQ) hívjuk. Azt a távolságot, amelynél a nyalábátmérő a nyalábnyak 2°

,

5-szerese lesz Rayleighhossznak nevezzük és (ZR) módon jelöljük. A nyalábnyak és a Rayleigh-hossz által meghatározott térfogatot hívjuk nyaktérfogatnak. Azt a tartományt, amelyre z >> ZR távoli zónának, és amelyre z ÄS ZR, közeli zónának hívjuk. Ha egy lézer Gauss-nyaláb ját fókuszáljuk, akkor a fókusz átmérőjét a f 2w

0 = 2c\d összefüggés írja le, ahol a 2WQ mennyiség a nyalábfókusz átmérője, c a nyaláb diffrakcióját jellemző konstans, A a nyaláb hullámhossza, / a fókuszáló optika (pl. lencse vagy tükör) fókusztávolsága, d pedig a lézernyaláb átmérője a fókuszáló optikán. Szokás az f/d mennyiséget F-számnak nevezni, amely a fókuszálás minőségét jelzi. (Pl. az F/2-vei jelzett F-szám arra utal, hogy f/d = 2.) A lézer fókuszbeli teljesítményének kifejezésére nem a teljesítményt, hanem a lézernyaláb intenzitását, tehát a felületegységre jutó teljesítményét szoktuk használni, mert ez a mennyiség magában foglalja a lézerfókusz méretét is. Az intenzitást tehát a mennyiséggel számíthatjuk ki, ahol E a lézernyaláb energiája, A a lézernyaláb keresztmetszetének felülete az adott helyen, ahol az intenzitást számítjuk