làser

Descrizione generale

sm. inv. [dalle lettere iniziali dell'inglese Ligth Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni]. Dispositivo per la generazione di fasci di luce o radiazione coerente ad alta monocromaticità e radianza che utilizza fenomeni atomici di amplificazione della radiazione per emissione stimolata. Benché i fondamenti teorici dell'emissione stimolata di radiazione fossero contenuti nella teoria quantistica dell'emissione e assorbimento pubblicata da A. Einstein nel 1917, le prime applicazioni pratiche si ebbero solo intorno al 1950 nell'ambito delle ricerche sui campioni di frequenza od orologi atomici, durante le quali si comprese che il mezzo attivo consentiva l'amplificazione di radiazioni per emissione stimolata. Lungo questa linea, C.H. Townes, J.P. Gordon e H.J. Ziegler svilupparono nel 1954 il maser ad ammoniaca nel campo delle microonde e negli anni seguenti numerosi gruppi di ricerca lavorarono in diversi Paesi per estendere gli stessi concetti a lunghezze d'onda più corte fino al visibile. T.H. Maiman nel 1960 ottenne l'azione laser nel rubino, seguito da A. Javan negli USA e N.G. Basov nell'URSS che realizzarono pressoché contemporaneamente il laser a gas elio-neo.

Chimica: principio di funzionamento

Il funzionamento dei laser è basato sul fenomeno dell'emissione stimolata di fotoni da parte di atomi eccitati. Un atomo può passare dallo stato fondamentale, corrispondente a un livello di energia E, a uno stato eccitato, corrispondente a un livello di energia maggiore E₂, assorbendo un fotone di frequenza , dove h è la costante di Planck. Lo stato eccitato non è stabile e l'atomo può tornare spontaneamente al livello fondamentale emettendo un fotone di energia pari a quella richiesta per portarsi allo stato eccitato: si ha in tal caso emissione spontanea. L'emissione spontanea da parte di diversi atomi di una sostanza è casuale, quindi i fotoni emessi successivamente non hanno alcuna relazione di fase, ossia sono incoerenti. Se invece su un atomo allo stato eccitato incide un fotone di frequenza opportuna, l'atomo si diseccita cedendo la sua energia sotto forma di fotone avente la stessa frequenza e la stessa fase di quello incidente, ossia coerente con esso: si ha così un processo nel quale l'atomo libera, per emissione stimolata, un fotone la cui energia si somma a quella del fotone incidente. In condizioni di equilibrio termico in una sostanza il numero di atomi che si trova allo stato fondamentale è superiore a quello degli atomi allo stato eccitato, quindi l'assorbimento dei fotoni prevale sull'emissione stimolata; se però si provoca la cosiddetta inversione della popolazione, cioè si fa in modo che gli atomi allo stato eccitato siano più di quelli allo stato fondamentale, si ha prevalenza dell'emissione stimolata sull'assorbimento. Il processo con cui si attua tale inversione prende il nome di pompaggio. Gli elementi fondamentali di un laser sono la cavità ottica, il mezzo attivo e il sistema di eccitazione (o di pompaggio) . In relazione ai vari tipi di laser si possono però avere configurazioni e prestazioni molto diverse. Facendo riferimento al a rubino, che è il capostipite dei laser a stato solido, il mezzo attivo è ossido di cromo (Cr₂O₃ allo 0,05% in un cristallo sintetico di rubino lavorato in forma di cilindro; la cavità è delimitata da due specchi piani e paralleli, l'uno a riflessione totale, l'altro a riflessione parziale per consentire l'emissione di parte della radiazione in cavità; il sistema di eccitazione si compone di una lampada flash allo xeno e di un riflettore ellittico, di cui la lampada occupa uno dei fuochi. La luce emessa dalla lampada viene fatta incidere sul cilindro di rubino, situato in corrispondenza dell'altro fuoco. Quando la lampada viene accesa, per esempio per scarica di una batteria di condensatori, gli atomi di cromo, normalmente a riposo nello stato fondamentale 1, ricevono un'energia sufficiente a trasferire un'elevata percentuale di essi alla banda eccitata 2, dalla quale passano al livello 3 con un decadimento spontaneo rapido. Il livello 3 è metastabile nel