ΤΟ LASER & ΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ

Transcript

1 ΣΤΑΣΙΝΟΠΟΥΛΟΥ ΒΕΝΕΤΙΑ ΤΑΜΠΑΘΑΝΗ ΝΙΚΟΛΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΓΙΑΝΝΗ ΜΑΡΙΑΝΝΑ ΤΟ LASER & ΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ

2 ΣΧΟΛΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΕΙ ΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΩΝ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΩΝ ΑΘΗΝΑ 2005

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή 2. Ιστορική εξέλιξη των Laser 3. Αρχές Λειτουργίας των Laser 4. Κατηγορίες Laser Α. Στερεάς κατάστασης Β. Αερίου Γ. Ηµιαγωγών. Υγρά laser Ε. Ελεύθερης ακτινοβολίας 5. Ιδιότητες της ακτινοβολίας Laser Α. Μονοχρωµατικότητα της ακτινοβολίας τους Β. Κατευθυντικότητα της δέσµης Γ. Λαµπρότητα δέσµης. Σύµφωνη ακτινοβολία Ε. Η πόλωση της δέσµης LASER 6. Εφαρµογές των Laser 7. Βιοµηχανικές εφαρµογές - Αναφορά στις εφαρµογές των ακτίνων laser στην συγκόλληση των µετάλλων. 8. Φωτοχηµικές, βιολογικές και ιατρικές εφαρµογές 9. Φωτογραφία,µικροφωτογραφία,ολογραφία 10. Μετρήσεις µε Laser 11. Στρατιωτικές εφαρµογές των Laser 12. Οπτικές τηλεπικοινωνίες 13. Θερµοπυρηνική σύντηξη 14. Laser και περιβάλλον 15. Ασφάλεια και προστασία 16. Επίλογος 17. ιάφορες εφαρµογές των Laser(Φωτογραφίες) 18. Βιβλιογραφικό παράρτηµα

4 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ "Το λέιζερ" είναι ακρώνυµο από το: ενίσχυση φωτός µε εξαναγκασµένη εκποµπή ακτινοβολίας, το οποίο περιγράφει πολύ περιληπτικά πώς ένα λέιζερ λειτουργεί. Ένα λέιζερ είναι µια συσκευή που ελέγχει τον τρόπο µε τον οποίο ενεργοποιηµένα άτοµα απελευθερώνουν φωτόνια. Η περιοχή µηκών κύµατος ενός λέιζερ κυµαίνεται από την περιοχή των υπερύθρων ως εκείνη των υπεριωδών. Το φως λέιζερ, µπορεί να γίνει εξαιρετικά έντονο, ιδιαίτερα κατευθυντικό, και πολύ καθαρό στο χρώµα (συχνότητα). Οι συσκευές λέιζερ επεκτείνονται τώρα στο φάσµα συχνότητας των ακτίνων X και τα µέϊζερ είναι παρόµοιες συσκευές για τα µικροκύµατα. Όταν έντονες κόκκινες και πράσινες ακτίνες λέιζερ αερίου φωτός π.χ.(λέιζερ αργού και neodymium) διασχίζουν ένα δωµάτιο, οι πορείες τους κάµπτουν αισθητά, δεδοµένου ότι χτυπούν στους καθρέφτες. Οι επιστήµονες χρησιµοποιούν τις µοναδικές ιδιότητες του φωτός λέιζερ για να εκτελέσουν τα πειράµατα που ήταν προηγουµένως αδύνατα.το φως λέιζερ δεν είναι πάντα ορατό. Είτε ορατό είτε όχι, η υψηλή ένταση ακόµη και του περιπλανώµενου φωτός µπορεί να είναι επικίνδυνη στο λεπτό ιστό των µατιών. Για αυτόν τον λόγο, καθένας που εργάζεται µε τα λέιζερ πρέπει να φοράει προστατευτικό µατιών. Σήµερα τα Laser µπορούν άνετα να χαρακτηριστούν σαν µια από τις πιο ενδιαφέρουσες τεχνολογικές επιτεύξεις των τελευταίων εβδοµήντα χρόνων. Όµως παρά τις µοναδικές τους ιδιότητες τα Laser δεν έλαβαν αµέσως µία ξεχωριστή θέση στον εργαστηριακό χώρο. Και αυτό όπως ήταν φυσικό αν αναλογισθεί κανείς ότι οι εντυπωσιακές τους ιδιότητες, όπως λεπτότητα της φασµατικής γραµµής, ένταση και γεωµετρική συνεκτικότητα, συµφωνία φωτός (coherent light), κλπ, ήταν τόσο σηµαντικές ώστε να χρειασθεί ένα διάστηµα προσαρµογής πριν γίνει γενικά παραδεκτή η υπεροχή που έδιναν αυτές οι ιδιότητες στις πηγές Laser σε σχέση µε τις παραδοσιακές πηγές φωτός. Για να γίνουµε πιο σαφείς ας πάρουµε σαν παράδειγµα τη λεπτότητα της φασµατικής γραµµής που παράγεται από ένα Laser, και ας τη συγκρίνουµε µε τη λεπτότητα της φασµατικής γραµµής που παράγει µία παραδοσιακή πηγή. Προσπάθειες ερευνητών εβδοµήντα χρόνων έκαναν τη λεπτότητα των φασµατικών γραµµών των κλασικών φωτεινών πηγών µικρότερη κατά δέκα περίπου φορές, σε βάρος βέβαια της έντασης της φασµατικής γραµµής. Ξαφνικά τότε εµφανίζονται τα Laser µε λεπτότητα φασµατικής γραµµής κατά ένα εκατοµµύριο φορές µικρότερη και µε εξαιρετικά µεγάλη

5 ένταση! Μία τόσο εντυπωσιακή πρόοδος δηµιουργεί πάντα κάποια δυσπιστία για τη νέα εφεύρεση. Βελτιώσεις αµέσως αποδεκτές είναι αυτές που βελτιώνουν την υπάρχουσα κατάσταση κατά µερικές φορές, (όπως υλικά διπλάσιας αντοχής από τα υπάρχοντα, computers µερικές φορές ταχύτερα κλπ), και όχι κατά εκατοµµύρια φορές. Έτσι µετά την ανακάλυψη τους ακολούθησε µία περίοδος δυσπιστίας, ευτυχώς πολύ µικρή σε διάρκεια, που ύστερα αντικαταστάθηκε από µια περίοδο µεγάλης δραστηριότητας, που φθάνει ως τις µέρες µας.

