Lasery

Lasery
 
Úvod:
V našej práci sa budeme zaoberať objasnením fungovania lasera a jeho využitím. Tému laserov sme sa začali zaoberať, najmä preto že v dnešnej dobe sa s laserom často stretávame  a však nie každý vie na akom princípe vlastne laser funguje. Niektorí z nás sa prvý krát s laserom stretli v sci-fi filmoch, ale lasery majú využitie aj v omnoho užitočnejších veciach. Už dnes sa laser využíva v mnohých odvetviach ako zdravotníctvo, informačné technológie, meracie zariadenie, energetické, a bol zneužitý aj vo vojenských technológiách. Samozrejme vedci ďalej skúmajú laser a jeho využitie a tak sa jeho význam pre ľudstvo stáva stále významnejším. Ďalej sa budeme v našej práci zaoberať  rozdelením  laserov a princípom fungovania jednotlivých druhov laserov.

Všeobecná charakteristika laserov:
Laser je skratka pre  Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, čo by sa dalo preložiť ako zosilnenie svetla pomocou vynúteného (stimulované) emisie žiarenia. Slovenský výraz pre laser je " kvantový generátor svetla ". Laser je pracuje na princípe stimulovanej emisie a uvoľňuje nahromadenú energiu ako energiu monofrekvenčného žiarenia. Tento princíp predpovedal Einstein už v roku 1916. Produkuje koherentné svetelné lúče, od IČ po UV. Tieto lúče sú veľmi intenzívne, majú  presný smer a sú veľmi čisté vo farbe (frekvencii).
 
Laser je tvorený aktívnym prostredím, budiacimi zdrojmi a rezonančným systémom. V rubínovom laseri je pracovným médiom kryštál rubínu s prímesami iónov chrómu. Pri dopade fotónov s energiou 2,2 eV preskakujú ióny chrómu na vyššiu energetickú hladinu, na ktorej nezostanú dlho, ale po odovzdaní časti energie mriežke kryštálu preskočia na nižšiu metastabilnú hladinu, na ktorej zostanú dlhšie. Stimulovanou emisiou (spustenou jediným fotónom) preskočia všetky iónu chrómu súčastne z metastabilnej hladiny na základnú a dôjde k vyžiareniu veľkého množstva fotónov (svetelného lúča). Kryštál rubínu je umiestnený medzi dvoma zrkadlami (z ktorých jedno je polopriepustné) Sveteľný lúč sa od nich odráža, vyvoláva ďalšie prechody z metastabilných hladín, priberá ďalšie fotóny, tím sa zosiluje a nakoniec prechádza polopriepustným zrkadlom von.

Stimulovaná emisia (vynútená) :
Tento pojem patri k osobe Alberta Einsteina. Stimulovaná emisia nastáva v excitovaných (vzbudených) atómoch vonkajším pôsobením. Túto emisiu môže vyvolať len fotón rovnakej frekvencie, akú ma fotón, ktorý emisiou vznikal. Excitovanie látky v ktorých môže atóm zotrvať dlhšiu dobu (až 10– 8 s) nazývame metastabilné. Ak sa nahromadia atómy v takejto hladine, dojde postupne náhodnej spontánnej emisii, hovoríme o luminiscencii (svätojánske mušky, TV obrazovky, žiarovky)
 
Lasery vytvárajú teda svetlo neobyčajných vlastností:
• Laserové svetlo je vysoko monochromatické. Neónové svetlo je monochromatické v pomere 1 : 106 avšak v prípade lasera ostrosť dosahuje hodnôt až 1 : 1015.
• Laserové svetlo je vysoko koherentné, jednotlivé vlny (vlnové klbka) laserového svetla môžu byt dlhé niekoľko sto kilometrov. Koherentná dĺžka vlnových klbkov obyčajnej žiarovky je spravidla menšia ako jeden meter.
• Laserové svetlo je vysoko smerové, má malú rozbiehavosť; odchyľuje sa od presnej rovnobežnost len v dôsledku rozptylu na výstupnej clone lasera.
• Laserové svetlo môžeme ostro fokusovat do takej malej stopy, že v nej ľahko dosiahneme intenzitu 1017 W/cm2. Naproti tomu kyslíkovo-acetylénový plameň dosahuje intenzitu len okolo 103 W/cm2.
 