senso che la diseccitazione A₃₁ (emissione spontanea) è relativamente lenta, verificandosi con costante di tempo di qualche millisecondo. Su questa scala di tempi, le transizioni che possono aver luogo tra i livelli 1 e 3 sono l'assorbimento B₁₃ e l'emissione stimolata B₃₁ (azione laser). Le probabilità di queste transizioni sono proporzionali ai rispettivi coefficienti, che la legge di Einstein stabilisce essere uguali, B₁₃=B₃₁, e alle densità di occupazione dei livelli, n e n. Se dunque n₃>n, cioè se si è prodotta con il pompaggio della lampada flash un'inversione di popolazione rispetto alla condizione normale di equilibrio termico, nella quale n₁ è molto maggiore di n, l'emissione stimolata predomina sull'assorbimento e il mezzo diviene otticamente attivo, ovvero in grado di amplificare la radiazione di lunghezza d'onda λ=hc/ΔE (dove c è la velocità della luce), corrispondente al salto di energia ΔE tra i livelli 1 e 3. A differenza di quanto avviene nell'emissione spontanea, l'emissione stimolata conserva le relazioni di fase della radiazione amplificata, proprietà che prende il nome di coerenza temporale (vedi anche oltre). Se il mezzo otticamente attivo è inserito in una cavità che chiude su se stessa il cammino ottico, si sviluppa un continuo processo di amplificazione per emissione stimolata (per esempio a partire da un singolo fotone di emissione spontanea) e la radiazione in cavità raggiunge il massimo livello compatibile con il mantenimento dell'inversione di popolazione stabilito dinamicamente dal pompaggio della lampada flash. Parte della radiazione è trasmessa in uscita attraverso lo specchio a riflessione parziale e costituisce la radiazione laser emessa dal sistema. Lo specchio di uscita non può avere una trasmissione troppo alta perché il mezzo attivo ha un guadagno limitato, che nel funzionamento deve essere superiore alla somma delle perdite lungo il cammino ottico della cavità. La radiazione emessa dal laser a rubino ha carattere impulsivo: l'inversione di popolazione avviene infatti soltanto durante l'eccitazione flash e ha una durata tipica di un millisecondo con un'energia radiante totale intorno a 1 joule. Per ottenere un'emissione ripetitiva occorre raffreddare la cavità, per esempio con circolazione forzata di acqua, per rimuovere il calore dissipato dalla lampada flash. Si può ottenere così fino a 1 watt di emissione media, con potenze di picco di parecchi chilowatt, anche in relazione alle dimensioni della barretta di rubino. Più elevate potenze di picco si conseguono con la tecnica degli impulsi giganti, che consiste nell'introdurre in cavità, tra il rubino e lo specchio a riflessione totale, un assorbitore saturabile o un otturatore elettro-ottico. Questi elementi introducono forti perdite in cavità impedendo l'azione laser fino a che l'inversione di popolazione non ha raggiunto un valore molto elevato; solo allora vengono aperti provocando la scarica del livello eccitato 3 in un solo impulso della durata di pochi tempi di transito lungo la cavità, cioè intorno alla decina di nanosecondi. Poiché l'energia è praticamente la stessa del funzionamento normale, si ottengono potenze di picco nel campo dei 100 mW, che mettono in evidenza tutta una serie di fenomeni interessanti e fecondi di applicazioni nell'interazione con la materia, anche se l'energia in gioco è relativamente limitata. Il rendimento di un laser a rubino è molto basso, tipicamente l'1‰, in quanto il livello fondamentale è densamente popolato a temperatura ambiente e richiede perciò un'alta energia di pompaggio per l'inversione di popolazione. Se il livello terminale della transizione laser è differente dal livello fondamentale e perciò a minor occupazione di questo, l'efficienza aumenta sensibilmente. Il neodimio in tungstato di calcio oppure in YAG (granato di ittrio e alluminio) possiede i quattro livelli energetici necessari per questo modo di funzionamento per cui, con la stessa configurazione del laser a rubino, raggiunge rendimenti di qualche per cento, con emissione nel vicino infrarosso a 1060 nm rispetto all'emissione del rubino nel rosso a 694,3 nm.