6 2. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ LASER Η λέξη Laser δηµιουργήθηκε από τα αρχικά των αγγλικών λέξεων που περιγράφουν το φαινόµενο πανό στο οποίο βασίζεται η λειτουργία της συσκευής. ηλαδή Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation που θα µπορούσες να αποδοθεί στα ελληνικά σαν ενίσχυση φωτός µε εξαναγκασµένη εκποµπή ακτινοβολίας Έχουµε δηλαδή να κάνουµε µε ένα ενισχυτή φωτός. Είναι πολύ παράδοξο το γεγονός ότι τα Laser δεν ανακαλύφθηκαν πολύ πριν το Τη χρονιά αυτή είχα περάσει ήδη 43 χρόνια από τότε που είχαν τεθεί τα θεωρητικά θεµέλια της κατασκευής ενός ενισχυτή φωτός, δηλαδή ενός Laser.Ο Einstein το 1917 έδωσε την έννοια της εξαναγκασµένης εκποµπής, ότι δηλαδή µια δέσµη από φως µπορεί να εξαναγκάσει άτοµα να δώσουν εκποµπή φωτός µε χαρακτηριστικά όµοια µε το αρχικό φως.κανείς όµως δεν συνειδητοποίησε τότε ότι η έννοια αυτή θα οδηγούσε στην πραγµατοποίηση µιας συσκευής ενίσχυσης του φωτός. Από το 1920 µέχρι το 1950 οι επιστήµονες ήταν απασχοληµένοι µε τις νέες ανακαλύψεις της κβαντοµηχανικής, της φυσικής των σωµατιδίων και της πυρηνικής φυσικής και η ιδέα της κατασκευής ενός Laser έµενε παραµεληµένη παρόλο που όχι µόνο η αρχή λειτουργίας των Laser ήταν γνωστή αλλά και η τεχνολογία της κατασκευής τους ήταν απλούστατη. Είναι πολύ πιθανό κάποιος που έκαναν πειράµατα µε σωλήνες αίγλης παλαιότερα, να δηµιούργησε συνθήκες ενίσχυσης φωτός. εν παρατήρησε όµως ακτινοβολία Laser είτε από έλλειψη οπτικού αντηχείου, που θα µετέτρεπε τον ενισχυτή φωτός, σε ταλαντωτή-πηγή φωτός,είτε γιατί τα πειράµατα αυτά έγιναν σε γυάλινους σωλήνες που είναι σκοτεινοί στο υπέρυθρο, περιοχή όπου συναντάµε τα πιο ισχυρά Laser αερίων. Το 1960 τελικά, έγινε ένα πολύ σηµαντικό πείραµα στα εργαστήρια Hughes Aircraft Corporation στην Καλιφόρνια, που κατέληξε στην κατασκευή του πρώτου Laser.Το πείραµα αυτό ήταν πάρα πολύ απλό. Ένας συνθετικός κρύσταλλος Ruby (ρουβινίου), µήκους 2cm και διαµέτρου 9mm, µε γυαλισµένες οπτικά τις δύο έδρες του και

7 επιστρωµένες µε άργυρο, τοποθετήθηκε µέσα σε ένα ελικοειδή σωλήνα φλας. Όταν το φλας τέθηκε σε λειτουργία, λούζοντας τον κρύσταλλο µε πολυχρωµατικό φως, βγήκε µία πολύ λεπτή ακτίνα από κόκκινο µονοχρωµατικό φως, βγήκε από το ένα άκρο του κρυστάλλου.αυτή ήταν η πρώτη επιτυχής λειτουργία ενός Laser, του πρώτου από µία σειρά εντυπωσιακών συσκευών, µε µοναδικές ιδιότητες, που µεταµόρφωσαν ή δηµιούργησαν ολόκληρες περιοχές έρευνας και τεχνολογίας.το πρώτο αυτό RUBY Laser φαίνεται στο σχήµα.. Το πόσο σηµαντική ήταν η ανακάλυψη αυτή του Ruby Laser από τον T.H.Maiman,φαίνεται και από το γεγονός ότι µέσα στα επόµενα 10 χρόνια εµφανίστηκαν 5000 δηµοσιεύσεις πάνω σε θέµατα ανάπτυξης συστηµάτων Laser στον διεθνή επιστηµονικό τύπο.τα έξοδα για έρευνα στον ίδιο τοµέα, στην ίδια χρονική περίοδο, ξεπέρασαν τα 500 εκατοµµύρια λίρες Αγγλίας. Η επιβράβευση όλων αυτών που ασχολήθηκαν µε την κατασκευή του Laser ήρθε το 1969 όταν οι τρεις πρωτοπόροι C.H.Townes στις Ηνωµένες πολιτείες και οι A.M.Prokhorov και N.Basov στη Σοβιετική Ένωση µοιράστηκαν το βραβείο Nobel φυσικής.

8 3. ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΩΝ LASER Τα λέιζερ εκµεταλλεύονται τα άτοµα για να αποθηκεύσουν και να εκπέµψουν το φως. Τα ηλεκτρόνια στα άτοµα ενός µέσου λέιζερ αντλούνται αρχικά, ή ενεργοποιούνται, από µια πηγή ενέργειας. Έπειτα "υποκινούνται" από τα εξωτερικά φωτόνια για να εκπέµψουν την αποθηκευµένη ενέργεια υπό µορφή φωτονίων, µια διαδικασία γνωστή ως υποκινηµένη εκποµπή. Τα φωτόνια εκπεµπόµενα έχουν µια συχνότητα χαρακτηριστική των ατόµων, σε συµφωνία µε τα παρακινητικά φωτόνια. Αυτά τα φωτόνια, προσκρούουν στη συνέχεια σε άλλα κινούµενα άτοµα για να απελευθερώσουν περισσότερα φωτόνια. Η ελαφριά ενίσχυση επιτυγχάνεται ως κίνηση φωτονίων πέρα δώθε µεταξύ δύο παράλληλων καθρεφτών, που προκαλούν τις περαιτέρω υποκινηµένες εκποµπές. Το έντονο, κατευθυντικό, και µονοχρωµατικό φως λέιζερ φεύγει τελικά µέσω ενός από τους καθρέφτες, ο οποίος ασηµώνεται «µόνο» µερικώς. Το Laser αποτελείται βασικά από µία κοιλότητα κυλινδρικής µορφής, το λεγόµενο σωλήνα LASER, που περιέχει ναι ουσία στερεά, υγρή ή αέρια, το υλικό LASER, και κλείεται στα άκρα από δύο παράλληλα κάτοπτρα, το ένα ολικής(100%) και το άλλο µερικής(90-98%) ανάκλασης.η ουσία που περιέχεται στο σωλήνα Laser αποτελείται από ενεργό υλικό, εκείνο δηλαδή που συµµετέχει στις διαδικασίες εκποµπής, και από αδρανές υλικό, που χρησιµεύει συνήθως για να συγκρατεί το ενεργό υλικό.στο εξωτερικό του σωλήνα τοποθετείται µια διάταξη διέγερσης (άντληση) του ενεργού υλικού, η οποία λειτουργεί, ανάλογα µε τον τύπο του LASER,δι εκκένωσης, δι αναλαµπών ή δια της εισαγωγής φορτίων.