Druhy laserov :
1)  Podľa aktívnej látky
a)  Kvapalinové
b)  Pevnolátkové lasery
c)  Plynové
d)  Polovodičové
2)  Spôsob čerpania energie
a)  Optický (výbojkou, iným laserom, slnečným svetlom a rádioaktívnym žiarením)
b)  Elektricky (zrážkami v elektrickom výboji, zväzkom nabitých častíc)
c)  Chemický (fotochemickou disociáciou)
d)  Termodynamický (zahrievaním a ochladzovaním vzduchu)
e)  Jadrovou energiou (reaktorom, jadrovým výbuchom)
3)  Vyžarovanej vlnovej dĺžky
a)  Infračervené
b)  Lasery v oblasti viditeľného svetla
c)  Ultrafialové
d)  Röntgenové
4)  Použitia
a)  Výskumné
b)  Meriace
c)  Lekárske
d)  Technologické
e)  Energetické
f)  Vojenské
 
Pevnolátkové lasery:
Aktívne prostredie tejto skupiny tvoria pevné kryštalické, poprípade amorfné látky dopované vhodnou prímesou ionov. Pevná fáza tvorí vlastne iba nosný obal aktívneho prostredia a k optickému zosileniu dochádza na elektrónových prechodoch ionov prímesi. Ich koncentrácia málokedy presahuje 1%. V kryštalických materiáloch sú aktívne ióny zabudované v mriežke a majú stálu, orientovanú polohu v silovom poli mriežky. Z dôvodu anizotropie kryštálov musí byť výbrus presne orientovaný podľa optických osí.

Rubínový laser:
Je typickým predstaviteľom tejto skupiny a súčasne aj prvý fungujúci laser, ktorý postavil T.H.Maiman v roku 1960. Rubín, ako nosný materiál (Al2O3) s ionamy Cr3+ s koncentráciou asi 0.05%, je zároveň aj typickým predstaviteľom trojhladinových laserov. Má dva typické prechody 692,9nma 694,3nm čo je oblasť červenej. Rubínový laser pracuje predovšetkým v impulznom režime kde dlžka impulzu je približne 1ms.

Nd:YAG laser:
Je jeden z najrozšírenejších pevnolátkových laserov pre jeho malú budiacu energiu a schopnosť pracovať efektívne v kontinuálnom režime. Nosné prostredie je ytrio-hlinitý granát (YAG) dopovaný aktívnymi ionami Nd3+
(neodym). Najintenzívnejší emisný prechod v neodyme vyžaruje na vlnovej dĺžke 1064,8nm. Bežné budenie je  kontinuálnou, alebo pulznou xenonovou výbojkou podľa druhu prevádzky. Dnes sú bežne v ponuke aj tzv. dablované Nd:YAG, ktoré generujú na vlnovej dĺžke 532,4nm (zelená), pozrite sem.
Svoje miesto má Nd:YAG takmer všade. Zváranie, rezanie, vŕtanie otvorov do tvrdých materiálov, gravírovanie a značenie (hlavne do kovov, ale aj plastov) , meranie vzdialeností a veľa ďaľších.
Ďalšie iba v skratke:
• Nd:Sklo
• Nd:YVO4
• Nd:YLF
• a mnohé iné...

Plynové lasery:
Aktívne prostredie tejto skupiny tvorí plyn, alebo častejšie zmes plynov. Budenie je prevažne výbojom v plyne prí nízkom tlaku. Prvý plynový laser experimentálne odskúšaný bol He-Ne (na čiare 1150nm) a to po neuspešných pokusoch na parách draslíka asi rok po rubínovom laseri.

He-Ne laser:
Bol to jeden z najrozšírenejších laserov vôbec. Má pomerne jednoduchú konštrukciu a spôsob budenia. Ku generovaniu dochádza na neóne a hélium sa podiela iba na prenose energie. Najzaujímavejší je prechod 3s->2p (632,8nm), ktorý má však malé zosilenie(0,17dB/m) oproti prechodu 3s->3p (3391nm zos.40dB/m) a preto je nutné (pre 632,8nm) v optickom rezonátore tento mod potlačiť.
 