Fisica: proprietà delle sorgenti laser

Inerenti al meccanismo di emissione stimolata sono le proprietà di coerenza temporale e monocromaticità della radiazione laser. Poiché la transizione laser si verifica tra livelli ben definiti energeticamente e la cui fluttuazione è dovuta a effetti di secondo ordine (interazioni reticolari, effetto Doppler), la corrispondente lunghezza d'onda di emissione λ=hc/ΔE è altrettanto ben definita, cioè la radiazione è monocromatica, con larghezze di riga generalmente migliori di Δλ/λ=10^–5. Inoltre, anche la cavità può intervenire con un effetto selettivo sui modi di oscillazione, e in particolari condizioni si possono ottenere oscillazioni con precisioni di frequenza migliori di 10^–10. Derivano dalla presenza della cavità anche le due altre importanti proprietà delle sorgenti laser, la coerenza spaziale e la collimazione. Infatti, le oscillazioni laser in cavità si stabiliscono come onde elettromagnetiche stazionarie con nodi di vibrazione agli specchi, e il fascio laser in uscita conserva lungo la sua sezione trasversale le relazioni di fase ivi determinatesi, cioè è spazialmente coerente. Le differenti parti del fascio laser possono perciò produrre fenomeni di interferenza tra loro, ciò che non è possibile con sorgenti ottiche tradizionali. La coerenza spaziale implica anche la proprietà di collimazione, in quanto il fascio laser si propaga con una divergenza angolare, determinata soltanto dalla diffrazione, quantitativamente molto piccola. Ne consegue che la radianza di una sorgente laser è relativamente elevata, anche se la potenza radiante P è modesta. Per esempio, un modesto laser a elio-neo (vedi oltre) di 1 mW di potenza radiante (equivalente in termini fotometrici a poco più di 1 candela) emette un fascio di area S=0,1 cm², con una divergenza di 0,3 milliradianti, e possiede una radianza di 10⁵W/cm²sr, ossia ca. 100 volte più intensa di quella del Sole.

Tecnologia: i tipi di laser

Numerosi sono i materiali che, in vari stati di aggregazione, possiedono livelli energetici adatti a manifestare un'inversione di popolazione dei livelli quando siano opportunamente eccitati. Oltre ai a cristallo di cui sono esempi quelli al rubino e al neodimio, importanti classi di laser sono i a gas, i a semiconduttore, i a liquidi e i a elettroni liberi. Il meccanismo di eccitazione di un a gas, come per esempio quello a elio-neo, è una scarica elettrica nel gas, che produce l'ionizzazione dell'elio. Da questo l'eccitazione è trasferita per collisione al neo, che ha a disposizione tra i livelli 3s, 2s e 3p, 2p oltre quindici transizioni favorevoli all'azione laser. Le righe di più intensa emissione sono nel visibile a 632,8 nm (rosso) e nell'infrarosso vicino a 1150 nm e medio a 3390 nm, alle quali sono emesse potenze radianti nel campo 1-100 mW con funzionamento continuo della sorgente. Per eccitazione indiretta tramite l'elio si ottiene azione laser anche in numerosi vapori metallici (laser elio-cadmio, elio-selenio, elio-piombo) con emissione continua di qualche decina di mW su una serie di righe nel visibile, mentre gli ioni dei gas nobili più pesanti (Ar, Kr, Xe) sono eccitabili direttamente dalla scarica elettrica ed emettono notevoli potenze continue nel visibile e nell'ultravioletto (specialmente il laser ad argo, che raggiunge potenze di 10-50 W). Le più elevate potenze sono peculiari dei laser ad anidride carbonica, che utilizzano una miscela di CO₂, He, Co, N₂ per l'eccitazione indiretta dei livelli vibrazionali della molecola di CO₂, con emissione nell'infrarosso lontano a 9600 e 10.600 nm di potenze continue che superano il kWcon alto rendimento (ca. 20%). Altri meccanismi di eccitazione applicabili ai laser a gas e in particolare al CO₂ sono la combustione dei gas seguita da un'espansione a velocità