9 4. ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ LASER Έξι µήνες µετά την ανακάλυψη του Ruby Laser από τον T.H.Maiman, ο Α.Javan και οι συνεργάτες του, πέτυχαν παραγωγή ακτινοβολίας Laser από µείγµα αερίων He-Ne. κατά το τέλος του 1962 οι τρεις ανεξάρτητα εργαζόµενες οµάδες των M.I.Nathan, R.N.Hall και T.M.Quist πέτυχαν εκποµπή ακτινοβολίας Laser από ηµιαγωγό.από τότε η έρευνα προχώρησε µε άλµατα και πάρα πολλά άλλα υλικά δοκιµάστηκαν και καθιερώθηκαν σαν ενεργά µέσα συστηµάτων Laser.Σαν ενεργά υλικά χρησιµοποιούνται σήµερα µοριακά ή ιονισµένα αέρια, ηµιαγωγοί,συνθετικοί κρύσταλλοι µε προσµείξεις, διαλύµατα χρωστικών κλπ. Το µέγεθος και η µορφή των Laser ποικίλει επίσης.μπορεί να είναι µικρά σαν τις πειραµατικές µινιατούρες των Laser που φιλοδοξούν να αποτελέσουν την καρδιά των οπτικών ολοκληρωµένων κυκλωµάτων τους µελλοντικούς δηλαδή συντρόφους των ηλεκτρονικών ολοκληρωµένων κυκλωµάτων.μπορεί να είναι µετρίου µεγέθους µε µήκος οπτικού αντηχείου περίπου 30cm, µπορεί όµως και να φθάσουν σε µεγάλες διαστάσεις της τάξης των 10m µήκους. Θα µπορούσαµε σε αυτό το σηµείο να κατατάξουµε τα Laser σε κατηγορίες σύµφωνα µε το είδος του ενεργού τους υλικού,την περιοχή εκποµπής τους ή την ισχύ της δέσµης τους.ο πιο συνηθισµένος όµως και πιο σαφής διαχωρισµός είναι αυτός που βασίζεται στο είδος του ενεργού τους υλικού καθώς και στο σύστηµα άντλησης πού χρησιµοποιούν. Βασισµένοι στα συνήθως χρησιµοποιούµενα λέιζερ, ταξινοµούµε αυτά σε: στερεάς κατάστασης, αερίων, ηµιαγωγών και υγρών. Α)Laser στερεάς κατάστασης Τα πιό κοινά στερεά µέσα λέιζερ είναι ράβδοι των ροδοκόκκινων κρυστάλλων και των εµπλουτισµένων µε neodymium γυαλιών και κρυστάλλων. Οι άκρες της ράβδου διαµορφώνονται σε δύο παράλληλες επιφάνειες που καλύπτονται µε µια µη µεταλλική ταινία απεικόνισης. Τα στερεάς κατάστασης λέιζερ προσφέρουν την παραγωγή υψηλότερης δύναµης. Χρησιµοποιούνται συνήθως µε έναν παλλόµενο τρόπο για να παράγουν µια έκρηξη φωτός κατά τη διάρκεια ενός σύντοµου χρόνου. Εκρήξεις τόσο σύντοµες όπως SEC έχουν επιτευχθεί, χρήσιµες στη µελέτη φυσικών φαινοµένων πολύ συνοπτικής διάρκειας. Η άντληση επιτυγχάνεται µε το φως από τους σωλήνες λάµψης ξένου, τους λαµπτήρες τόξων, ή τους λαµπτήρες µέταλλο-ατµού. Το φάσµα συχνότητας έχει επεκταθεί από το υπέρυθρο (IR) στην υπεριώδη ακτίνα (UV) µε τον πολλαπλασιασµό της αρχικής συχνότητας λέιζερ µε το