CO2 Laser:
Je to ďaľší z veľmi rozšírených laserov generujúcich prevažne na 10600nm.  K zosileniu dochádza na molekule oxidu uhličitého pri prechodoch medzi vybračnými hladinami. Významnou prímesou CO2 laseru je dusík, ktorého molekuly sa dajú budiť do prvého excitovaného stavu zrážkami s elektrónmi v dútnavom výboji. Rezonančným prenosom z molekuly N2 na CO2 sa zväčší horná laserová hladina molekúl CO2. Inverzná populácia sa ďalej zväčšuje depopuláciou spodných leserových hladín pomocou hélia. Aktívne prostredie CO2 laserov teda obsahuje CO2 : N2 : He pri pomere tlakov 1:2:8 a celkovom tlaku asi 1,5kPa. Svoje uplatnenie má hlavne v priemysle pre jeho vysoké výkony a účinnosť. 1kW optického výkonu nie je nič mimoriadne. Vynikajúce vlastnosti má pre rezanie dreva a kovu. Gravírovanie a dekórovanie skla je tiež jeho silná stránka. Taktiež sa využíva pri chirurgických zákrokoch v medicíne.
 
Argónový  ionový laser (Ar+ laser):
Je veľmi rozšíreným laserom a zároveň aj najvýkonnejším laserom generujúcim vo viditeľnej oblasti spektra. Je to v podstate klasický plynový laser, ale k dosiahnutiu inverznej populácie v argóne je nutná veľká hustota budiacich elektrónov. Pre dosiahnutie hornej laserovej hladiny je nutné použiť takzvané kaskádne budenie. V Ar+ laseri pri budení ide už skôr o oblúkový výboj než dútnavý. Pri dútnavom výboji preteká výbojovou trubicou prúd rádovo desiatok miliampér, ale pri Ar+ je to aj stovky ampérov. Prechodov na ktorých je možné generovať je celkom asi 45 a to v rozsahu 260nm až 1000nm. Zaradením selektívneho prvku medzi F-P rezonátor je možné tento laser jednoducho prelaďovať. Tri najvýznamnejšie prechody sú 514,5nm(zelená), 488,0nm(modrá) a 351,1nm(ultrafialová). Použitie tohoto typu laseru je hlavne pre vedu a výskum. Pre veľký výstupný výkon má svoje miesto aj v lasershow. 
 
Ďalšie iba v skratke:
• Hélium-kádmiový laser He-Cd
• TEA-CO2 laser
• Dusíkový laser N2, tento laser je možné ľahko poskladať aj doma.
• a mnohé iné.....
 
Polovodičové lasery:
Aktívne prostredie sa budí prevodom elektrónov z valenčného do vodivostného pásu a to najčastejšie injektovaním prúdu cez PN prechod.  S ohľadom na veľké zosilenie a veľký index lomu polovodičových materiálov (napr.GaAs) sa ako zrkadlá môžu použiť rovnobežné konce kryštálu. K zosileniu dochádza v pomerne úzkom prúžku prechodu PN. Pri tak veľkom zosilení a tak malom rozmere ako u polovodičových laserov dochádza k generovaniu rôznych módov. Tieto módy sa šíria v osi kryštálu rôznymi odrazmi od stien. To spôsobuje pomerne veľkú divergenciu (rozbiehavosť) zväzku. Polovodičové lasery majú uplatnenie vo vede, priemysle a hlavne v poslednom období aj v komerčnej elektronike. Aj keď kvalita zväzku (dĺžka koherencie, spektrálna čistota.....) je pomerne malá majú svoje prednosti hlavne kvôli jednoduchej modulácii, malým rozmerom, vysokou účinnosťou a nízkym pracovným napätím. Je dosť bežné, že sa polovodičové laserové bloky (Laser bar) poskladané z desiatok až stoviek diód v stĺpci používajú na budenie pevnolátkových laserov(napr. Nd:YAG) Čím sa spoja výhody oboch typov.
 
Využitie laserov :
Napaľovanie CD
Na zapisovanie CD musí počítač najprv premeniť meniace sa elektrické signály na digitálne dáta skladajúce sa z 0 a 1. Na ich vytvorenie laserová napaľovacia mechanika vypaľuje do povrchu čistého CD malé dierky. Dierky a hladký povrch zodpovedajú 0 a 1 digitálneho signálu. Keď CD – prehrávač tieto stopy vlastne dekóduje a znovu vytvára originálny stereo záznam. Počítač tiež spája dva stereo signály do jediného číselného kódu. 