supersonica ( gasdinamici) e la reazione chimica tra miscele di gas ( chimici). I a semiconduttore sono costituiti da un diodo ad arseniuro di gallio, fortemente drogato e polarizzato in conduzione diretta a elevati livelli di corrente. Nella regione di svuotamento della giunzione, l'alta concentrazione di elettroni iniettati produce l'inversione di popolazione tra i livelli di conduzione e di valenza dei portatori di carica e la ricombinazione produce pertanto emissione stimolata. I laser ad arseniuro di gallio emettono nel vicino infrarosso a 850-910 nm in dipendenza dalla temperatura di funzionamento, con rendimenti del 10-50% e potenze limitate soltanto dai requisiti di dissipazione inerenti alle piccole strutture realizzabili (0,1-1 mm). Con lo stesso meccanismo, altri semiconduttori a transizione diretta (CdS, PbSe, PbSnTe) forniscono emissione sul campo di lunghezze d'onda 380-24.000 nm. I a liquidi sono simili ai laser a cristallo sia per i meccanismi di eccitazione sia per la struttura dei livelli di energia. Il materiale attivo, chelati di terre rare o coloranti organici (rodamina, cumarina), è disciolto in un solvente trasparente alle lunghezze d'onda di emissione e di eccitazione (per esempio metanolo, metilacrilati, acqua) e può essere eccitato da una lampada flash o da una sorgente continua di sufficiente potenza (per esempio laser ad argo). Poiché gli stati eccitati sono allargati in banche continue di energia per interazione con i complessi modi di vibrazione della molecola organica, la emissione laser si può verificare su un intervallo continuo di lunghezze d'onda e questa può essere selezionata e variata con continuità introducendo in cavità un elemento selettivo quale, per esempio, un reticolo di diffrazione. Simile a un oscillatore elettronico regolabile in frequenza, questo tipo di sorgente laser prende il nome di accordabile e costituisce uno strumento di grande flessibilità nelle potenziali applicazioni dei laser. I a elettroni liberi sono laser caratterizzati da alto rendimento, alta potenza e possibilità di funzionare, in teoria, a qualunque lunghezza d'onda. Si distinguono dai laser convenzionali per il rendimento elevato che, sempre in teoria, può raggiungere anche il 65% dell'energia d'ingresso; questi laser possono essere accordati a diverse lunghezze d'onda, ma in una banda ben più ampia e con una potenza decisamente superiore rispetto ad altri tipi di laser. I laser a elettroni liberi sono basati su fasci di elettroni accelerati nel vuoto in acceleratori di particelle; la radiazione coerente viene emessa da questi ultimi quando passano da un livello energetico in una banda continua di energie a un livello energetico più basso, anch'esso in una banda continua. Per il fatto che gli elettroni sono liberi, il livello iniziale e quello finale possono essere scelti praticamente a piacere e quindi anche la lunghezza d'onda della radiazione coerente emessa può essere fatta variare a piacere. Tale radiazione viene emessa facendo propagare gli elettroni all'interno di una cavità (la cavità laser) entro la quale si propaga parallelamente al fascio di elettroni un'onda elettromagnetica. La radiazione laser viene prodotta per effetto di un campo magnetico variabile con periodicità spaziale lungo la direzione di propagazione degli elettroni. Il sistema di magneti a polarità alternata lungo il cammino del fascio è chiamato wiggler ed è proprio questo campo magnetico che agisce sugli elettroni in moto e li forza a cedere energia al campo elettromagnetico chesi propaga con essi; in questo modo l'onda elettromagnetica viene amplificata e si produce il caratteristico effetto laser. Il meccanismo attraverso il quale avviene l'amplificazione è basato sul fatto che per effetto del combinarsi del campo elettromagnetico della radiazione