10 κρύσταλλο-όπως διυδρογόνο καλίου - φωσφορικό άλας, και τα µήκη κύµατος των ακτίνων X έχουν επιτευχθεί στοχεύοντας µε ακτίνες λέιζερ έναν yttrium στόχο. Β)Laser αερίου Τα λέιζερ αργού µπορούν να παράγουν µια σειρά γαλαζοπράσινων µηκών κύµατος φωτός. Χρησιµοποιούνται στην ψυχαγωγία (µε λέιζερ) και έχουν πολλές ιατρικές χρήσεις, όπως στη χειρουργική επέµβαση µατιών και τη σκλήρυνση-πήξη των σφραγισµάτων των δοντιών. Οι χειριστές χρησιµοποιούν αυτό το λέιζερ για να παράγουν τις ολογραφικές εικόνες. Το µέσο λέιζερ ενός λέιζερ αερίου µπορεί να είναι ένα καθαρό αέριο, ένα µίγµα αερίων ή ακόµα και ατµός µετάλλων και περιλαµβάνεται συνήθως σε έναν κυλινδρικό σωλήνα γυαλιού ή χαλαζία. ύο καθρέφτες βρίσκονται έξω από τις άκρες του σωλήνα για να διαµορφώσουν την κοιλότητα λέιζερ. Τα λέιζερ αερίου αντλούνται από το υπεριώδες φως, τις δέσµες ηλεκτρονίων, το ηλεκτρικό ρεύµα, ή τις χηµικές αντιδράσεις. Το λέιζερ ηλίου-νέου είναι γνωστό για τη σταθερότητα υψηλής συχνότητας, την αγνότητα χρώµατος, και την ελάχιστη ακτίνα που διαδίδεται. Τα λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα είναι πολύ αποδοτικά, και συνεπώς είναι τα ισχυρότερα λέιζερ συνεχών κυµάτων (CW). Γ)Laser ηµιαγωγών Η πιο συµπαγής ακτινοβολία λέιζερ είναι αυτή των λέιζερ ηµιαγωγών που αποτελείται συνήθως από µια σύνδεση µεταξύ των στρωµάτων των ηµιαγωγών µε τις διαφορετικές ηλεκτρικές ιδιότητες τούς.το αρσενίδιο γαλλίου είναι ο πιό κοινός ηµιαγωγός χρησιµοποιούµενος για αυτά. Τα λέιζερ ηµιαγωγών αντλούνται από την άµεση εφαρµογή του ηλεκτρικού ρεύµατος πέρα από τη σύνδεση, και µπορούν να χρησιµοποιηθούν σαν λέιζερ συνεχών κυµάτων µε καλύτερη από 50 τοις εκατό αποδοτικότητα. Μια µέθοδος που επιτρέπει ακόµη αποδοτικότερη χρήση της ενέργειας έχει επινοηθεί και περιλαµβάνει µικροσκοπικά λέιζερ κάθετα σε κυκλώµατα, σε µια πυκνότητα περισσότερο από ενός εκατοµµυρίου ανά τετραγωνικό εκατοστόµετρο.τα λέιζερ ηµιαγωγών χρησιµοποιούνται κυρίως σε CD players καθώς και σε εκτυπωτές λέιζερ. Στη δεκαετία του '90 οι επιστήµονες ανέπτυξαν τα µπλε και ιώδη λέιζερ. Επειδή αυτά τα λέιζερ εκπέµπουν φως µε µικρά µήκη κύµατος, µπορούν να επιτρέψουν σε ένα CD να χωρέσουν περισσότερες πληροφορίες και να κάνουν τους εκτυπωτές λέιζερ να τυπώνουν πιό καθαρά.επίσης θα µπορούσαν επίσης

11 να χρησιµοποιηθούν για να κάνουν τον οικιακό φωτισµό να «εξοικονοµεί» ενέργεια. )Υγρά Laser Τα πιό κοινά υγρά µέσα λέιζερ είναι ανόργανες χρωστικές ουσίες που περιλαµβάνονται στα περιβλύµατα γυαλιού αυτά αντλούνται από τους έντονους λαµπτήρες λάµψης µε έναν τρόπο σφυγµού ή από ένα λέιζερ αερίου µε τον τρόπο συνεχών κυµάτων. Ε)Laser ελεύθερης ακτινοβολίας Τα λέιζερ που χρησιµοποιούν ηλεκτρόνια ασύνδετα στα άτοµα, αντλούν την ικανότητα από µια σειρά µαγνητών, αναπτύχθηκαν αρχικά το 1977 και γίνονται τώρα σηµαντικά ερευνητικά όργανα. Είναι παρόµοια µε τα λέιζερ χρωστικών ουσιών και θεωρητικά, ένας µικρός αριθµός θα µπορούσε να καλύψει ολόκληρο το φάσµα από τις υπέρυθρες ακτίνες στις ακτίνες Χ. Τα λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων πρέπει επίσης να γίνουν ικανά να παράγουν πολύ υψηλής ισχύος ακτινοβολία που είναι αυτήν την περίοδο πάρα πολύ ακριβή για να παραχθεί.

12 5. Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ LASER Εκείνο που έκανε τα Laser µια από τις πιο σηµαντικές ανακαλύψεις της επιστήµης είναι οι µοναδικές ιδιότητες της ακτινοβολίας τους, οι οποίες είναι οι εξής: Α. Μονοχρωµατικότητα της ακτινοβολίας τους Η πιο ενδιαφέρουσα ίσως ιδιότητα των Laser είναι η µονοχρωµατικότητα της ακτινοβολίας τους. Αν και µια πηγή φωτός δεν µπορεί να δώσει απόλυτα µονοχρωµατικό φως, τα Laser δίνουν την καλύτερη υπαρκτή προσέγγιση προς το ιδανικό µονοχρωµατικό φως. Β. Κατευθυντικότητα της δέσµης Κριτήριο για την Κατευθυντικότητα της δέσµης είναι το λεγόµενο "άνοιγµα" της, που στην πράξη είναι το διπλάσιο της γωνίας που σχηµατίζει η εξωτερική ακτίνα της δέσµης µε την κεντρική ακτίνα. Συνηθίζεται να εκφράζεται σε mrads. Για ένα κλασσικό µικρό Laser το άνοιγµα της δέσµης του είναι περίπου 1mrad, πράγµα που αντιστοιχεί σε αύξηση της διαµέτρου της δέσµης του Laser κατά 1mm ανά µέτρο διαδροµής. Γ. Λαµπρότητα δέσµης Τα Laser είναι πηγές µεγάλης λαµπρότητας και έντασης ακτινοβολίας. Χαρακτηριστικά αναφέρεται ότι η λαµπρότητα της δέσµης ενός Laser He-Ne που έχει ισχύ 1mWatt είναι κατά πολύ µεγαλύτερη από τη λαµπρότητα του ήλιου (τουλάχιστον 100 φορές µεγαλύτερη).. Σύµφωνη ακτινοβολία Στα Laser βρίσκουµε τον υψηλότερο δυνατό βαθµό συµφωνίας από οποιαδήποτε άλλη φωτεινή πηγή. Αν µια πηγή φωτός είναι τελείως σύµφωνη και στο χώρο και στον χρόνο, υπάρχει απόλυτη και σταθερή συσχέτιση µεταξύ των µεταβολών του ηλεκτρικού πεδίου της φωτεινής ακτινοβολίας σ' ένα σηµείο του χώρου µ' αυτές σε κάθε άλλο σηµείο του. Αν η µεταβολή αυτή του ηλεκτρικού πεδίου µετρηθεί και στα δυο σηµεία αυτά, µπορεί να πει κανείς µε µεγάλη βεβαιότητα σε κάθε επόµενη χρονική στιγµή τι κάνει το ηλεκτρικό πεδίο σ' ένα δεύτερο σηµείο, απλώς και µόνο µετρώντας το πεδίο στο πρώτο σηµείο.