Prehrávače CD
Základom každého prehrávača ja miniatúrny laser a šošovka (s priemerom niečo cez tri milimetre), ktorej pohyb ovládajú malé cievky (zaostrovanie). Jeden miniatúrny motor zabezpečuje priečny posun a tieto dva pohyby sú neustále korigované aby laser nestratil stopu. Po niekoľkonásobnom zväčšení plochy CD, by sme videli záznamový riadok s veľkosťou asi jednej desatiny hrúbky ľudského vlasu. Susedné stopy majú medzi sebou medzeru zhruba 1,6 mikrometra., z čoho vyplýva akú citlivosť musí mať snímací laser. Ten po roztočení CD začína od strednej časti smerom k vonkajšiemu obvodu.

Prehrávače DVD
Súčasné DVD prehrávače a DVD-ROM disky používajú pre čítanie dát laser, emitujúci červený svetelný lúč vlnovej dĺžky 650 až 635nm. Pre porovnanie, konvenčné CD prehrávače používajú laser, emitujúci neviditeľný infračervený svetelný lúč vlnovej dĺžky 780nm. Prechodom cez sústavu špeciálnych šošoviek sa získa veľmi tenký, ostrý svetelný lúč, ktorý umožní čítanie dát veľkej hustoty. Aj keď laserový lúč prechádza zložitou optickou sústavou, je obtiažne získať presné zaostrenie, keď povrch disku nie je v rovine kolmej na laserový lúč. Tomuto problému sa predchádza tak, že sa použije tenký disk. Ako vyhovujúci sa javí hrúbka 0,6mm. Preto sa DVD skladá z dvoch 0,6mm hrubých plátov. Pre čítanie viacvrstvových DVD, je nutné mať dva druhy laserov. Vnútornú dátovú vrstvu je nutné čítať preostreným laserom cez polopriepustnú vnútornú vrstvu. Aby bola zaistená kompatibilita s CD, musí byť čítacie zariadenie schopné čítať signály z diskov s rôznou šírkou a vzdialeností priehlbín. Táto náročná úloha bola vyriešená dvoma spôsobmi. Prvé riešenie navrhuje sústavu dvoch integrovaných šošoviek, jednej pre CD a jednej pre DVD, a systém prepínania medzi týmito šošovkami. Tie sú prepínané vodorovným otáčaním úložnej hlavy v závislosti od použitého média. Tento systém sa prevažne používa v DVD prehrávačoch. Druhým riešením, ktoré sa uplatňuje predovšetkým v DVD mechanikách, je systém jednej šošovky s dvojitým zaostrovaním, schopné zaostriť ako na DVD, tak aj na CD.

Mini Disc
Na podobnom princípe pracuje MiniDisc, ale len s ešte menšími rozmermi. Jedna strana je rovnaká s CD, a na druhej je pridaná magnetická vrstva. Vďaka tomu je MD nosič viacnásobne nahrávateľný, a to tak, že laser zahreje snímaný bod nad teplotu takzvaného Curieho bodu a magnetická hladica z druhej strany mu zmenou poľa odovzdáva informáciu zodpovedajúcu logickej nule alebo jednotke. Vďaka systému ATRAC, ktorý v hudbe odbúrava slabé signály prekryté silnejšími, sa na tento malý kotúčik zmestí takisto 74 minút hudby (aj keď v horšej kvalite).

Blu-ray
Blu-ray disk patrí k tretej generáci optických diskov, určených pre ukladanie digitálních dát. Dáta se ukládajú v stope tvaru špirály 0,1 mm pod povrch disku, priečny odstup stôp je 0,35 μm. Pre čítanie diskov Blu-ray se používá laserové svetlo s vlnovou dĺžkou 405 nm. Technologiu vyvinula japonská firma Sony, podiela se na nej taktiež firma Philips. Názov disku pochádza z anglického Blue ray, tj. modrý paprsok, označenie súvisiace s farbou svetla používaného k čítaniu. Tak ako CD, má aj blu-ray disk priemer 12 cm v menšej variante 8 cm a hrúbku 1,2 mm. Disky umožňujú záznam dát s celkovou kapacitou až 25 GB u jednovrstvého disku, 50 GB u dvojvrstvového disku až po 80 GB u obojstranne dvojvrstvovej varianty. Vďaka umiestneniu záznamu 0,1 mm pod povrch je možné vyrobit hybridný disk s DVD aj Blu-ray záznamom na jednej strane disku. Čítecie zariadenie pre disky blu-ray sú vyvíjané s ohľadom na kompatibilitu s CD a DVD, tj. majú umožňovať čítanie všetkých troch typov diskov.