con il campo magnetico del wiggler si forma un'onda di battimento che ha una frequenza pari a quella della radiazione elettromagnetica, ma per la quale il numero delle lunghezze d'onda contenute nell'unità di lunghezza (numero d'onda) è dato dalla somma dei numeri d'onda del campo magnetico del wiggler e dell'onda elettromagnetica propagantesi nella cavità. L'onda di battimento ha quindi una lunghezza d'onda minore di quella dell'onda elettromagnetica e pertanto si propaga nella cavità a una velocità minore di questa. Se gli elettroni si propagano nella cavità a una velocità pari a quella dell'onda di battimento, nel loro sistema il campo in cui sono immersi è per essi un campo stazionario, un campo i cui valori corrispondono a quelli della porzione (fase) dell'onda in cui si trovano mentre si propagano. Se un elettrone si propaga a velocità maggiore dell'onda progressiva di battimento (che è un'onda ponderomotrice, cioè in grado di esercitare sugli elettroni delle forze in direzione parallela a quella di propagazione) esso ne viene rallentato e cede quindi all'onda l'energia cinetica che perde. È proprio in questo modo che si ha l'amplificazione della radiazione all'interno della cavità.

Tecnologia: applicazione dei laser

Tra i settori in cui lo sviluppo del laser ha subito un'enorme espansione vi sono quelli della tecnologia meccanica e della metrologia ottica. Nel campo delle lavorazioni meccaniche, i laser di media e alta potenza si sono dimostrati vantaggiosi rispetto alle macchine utensili tradizionali in un'ampia gamma di processi che vanno dai trattamenti termici alla foratura, alla saldatura e al taglio. Tra i vantaggi più importanti si possono annoverare il miglioramento della qualità del prodotto, la riduzione dei costi dei materiali e del processo, l'alta produttività risultante dalla riduzione degli spazi per i macchinari e dalla riduzione degli ammortamenti, il miglioramento dell'ambiente di lavoro. Con il laser si lavorano materiali molto duri (come il diamante), molto fragili (come le ceramiche), ma anche materiali “molli” come la carta, la gomma, le materie plastiche. La prospettiva più importante in questi campi consiste nell'utilizzo generalizzato di laser di potenza nel settore delle industrie di produzione di massa, con un impatto sicuramente rilevante sulle economie delle nazioni industrializzate. Nel campo della metrologia ottica le caratteristiche dei laser a bassa potenza ne hanno consentito l'applicazione sempre più generalizzata nei sistemi di controllo non distruttivo di prodotti industriali e nelle tecniche non perturbative usate nei centri di ricerca per indagini sperimentali. Le tecniche più comunemente usate sono di tipo interferometrico: il fascio di radiazione coerente, emesso dal laser e opportunamente allargato, viene utilizzato in appositi interferometri nei quali una zona abbastanza ampia di spazio viene utilizzata per inserire i pezzi da esaminare o da collaudare. Interferometri laser trovano applicazione soprattutto per il collaudo di materiali trasparenti, per esempio i vetri usati nell'industria automobilistica e aeronautica. Lo studio delle frange di interferenza permette di valutare esattamente variazioni microscopiche di spessore nei vari punti del campione e di osservare eventuali difetti di incrudimento dovuti al raffreddamento o alla lavorazione. Gli interferometri laser sono anche ampiamente usati per studiare i processi di combustione (le frange di interferenza all'interno della fiamma corrispondono a isoterme in essa, cioè a linee di uguale temperatura) e per valutare, senza contatto fisico, l'ampiezza di vibrazione nei vari punti di una struttura vibrante. Le più raffinate tecniche di interferometria olografica consentono inoltre di effettuare analisi dettagliate delle deformazioni e delle