13 Ε. Η πόλωση της δέσµης LASER Το φως των ηλεκτρικών λαµπτήρων, των λαµπτήρων φθορισµού, του ήλιου και των πολλών άλλων φωτεινών πηγών συµπεριφέρεται γενικά σαν "µη πολωµένο" ή "τυχαία πολωµένο ". Αντίθετα, πολλά Laser παράγουν πολωµένο φως. Θα µπορούσαµε λοιπόν να πούµε, ότι η ακτινοβολία τους έχει και αυτή την ιδιότητα σαν χαρακτηριστικό της. Στην πράξη η πόλωση της δέσµης του Laser επιτυγχάνεται µε την χρήση ενός οπτικού πολωτικού στοιχείου που τοποθετείται µέσα στο οπτικό αντηχείο. Τα πιο συνηθισµένα από αυτά στοιχεία είναι οπτικές επιφάνειες σε γωνίες Brewster, (που συνήθως ονοµάζονται "παράθυρα Brewster"), πρίσµατα, φράγµατα ανάκλασης, οπτικοί πολωτές κλπ.

14 6. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ LASER Οι εφαρµογές των LASER, στην επιστήµη και τεχνολογία, σήµερα είναι τόσες πολλές που είναι πολύ δύσκολο να απαριθµηθούν. Μπορούµε όµως να τις χωρίσουµε σε µερικές βασικές κατηγορίες ανάλογα µε τον τρόπο χρήσης της δέσµης τους. Έτσι, χρησιµοποιούνται για να: α) Επιρρίπτεται µια δέσµη υψηλής ενέργειας επάνω σ' ένα µικρό τµήµα ενός υλικού, για να το λειώσει, να το κατεργαστεί, ή να το συγκολλήσει. Επίσης, για να το φωτίσει, ή για να το καταστρέψει, (όταν η δέσµη χρησιµοποιείται σαν σρατιωτικό όπλο) β)προσδιορίζεται το φάσµα απορρόφησης ή εκποµπής ενός υλικού ή προκαλείται µια συγκεκριµένη χηµική, βιολογική ή φωτοχηµική αντίδραση. γ)φωτογραφίζεται ή λαµβάνεται µικροφωτογραφία ενός δείγµατος ή το ολογράφηµα ενός αντικειµένου. δ) Μετριέται η απόσταση ή ταχύτητα ή προσδιορίζεται η διεύθυνση επίγειων στόχων ή µετριέται το βάθος υποθαλάσσιων στρωµάτων. ε)υποβοηθάτε η κατασκευή µεγάλων έργων ή προσδιορίζονται τα σφάλµατα σε µια κατασκευή ή σε ένα βιοµηχανικό προϊόν. στ)μεταφέρονται σήµατα που περιέχουν πληροφορίες ή εικόνες από ένα τόπο σ' ένα άλλο. Θα εξετάσουµε, στην συνέχεια, πιο αναλυτικά µερικές από τις βασικότερες αυτές εφαρµογές µε περισσότερη έµφαση στις εφαρµογές που βρίσκονται µέσα στις δυνατότητες του ελληνικού χώρου καθώς και στην πολύ σηµαντική εφαρµογή του ελέγχου θερµοπυρηνικών αντιδράσεων µε χρήση Laser.

15 7. ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Στις βιοµηχανικές εφαρµογές, εκτός από τις γνωστές, όπως η κοπή, η συγκόλληση, η λείανση, η διάτρηση, ή η τόρνευση υλικών, περιλαµβάνονται και πολύ πιο πολύπλοκες όπως η δηµιουργία "µασκών" στην παραγωγή µικροκυκλωµάτων ή η κατασκευή σωλήνων µικρής διαµέτρου µηχανικά ανθεκτικών εξωτερικά και χηµικά ανθεκτικών εσωτερικά. Στην βιοµηχανική παραγωγή µεγάλης κλίµακας τα Laser δίνουν γρήγορα και οικονοµικά αποτελέσµατα, µε πολύ καλύτερο έλεγχο στην επεξεργασία των προϊόντων. Ειδικότερα, Laser µε µικρό µήκος κύµατος εκποµπής µεταδίδουν θερµότητα σε µέταλλα ή διηλεκτρικά καλύτερα από τα Laser µεγάλου µήκους κύµατος και εποµένως κάνουν µια συγκεκριµένη δουλειά πιο γρήγορα. Υπερτερούν επίσης γιατί µπορούν να κάνουν πιο λεπτές εργασίες επειδή έχουν πιο µικρή διάµετρο εστιασµένης δέσµης, ίση περίπου µε το µήκος κύµατος της ακτινοβολίας τους. υστυχώς όµως τα Laser µικρού µήκους κύµατος έχουν µικρότερη ηλεκτρική απόδοση. Αναφορά στις εφαρµογές των ακτίνων laser στην συγκόλληση των µετάλλων. Η συγκόλληση µε Laser πρωτοεµφανίστηκε γύρω στο Η συγκόλληση αυτή επιτυγχάνεται µέσω της θερµοκρασίας που αναπτύσσεται, όταν µία δέσµη ακτίνων Laser προσπίπτει πάνω στα τεµάχια που πρόκειται να συγκολληθούν. Τα προς συγκόλληση µεταλλικά τεµάχια βοµβαρδίζονται στα σηµεία συγκόλλησής τους από ισχυρή δέσµη ακτίνων φωτός (γνωστές ως ακτίνες λέϊζερ), µε αποτέλεσµα να αναπτύσσεται σ αυτά τα σηµεία υψηλή θερµοκρασία. Η θερµοκρασία αυτή φτάνει µέχρι του σηµείου σύντηξης των µετάλλων στα σηµεία συγκόλλησης. Έτσι προκύπτει µια ισχυρή συγκόλληση των δύο µεταλλικών τεµαχίων που µοιάζει µε τη συγκόλληση της ηλεκτροπόντας. Οι µηχανές συγκόλλησης µε laser µπορούν να πραγµατοποιήσουν συγκολλήσεις πολύ µικρών διαστάσεων της τάξης των 0,076 mm (διάµετρος). Επίσης, οι ίδιες µηχανές µπορούν να πραγµατοποιήσουν και κοπή µετάλλων µε πολύ µεγάλη ακρίβεια. Λόγω όµως του µεγάλου κόστους αγοράς των µηχανών συγκόλλησης laser, η χρήση τους περιορίζεται σε µεγάλα και καλά οργανωµένα µηχανουργεία ή µεγάλες βιοµηχανίες. Στην αυτοκινητοβιοµηχανία χρησιµοποιούνται συσκευές