Jeho konkurenčným formátom bol iný novo vyvíjaný typ optického média - HD DVD. V rámci snahy o čo najväčšiu kompatibilitu boli vyvinuté  hybridné mechaniky schopné čítať ako HD DVD, tak Blu-ray. V september 2008 oznámila firma Toshiba zastavenie vývoja formátu HD DVD, čím sa Blu-ray stal de facto nástupníckym štandardom nahradzujúcim DVD.Maximálne (štandartné) rozlíšenie videa na Blue-ray je 1920 × 1080. Systémy Blue-ray využívajú pre čítanie a zápis dát modro-fialový laser s vlnovou dĺžkou 405 nanometrov. Bežné CD a DVD používajú infračervený laser s vlnovými dĺžkami 780 a 650 nanometrov. Najmenší bod, na ktorý je schopný laser zaostriť je obmedzený rozptylom a závisí na vlnovej dĺźke svetla a numerickej clone použitého objektívu. Znížením vlnovej dĺžky, využitím vyššej clony (0,8 v porovnaní s 0,6 pre DVD), použitím systému duálneho objektívu a vytvorením tenšej odrazovej vrstvy, môže byť laserový lúč presnejšie zaostrený na povrch disku. Tým sa na disku vytvorí menší bod, čo umožní umiestniť viac informácií do danej plochy. Okrem vylepšení v oblasti optiky, dáta sú zakódované zdokonaleným a optimalizovaným kódovaním, čoho dôsledkom je ešte vyššia kapacita disku.
 
Laserové tlačiarne
Sú založené na technológii fotokopírok. Sústredený laserový lúč a rotujúce zrkadlo nakreslia obraz požadovanej stránky na fotosenzitívny bubon. Obraz je na bubne zmenený na elektrostaticky naboj, ktorý priťahuje a zadrží toner. Časť elektrostaticky nabitého papiera sa otáča okolo bubna, ktorý posúva toner od seba na papier. Teplo sa potom použije na spojenie toneru a papiera.  Nakoniec je elektricky naboj odstránený a prebytok toneru zozbieraný. Vynechaním posledného kroku môže laserová tlačiareň rýchlo robiť viac kópií.

Optické siete
Obsahujú takzvané optické vlákna. V optickom káble sa informácia šíri ako optický signál. Spôsob šírenia optického signálu buď odrazom, priamo alebo ohybom. Ako zdroj sa použije dióda alebo laser.

Laser v medicíne
Rubínový laser bol vyskúšaný hneď po jeho uvedení do prevádzky, a to v oftamológií (operácií očnej sietnice) a tiež v kožnom lekárstve (odstránenie pigmentových škvŕn) . Lekárov priťahovala možnosť kontrakcie energie optického žiarenia na malej ploche a možnosť rezania a odparovania tkaniva. Pre tieto vlastnosti získal laser významné postavenie v laserovej chirurgii. S rozvojom laserovej fyziky laser prenikol a ďalej aj preniká do ďalších odvetí medicíny ako sú : oftalmológia, dermatológia, obecná, plastická a kardiovaskulárna chirurgia, neurochirurgia, urológia, gynekológia atď.

Laser v priemysle
Najväčšou skupinou aplikácií vysoko-výkonových laserov je laserové rezanie kovov, až po vysoko presné rezanie vzoriek, ktoré môže byť vykonávané vysokými rýchlosťami. Výhody zvárania laserom zahrňujú veľmi úzku zvárovú húsenicu so značne menšími deformáciami od zvaru v porovnaní s tradičnými metódami zvárania. Laserové značenie na rôznych nerovných povrchoch, popisuje množstvo kódov produktov, umožňuje vytvárať tenké otvory, ktoré nie je možné vytvoriť iným spôsobom, alebo by vyžadovali enormné náklady. Laserové povrchové spracovanie pokrýva množstvo aplikácií, ako žíhanie, kalenie, striekanie/nanášanie alebo čistenie povrchov, alebo tajných plôch povrchu alebo komponentu. Nespočetné aplikácie lasera predstavujú presný a ľahko nastaviteľný nástroj bez mechanického kontaktu k obrobku.  Laserový proces vyžaduje elektrickú energiu a generuje žiarenie. Toto môže byť nebezpečné, ak osoba používajúca zariadenie nemá dostatočné vedomosti o zariadení a inštalácii a nepracuje opatrne.

