Il laser descritto in questa recensione adotta la tecnologia DPSS, con emissione verde brillante a elevata visibilità. La scatola in legno contiene il laser e due pile in formato AAA da 1,5V (Si consiglia di usare sempre pile alcaline di buona qualità).
Le batterie vanno inserite con la polarità positiva verso l’esterno, dopo avere svitato il tappo in metallo. Tutta la struttura del laser è in metallo satinato, resistente ma leggero. Il pulsante di attivazione si trova sul corpo del laser, in prossimità del foro di uscita della luce. Trattandosi di uno strumento ad alta potenza non è previsto un interruttore, per evitare attivazioni accidentali e per preservare la parte elettronica da eccessivi surriscaldamenti.
Dopo avere chiuso il tappo delle batterie, il laser è pronto all’uso. Ma prima di accenderlo è necessario osservare alcuni accorgimenti di sicurezza, come descritto in seguito.
Il pericolo della luce Laser
La luce prodotta dai laser può essere pericolosa a causa della grande energia concentrata nel raggio emesso. Non si deve mai puntare negli occhi un raggio laser a prescindere dalla sua potenza e dalla distanza. Il rischio è quello di danneggiare la vista, in alcuni casi in modo permanente. I laser più potenti sono pericolosi anche se riflessi sui materiali lucidi o metallici.
Per proteggere gli occhi in modo efficace si possono usare appositi occhiali che assorbono la radiazione del laser: sono simili agli occhiali da sole ma usano lenti speciali che filtrano solo un tipo di luce laser. Per esempio gli occhiali per il laser verde hanno lenti rosse, quelli per il laser rosso hanno lenti blu. Questi occhiali hanno una forma che protegge tutto il campo visivo e sono disponibili per le varie potenze di emissione laser.
Quindi, non usate i comuni occhiali da sole se volete proteggervi dal laser, sono quasi inutili e danno l’illusione di essere protetti.
I dispositivi laser vengono marchiati con adesivi o targhette per segnalare il pericolo. I simboli, riconosciuti a livello internazionale, indicano la potenza e il tipo di radiazione emessa. A seconda della potenza del laser sono previsti diversi accorgimenti e strumenti di protezione. I laser più potenti, usati per tagliare i metalli, possono causare ustioni. Di seguito è riportata la classificazione di base per i dispositivi laser con le “classi” di potenza e il tipo di pericolo. Si tratta di una semplificazione non riconosciuta da tutti i Paesi, in alcuni casi le prescrizioni sono più restrittive.
| CLASSE I | Laser a bassa potenza oppure laser ben protetti e inaccessibili all’utente. Non pongono problemi anche se osservati da vicino e sono generalmente sicuri. |
| CLASSE II | Laser a bassa potenza che emettono nel visibile con potenza continua fino a 1 mW, o ad impulsi. La chiusura delle palpebre (come riflesso all’abbagliamento) è sufficiente a proteggere gli occhi in caso di osservazione diretta accidentale. Molti puntatori laser rientrano in questa classe. |
| CLASSE IIIA | Laser che emettono nel visibile con potenza continua inferiore a 5 mW e fino a 5 volte il limite della classe II per quelli ad impulso. La chiusura delle palpebre (come riflesso all’abbagliamento) è sufficiente a proteggere gli occhi in caso di osservazione diretta accidentale. Pericoloso se puntato negli occhi in modo deliberato. Molti puntatori laser rientrano in questa classe. |
| CLASSE IIIB | Laser che possono emettere nel visibile e non, con potenza da 5 mW fino a 500 mW. Sono pericolosi sia come fascio diretto che riflesso e possono causare danni alla vista anche per esposizioni brevissime. Si consigliano occhiali di protezione, anche e soprattutto per le emissioni infrarosse. Possono incendiare piccoli materiali e causare leggere ustioni. |
| CLASSE IV | Laser che possono emettere nel visibile e non, con potenza superiore a 500 mW. Sono pericolosi come fascio diretto, riflesso e per diffusione sui materiali. Causano danni permanenti alla vista e ustioni anche gravi. Possono tagliare e incendiare i materiali, quindi vanno usati solo in ambienti protetti. |
Le stesse indicazioni di sicurezza che si applicano alle persone, valgono per gli altri esseri viventi. Puntare un laser contro un animale è pericoloso per la sua salute. A coloro che usano i laser per puntare le stelle, come ausilio del telescopio, si raccomanda di fare attenzione agli aerei: un fascio laser può essere visto da un pilota e costituire un pericolo.
Accensione e uso
Usare il laser è semplicissimo. Si preme il pulsante di attivazione e istantaneamente viene emesso un fascio di luce verde brillante, dal foro di uscita. La luce di colore verde è percepita meglio dall’occhio umano, a parità di potenza emessa. Per questo motivo un laser verde da 15 mW proietta un fascio visibile per tutta la sua lunghezza di notte, mentre un laser rosso di pari potenza illumina solo gli oggetti distanti.