16 laser ισχύος µέχρι 6 kw, ενώ µεγαλύτερες συσκευές της τάξης των 10 kw, κατασκευάζονται µόνο για ερευνητικούς σκοπούς. Οι συσκευές laser µπορούν να συγκολλήσουν ελάσµατα από χάλυβα (κοινό και ανοξείδωτο), αλουµίνιο, τιτάνιο κτλ. Όπως και στις συγκολλήσεις µε δέσµη ηλεκτρονίων, έτσι και στην περίπτωση των συγκολλήσεων µε ακτίνες laser, η διείσδυση είναι εξαι-ρετικά µεγάλη, ενώ η κυκλική έκταση της συγκόλλησης πολύ µικρή. Επίσης, µε συσκευές laser µπορούµε να κάνουµε και κοπή ελασµάτων µε µεγάλη ακρίβεια, µε εξαιρετική εµφάνιση κοπής και µε πολύ καλή ταχύτητα. 8. ΦΩΤΟΧΗΜΙΚΕΣ, ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΚΑΙ ΙΑΤΡΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τα Laser παίζουν σπουδαίο ρόλο στη χηµεία και ιδιαίτερα στις φωτοχηµικές αντιδράσεις. Είναι τα πιο κατάλληλα εργαλεία για τη µελέτη της δοµής των µορίων και για τη µελέτη χηµικών αντιδράσεων. Μπορούν επίσης να ξεκινήσουν µια συγκεκριµένη χηµική αντίδραση µέσα σ' ένα µείγµα στο οποίο είναι δυνατές πολλές διαφορετικές αντιδράσεις. Laser χρησιµοποιούνται τώρα στη µελέτη φασµάτων αδρανών αερίων, φασµάτων σπανίων γαιών καθώς και του σθένους χηµικών δεσµών. Η ικανότητα των Laser να συγκεντρώνουν µεγάλη ενέργεια σε µικρή επιφάνεια τα κάνει πολύ χρήσιµα σε καυτηριάσεις, θερµοπηξία του αίµατος, και στην καταστροφή καρκινογόνων ιστών. Αναίµακτη χειρουργική όγκων, µε χρήση Laser ιόντων αργού έχει γίνει πολλές φορές στο J.A. Hartford Foundation Laser Laboratory του Cincinnati, και η χρήση τους όλο και γενικεύεται και σε άλλα είδη εγχειρήσεων. Ο συνδυασµός Laser µε οπτικές ίνες, επιτρέπει µεταφορά της ακτινοβολίας τους, για διάγνωση ή θεραπεία, ακόµα και σε δυσπρόσιτα σηµεία του σώµατος µας. Η πιο γνωστή εφαρµογή των Laser στην ιατρική είναι η χρήση τους στην οφθαλµολογική χειρουργική και ειδικότερα στην περίπτωση της αποκόλλησης του αµφιβληστροειδούς από τον χοριοειδή χιτώνα. Η θεραπεία στην περίπτωση αυτή συνιστάται στη σύντηξη των δυο χιτώνων που έχουν αποκολληθεί µε µια σειρά από µικρές τοπικές συγκολλήσεις Laser. Η χρήση των µονοχρωµατικών παλµικών Laser προσφέρει εδώ, δυο πολύ µεγάλα πλεονεκτήµατα. Πολύ µικρή κηλίδα εστίασης απ' τη µια και απ' την άλλη ουσιαστικά ακινησία του οφθαλµού όση ώρα διαρκεί η έκθεσή του στη φωτεινή ακτινοβολία. Παλµικά Laser µε γρήγορη επαναληπτικότητα χρησιµοποιούνται σήµερα από τους οδοντίατρους σαν οδοντιατρικά τρυπάνια. Τα φανερά

17 πλεονεκτήµατα τους είναι η απουσία κάθε ταλάντωσης του δοντιού, η πολύ µικρή διάρκεια θέρµανσής του, η απουσία πόνου κατά τη διάρκεια της επέµβασης και η µη χρησιµοποίηση αναισθητικού. Τέλος χρήση Laser γίνεται και στη δερµατολογία, είτε για καυτηριάσεις στην επιφάνεια του δέρµατος είτε για να φθάσουµε ένα ιστό που βρίσκεται σε κάποιο βάθος αποφεύγοντας κάποιον άλλο που βρίσκεται στην επιφάνεια.

18 9. ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ, ΜΙΚΡΟΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ, ΟΛΟΓΡΑΦΙΑ Μεταξύ των συµβατικών εφαρµογών του Laser είναι και η πολύ γρήγορη φωτογράφηση. Με τη χρήση ενός παλµικού Laser Ruby µπορούµε να πάρουµε σειρά παλµών διάρκειας nsecs που απέχουν µεταξύ τους µερικά µsecs. Έτσι σφαίρες που ταξιδεύουν µε ταχύτητα 200m/sec έχουν φωτογραφηθεί, µε καταγραφή της δέσµης του Laser Ruby που ανακλάται από τη σφαίρα. Στη φωτογράφηση µέσα από µικροσκόπιο το Laser προσφέρει πολύ µεγαλύτερη µεγέθυνση και καθαρή εικόνα χωρίς χρωµατικά σφάλµατα, πράγµα πολύ χρήσιµο για την περίπτωση φωτογράφησης βιολογικού υλικού όπου η σαφήνεια της εικόνας είναι µεγάλο πρόβληµα. Σχετικά µε την ολογραφία τώρα, πρέπει να πούµε ότι αυτή ανακαλύφθηκε πολύ πριν το LASER, το 1948 από τον D. Gabor, που πήρε το βραβείο Nobel Φυσικής 1972 γι' αυτή του την ανακάλυψη. Μόνο µετά την ανακάλυψη του Laser όµως, αναπτύχθηκε πάρα πολύ, γιατί τότε µόνο η ανάγκη για χρήση πηγής µονοχρωµατικού φωτός βρήκε την πλήρη λύση της. Σήµερα η ολογραφία µπορεί να χαρακτηρισθεί σαν µια απ0ό τις πιο ενδιαφέρουσες περιοχές εφαρµογής των LASER, όχι µόνο γιατί µπορούµε να "βλέπουµε" φωτογραφίες τριών διαστάσεων, αλλά πολύ περισσότερο γιατί µας δίνει τη δυνατότητα δηµιουργίας µιας οπτικής µνήµης ή τη δυνατότητα ελέγχου διαφόρων υλικών ή κατασκευών χωρίς την ανάγκη καταστροφής τους. Στο παρακάτω σχήµα φαίνεται ένας από τους τρόπους κατασκευής ενός ολογραφήµατος.