Lasery v mikroelektronike
Od začiatkov sedemdesiatich rokov sa začali objavovať technológie ako laserové dolaďovanie menovaných hodnôt odporov , kondenzátorov  a elektrických filtrov, odpojovanie poškodených obvodov v polovodičových pamätiach. Všetky uvedené technológie sú založené na odstránenie tenkej vrstvy materiálu formou jeho vyparenia , k čomu dochádza následkom ožiarenia intenzívnym laserovým zväzkom. V týchto aplikáciách sa uplatňuje impulzný Nd:YAG laser s dĺžkou impulzu v oblasti stoviek nanosekúnd

Čítačky čiarových kódov
 Každý kód sa skladá z tmavých čiar a zo svetlých medzier, ktoré sa čítajú pomocou snímačov vyžarujúcich väčšinou červené svetlo. Toto svetlo je pohlcované tmavými čiarami a odrážané svetlými medzerami. Snímač zisťuje rozdiely v reflexii a tie premieňa v elektrické signály zodpovedajúce šírke čiar a medzier. Tieto signály sú prevedené do čísel, resp. písmen, ktoré príslušný čiarový kód obsahuje. Znamená to teda, že každá číslica alebo písmeno je zaznamenávané v čiarovom kóde pomocou vopred presne definovaných šíriek čiar a medzier. Dáta obsiahnuté v čiarovom kóde môžu zahŕňať čokoľvek: číslo výrobcu, číslo výrobku, miesto uloženia v sklade, číslo série alebo dokonca meno určitej osoby, ktorej je napr. povolený vstup do inak uzavretého priestoru atď.

Zaujímavosti:
University of Texas v meste Austin oznámila zostrojenie najvýkonnejšieho lasera na svete. Jeho výkon dosahuje astronomický Petawatt, vďaka čomu mu prináleží svetové prvenstvo, píše server Dailytech.com Todd Ditmire, fyzik podieľajúci sa na projekte, tvrdí, že výstupná energia, ktorú dokáže aktívny laser vygenerovať, je dvetisíckrát väčšia ako výkon všetkých elektrární v USA. Dodáva, že svetlo laseru je silnejšie ako slnečné žiarenie na povrchu Slnka a teda môže dôjsť k vznieteniu. Laser tak môže byť aktívny iba 0,0000000000001 sekundy.Výskumníci plánujú laser použiť na vytvorenie a následné študovanie najextrémnejších podmienok vo vesmíre. Uplatnenie nájde aj pri skúmaní plynov pri teplotách vyšších ako na povrchu Slnka či pevných telies pri tlaku niekoľkých miliárd atmosfér. Výkonný laser tiež umožní podrobnejšie skúmať spôsob získavania energie kontrolovanou fúziou.
Intel predviedol prvý takzvaný kaskádový kremíkový laser, ktorý využíva stimulovaný Ramanov rozptyl. Tento jav spôsobuje, že za prispenia takzvaného optického čerpania sa zvyšuje vlnová dĺžka vstupujúcich svetelných lúčov. Pomocov nového kruhového rezonátora sú generované svetelné lúče koherentné a zariadenie sa správa ako laser. V kremíku je Ramanov zisk desaťtisíckrát silnejší ako pri využití bežných vláknových technológií. Spoločnosti Intel sa podarilo rozšíriť pracovnú vlnovú dĺžku lasera až na 1848 nm, čo značne zväčšuje potenciál využitia tejto technológie.Tento objav by mohol viesť k výrobe kremíkových laserov, ktoré budú v porovnaní s dnešnými komerčnými modelmi kompaktnejšie a výrazne lacnejšie. Nové kremíkové lasery nájdu uplatnenie hlavne v lekárstve alebo v spektroskopii, kde sa dajú podobné analýzy uskutočňovať len pri využití komplikovanejších, neskladných a nákladnejších či kryogenicky chladených laserov.Detekčné vlastnosti kaskádového Ramanovho kremíkového lasera možno využiť na identifikáciu molekulárnych odtlačkov, čo sa dá uplatniť napríklad pri neinvazívnej medicíne na stanovenie diagnózy pacienta pomocou analýzy plynov, ktoré vydychuje. Ďalšie využitie sa ponúka pri meraní množstva plynov v atmosfére, ktoré spôsobujú skleníkový efekt, napríklad metánu. Medzi ďalšie možnosti využitia ramanovských kremíkových laserov patrí detekcia stopového množstva plynov, monitorovanie životného prostredia (meranie množstva vodnej pary a metánu), priemyselná kontrola procesov či komunikácia vo voľnom priestore.