Le migliori condizioni per vedere il fascio di luce laser si hanno con una foschia leggera. Non a caso i laser usati nelle discoteche hanno bisogno di “fumo artificiale” per dare i migliori risultati.
Le applicazioni pratiche di un laser come questo sono numerose: dalla sperimentazione pura, alla gemmologia, alla fotografia creativa (pennellate di luce laser per disegnare gli oggetti), alla olografia. Il successo di questi esperimenti è garantito da un elevato grado di purezza spettrale e da una emissione costante e continua di luce.
Come funziona il Laser
La parola LASER è l’acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (amplificazione della luce per mezzo di una emissione stimolata di radiazioni). Il principio di funzionamento deriva dalla teoria di Albert Einstein sulla radiazione stimolata (teoria quantistica dell’emissione e dell’assorbimento), per cui gli elettroni che si trovano in uno stato eccitato (livello di energia superiore) vengono spostati in uno stato di minore energia a causa di uno stimolo esterno, rappresentato da un fotone. Nel passaggio dal livello energetico più alto a quello più basso, l’energia in eccesso viene rilasciata sotto forma di un fotone uguale (stessa fase e lunghezza d’onda) a quello che ha causato la stimolazione. Se forniamo energia dall’esterno (per esempio luce o una scarica elettrica) e riusciamo a intrappolare i fotoni in uno spazio confinato, avremo un effetto di amplificazione del processo e una produzione massiccia di fotoni tutti uguali tra loro (processo di pompaggio).
Nella pratica il confinamento dei fotoni può avvenire con due specchi paralleli posti alle estremità di un “materiale attivo” facilmente eccitabile (un materiale con elettroni che saltano facilmente da uno stato energetico a un altro). Uno dei due specchi è leggermente trasparente e lascia passare una minima parte dei fotoni. Quando si inizia la stimolazione luminosa (per esempio con un lampo di luce flash), i fotoni rimbalzano tra gli specchi in grande numero prima di riuscire a scappare attraverso lo specchio semitrasparente.
Questo esempio descrive il funzionamento semplificato del primo laser a luce visibile: il laser a rubino, in cui la stimolazione avviene con flash allo Xenon e i fotoni vengono generati da un cristallo di rubino con due specchi alle estremità. A seconda del materiale “otticamente attivo” si ottengono diverse lunghezze d’onda, che possono variare dalle microonde ai raggi X passando nel campo spettrale della luce visibile.
I laser a luce visibile sono particolarmente famosi perchè possono essere percepiti e direzionati ad occhio. Tra di loro il laser verde rappresenta il più interessante: ben visibile dall’occhio umano e relativamente semplice da ottenere con i Diodi Laser.
Diodi Laser
Il diodo a emissione laser è un componente elettronico rivoluzionario, che riesce a creare luce laser in uno spazio ridottissimo. A partire dalla tecnologia dei diodi LED e grazie a un particolare “drogaggio”, viene creata una struttura per il pompaggio laser. I diodi laser richiedono maggiore energia di un comune LED e sono più sensibili agli sbalzi di temperatura e di alimentazione. Ma grazie alle ridotte dimensioni e alla resistenza meccanica, possono essere montati in numerosi strumenti e riescono a raggiungere potenze di emissione di decine di watt.
Come funziona il Laser verde DPSS
Il laser verde allo stato solido è generalmente del tipo Diode Pumped Solid State. In pratica, a partire da una sorgente laser a infrarossi, vengono eccitati due particolari cristalli, che emettono a loro volta luce laser. Il primo cristallo è realizzato in Ortovanadato di Ittrio drogato con Neodimio e genera luce coerente a 1064 nm. Il fascio viene immesso in un cristallo di Tianilfosfato di Potassio che produce radiazione laser visibile a 532 nm, assieme a una rilevante quantità di radiazioni infrarosse.
La componente infrarossa viene filtrata ed eliminata da una lente posta a ridosso della lente di uscita del laser. Nei laser di scarsa qualità il filtro per gli infrarossi non è perfetto, col rischio di avere una componente di infrarossi molto pericolosa per la vista e non schermata nemmeno dagli occhiali di protezione (che agiscono solo per la luce verde).
Conclusioni
Le applicazioni pratiche dei Laser sono tantissime. Senza Laser, il mondo delle telecomunicazioni a fibre ottiche non esisterebbe, molti interventi chirurgici non sarebbero possibili, i lettori DVD non potrebbero funzionare… Le applicazioni industriali dei Laser e i loro prodotti offrono un grande aiuto al progresso tecnologico, con dispositivi sempre più compatti e sempre più economici.