19 Το φως της δέσµης Laser φωτίζει το αντικείµενό µας, και µετά τη σκέδασή του πέφτει επάνω σε µια φωτογραφική πλάκα. Μέρος της δέσµης του Laser χρησιµοποιείται σαν ακτίνα αναφοράς και πέφτει στην ίδια φωτογραφική πλάκα κατ' ευθείαν. Τα δυο φωτεινά αυτά κύµατα συµβάλλουν και δηµιουργούν µια πολύπλοκη εικόνα συµβολής που καταγράφεται στη φωτογραφική πλάκα. Το πόσο πολύπλοκη θα είναι η εικόνα συµβολής εξαρτάται από το πόσο πολύπλοκο είναι το αντικείµενό µας. Αν το αντικείµενο είναι µια επίπεδη επιφάνεια, το ολογράφηµα θα αποτελείται από µια σειρά παραλλήλων κροσσών. Αν το αντικείµενό µας είναι µια κηλίδα τότε το ολογράφηµα θα φαίνεται σαν µια σειρά από δακτυλίους. Αν µετά τη φωτογραφική κατεργασία της πλάκας που έχει καταγράψει τους κροσσούς συµβολής, τη φωτίσουµε µ' ένα Laser παρόµοιο µ' αυτό που δηµιούργησε το ολογράφηµα τότε φθάνουµε στην "ανακατασκευή" της εικόνας του αντικείµενου µας. Κάθε παρατηρητής θα βλέπει τότε µια πλήρη, τρισδιάστατη εικόνα του αντικείµενου του οποίου θα µπορεί να δει διάφορες όψεις µε απλή αλλαγή του σηµείου παρατήρησης. Μια πολύ σηµαντική ιδιότητα του ολογραφήµατος είναι ότι η σχετική µε τη αντικείµενη πληροφορία έχει απλωθεί σ' ολόκληρη την επιφάνειά του. Έτσι και αν ακόµα σπάσουµε τη φωτογραφική πλάκα σε δύο κοµµάτια µπορούµε να ανακατασκευάσουµε το αντικείµενό µας χρησιµοποιώντας οποιοδήποτε από τα δύο κοµµάτια του. Άλλη σηµαντική ιδιότητα του ολογραφήµατος είναι ότι οι ατέλειες της επιφάνειάς του δεν δηµιουργούν κανένα πρόβληµα στην ανακατασκευή του αντικειµένου, επειδή το αντικείµενο δεν σχηµατοποιείται, κατά την "ανακατασκευή" του, πάνω στο ολογράφηµα, όπως συµβαίνει στη συµβατική φωτογραφία. Υπάρχουν πολλοί που κάνουν την ολογραφία πολύ ενδιαφέρουσα για τεχνολογικές ή µηχανολογικές εφαρµογές, π.χ. η δυνατότητα καταγραφής πολλών ολογραφηµάτων, πάνω σε µια και µοναδική πλάκα. Αυτό γίνεται µε το να αλλάζει κάθε φορά η διεύθυνση της δέσµης αναφοράς σε σχέση

20 µε την πλάκα του ολογραφήµατος. Στην "ανακατασκευή", σε κάθε διεύθυνση της δέσµης Laser θα αντιστοιχεί τότε και ένα διαφορετικό ολογράφηµα. Έτσι αν η πλάκα που περιέχει τα ολογραφήµατα περιστρέφεται µπροστά σε µια σταθερή δέσµη LASER, ένας σταθερός παρατηρητής θα βλέπει πολλές ανακατασκευές, τη µια όµως µετά την άλλη. Η ιδέα αυτή δίνει τη δυνατότητα καταγραφής µεγάλου ποσού πληροφορίας σε µια και µόνο φωτογραφική πλάκα. Στις πιο ενδιαφέρουσες εφαρµογές της ολογραφίας περιλαµβάνεται και η παρατήρηση µικρών παραµορφώσεων ή ατελειών ενός αντικειµένου ή µιας κατασκευής. Τελευταία κερδίζει πολύ έδαφος η χρήση της παλµικής ολογραφίας σε βάρος της στατικής. Στην περίπτωση της παλµικής ολογραφίας χρησιµοποιούνται Laser υψηλής ισχύος που στην πράξη παγώνουν την κίνηση ενός αντικειµένου και επιτρέπουν τη φωτογράφησή του. 10. ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΜΕ LASER Τα Laser έκαναν δυνατές µετρήσεις που ήταν αδύνατες πριν την εµφάνιση τους ή ήταν περιορισµένης ακρίβειας. Σε µετρήσεις µικρών αποστάσεων χρησιµοποιείται το Laser µε την µορφή του συµβολόµετρου και η εκτίµηση της απόστασης γίνεται στην πράξη µε καταµέτρηση κροσσών συµβολής. Σε µετρήσεις µεγάλων αποστάσεων χρησιµοποιείται LASER, είτε µε τη µέθοδο του τηλέµετρου (πράγµα που συνεπάγεται µέτρηση του χρόνου που µεσολαβεί µεταξύ της εκποµπής ενός παλµού, υψηλής ενέργειας και της λήψης του ίδιου παλµού µετά από ανάκλαση του στο στόχο που θέλουµε να τηλεµετρήσουµε), είτε µε τη µέθοδο της διαµορφωµένης δέσµης, (που συνεπάγεται εκτίµηση της µεταβολής της φάσης µιας διαµορφωµένης δέσµης LASER). υνατή επίσης είναι η µέτρηση της ταχύτητας ενός κινούµενου σώµατος, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις που αποκλείεται η επαφή µε το κινούµενο σώµα, η παρακολούθηση ή η µέτρηση περιστροφής ως προς ένα σύστηµα αδράνειας και τέλος η µέτρηση των ελαστικών τάσεων του φλοιού της γης. Στο εδάφιο αυτό θα µπορούσαµε να αναφέρουµε και πολλές άλλες εφαρµογές µεταξύ των οποίων είναι µετρήσεις συντελεστών σε γραµµικά ή µη γραµµικά φαινόµενα, µετρήσεις µετατοπίσεων φασµατικών γραµµών, µετρήσεις ταλαντώσεων του πλέγµατος κάτω από την επίδραση ακτινοβολίας LASER κ.λ.π.

21 11. ΣΤΡΑΤΙΩΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ LASER Οι δυνατότητες χρησιµοποίησης των LASER για στρατιωτικούς σκοπούς είναι πάρα πολλές, µε πιο γνωστές τη χρήση των LASER σαν οπτικών Radar, τη χρήση τους σε συστήµατα τηλεπικοινωνιών µεγάλης ασφάλειας και για παρατήρηση- και ενδεχόµενα για καταστροφήεχθρικών στόχων. Το Επιµελητήριο στόχων των τεχνικών λέιζερ Nova εγκαθιστά το διαγνωστικό εξοπλισµό στην αίθουσα στόχων της Nova, το ισχυρότερο λέιζερ στον κόσµο. Μέσα στην αίθουσα στόχων, δέκα ακτίνες λέιζερ κατευθύνονται ταυτόχρονα προς ένα µικρό δείγµα καυσίµων, παράγοντας τις αντιδράσεις τήξης. Το λέιζερ χρησιµοποιείται αυτήν την περίοδο για την έρευνα όπλων και πρέπει να βοηθήσει τους επιστήµονες στο µέλλον να ερευνήσουν τη χρήση της τήξης ως ερευνητές µιας πιθανής ενέργειας Τα συστήµατα καθοδήγησης λέιζερ για τα βλήµατα, τα αεροσκάφη, και τους δορυφόρους έχουν κατασκευαστεί. Η χρήση των ακτίνων λέιζερ έχει προταθεί ενάντια στα εχθρικά βαλλιστικά βλήµατα, όπως στο αµυντικό σύστηµα που ωθείται από τον Πρόεδρο Ronald Reagan το 1983.

22 12. ΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Από την πρώτη µέρα λειτουργίας των LASER είναι ελκυστική για πολλούς λόγους. Η µεγάλη κατευθυντικότητα της δέσµης των LASER, σε σύγκριση µε τις πηγές µικροκυµάτων, είναι ένας πρώτος βασικός λόγος. Για να πετύχουµε την ίδια κατευθυντικότητα, πρέπει να φτιάξουµε κεραίες µικροκυµάτων µε διάµετρο περίπου φορές µεγαλύτερη από τη διάµετρο της δέσµης LASER. Έτσι ίδιο άνοιγµα δέσµης παίρνουµε από LASER διαµέτρου 1cm και από πηγή µικροκυµάτων µε κεραία διαµέτρου 1000m. Εκτός όµως από τα πολλά πλεονεκτήµατα, υπάρχουν και µειονεκτήµατα. Ένα απ αυτά είναι ότι το πολύ µεγάλο εύρος ζώνης τους πολύ δύσκολα ακόµα µπορεί ν αξιοποιηθεί σ όλη την έκταση του. Επίσης, οι δυνατότητες των συστηµάτων οπτικής τηλεπικοινωνίας περιορίζονται ακόµα από άλλους παράγοντες όπως είναι η χρησιµοποίηση των κατάλληλων φωρατών, δυσκολίες στην εισαγωγή της πληροφορίας στη δέσµη LASER, κακές καιρικές συνθήκες Ευρεία εφαρµογή τα τελευταία χρόνια γίνεται στη διαστηµική τηλεπικοινωνία µε LASER (όπου η παρουσία ατµόσφαιρας παρακάµπτει πολλά προβλήµατα), στην επίγεια τηλεπικοινωνία µεταξύ σηµείων που έχουν οπτική επαφή, και τέλος σε επικοινωνία µε οπτικές ίνες. Σ ένα πρακτικό σύστηµα οπτικής τηλεπικοινωνιακής σύνδεσης µπορεί να χρησιµοποιηθεί ένα LASER CO2 ενός ρυθµού. Το LASERαυτό λειτουργεί συνεχώς σε µια από τις πολλές γραµµές ταλάντωσηςπεριστροφής του, συνήθως στην µm. Η διαµόρφωση της δέσµης γίνεται κατά συχνότητα µ έναν ενεργό κρύσταλλο που τοποθετείται µέσα στο οπτικό αντηχείο και ο οποίος αλλάζει το µήκος του οπτικού αντηχείου όταν ένα ηλ. Σήµα εφαρµόζεται πάνω του. Για το µήκος κύµατος του CO2 LASER µια αλλαγή µήκους του αντηχείου κατά λ/10 αλλάζει τη συχνότητα συντονισµού του LASER κατά 85 MHz, πράγµα που είναι υπεραρκετό για το σύστηµα F.M. Η λήψη του σήµατος γίνεται µε την τεχνική της ετερόδυνης φώρασης. Η έξοδος του οπτικού ετερόδυνου φωρατή δίνει ένα σήµα ραδιοσυχνότητας F.M. που αποδιαµορφώνεται µέσα σ ένα διευκρινιστή F.M., ο οποίος µετατρέπει τις µεταβολές συχνότητας της εξόδου του φωρατή σε µεταβολές του πλάτους του σήµατος εξόδου. Περισσότερο από κάθε άλλο σύστηµα τηλεπικοινωνίας απασχολεί σήµερα τους ερευνητές το σύστηµα που συνδυάζει LASER και µετάδοση µέσα από οπτικές ίνες. Το µεγάλο πλεονέκτηµα ζεύξης µέσα από οπτικές ίνες είναι η τεράστια δυνατότητα µεταφοράς πληροφορίας, σε σύγκριση µε την κλασική µέθοδο σύνδεσης µε καλώδια. Ένα σύστηµα τηλεπικοινωνίας µε οπτικές ίνες φαίνεται στο σχήµα 16. Στο σύστηµα αυτό χρησιµοποιείται σαν (παλµική ) πηγή ακτινοβολίας ένα LASER