vibrazioni cui è sottoposto un corpo di natura qualsiasi. Poiché i centri di vibrazione sono generalmente anche centri di rumore, queste tecniche si sono rivelate preziose per ridurre la rumorosità di organi meccanici in movimento. Una terza tecnica interferometrica laser fa uso dell'effetto di marezzatura, cioè delle frange moiré che compaiono quando si sovrappongono due reticoli che hanno all'incirca la stessa periodicità spaziale. Anche in questo caso l'utilizzo principale si ha nell'industria automobilistica, dove tale tecnica è ampiamente usata per controllare deformazioni (soprattutto nella produzione di carrozzerie) che vanno da pochi decimi di millimetro a vari millimetri. Nel controllo industriale vanno assumendo importanza sempre crescente anche altre tecniche basate sull'uso del laser: il controllo a distanza dello stato di rugosità superficiale di pezzi mediante la diffusione di un'onda laser piana e monocromatica (scattering); lo studio dei fenomeni di combustione nei casi più diversi, dalla combustione di una fiamma a quella che ha luogo nel cilindro di un motore a scoppio (in questi casi il raggio laser viene usato come una sonda che non modifica la situazione analizzata e che permette di effettuare misure punto per punto); l'anemometria laser, che ha lo scopo di misurare velocità medie e velocità locali all'interno di fluidi in moto; il riconoscimento di forme e di oggetti, di importanza fondamentale per la costruzione e per l'uso di robot industriali e per lo sviluppo di sistemi automatici di immagazzinamento. In campo militare il laser è impiegato nei telemetri e nei dispositivi di puntamento dei cannoni dei carri armati, in sostituzione dei classici sistemi ottici e a raggi infrarossi; durante il conflitto nel Vietnam comparvero per la prima volta bombe guidate da fasci laser utilizzate dagli Stati Uniti per i bombardamenti aerei. Questa tecnica è stata via via perfezionata; in particolare sono state costruite bombe, le cosiddette “bombe intelligenti”, capaci, tramite guida laser, di autopuntare e seguire un bersaglio. Nella strumentazione scientifica e nella ricerca di base il laser ha dato nuovo impulso alle tecniche interferometriche estendendo i campi di misura sia per la più elevata intensità a disposizione sia per l'intrinseca coerenza temporale. Queste proprietà e la coerenza spaziale consentono importanti applicazioni, oltre che nel campo dell'olografia, nel filtraggio coerente delle immagini e nelle memorie ottiche. Altre applicazioni, di varia natura, riguardano la telemetria a modulazione di intensità, i velocimetri Doppler, la granulometria per diffrazione e l'uso come strumento di allineamento. Nella ricerca scientifica il laser non soltanto è stato oggetto di studi, ma anche strumento talvolta indispensabile alla sperimentazione in vari settori della fisica e della chimica. Tra i filoni più importanti in fase di sviluppo sono da citare gli studi di fusione indotta da un fascio laser su un bersaglio di deuterio, nella prospettiva di produrre energia per fusione controllata, e gli studi di fotochimica selettiva con implicazioni a processi biologici. Nel campo delle telecomunicazioni lo sviluppo di laser a semiconduttore, la possibilità di modulare ad altissima frequenza la luce laser da essi emessa e lo sviluppo di fibre ottiche a bassissima attenuazione (vi si può trasmettere un segnale luminoso per 100 km senza necessità di amplificarlo) hanno permesso di ottenere una tecnologia talmente competitiva rispetto a quella degli impianti tradizionali, che le fibre ottiche e i commutatori elettro-ottici stanno rimpiazzando poco alla volta le tradizionali linee basate sui cavi di rame. L'utilizzo congiunto delle fibre ottiche e dei laser sta completamente ridisegnando l'utilizzo in rete dei computer. Un'ulteriore applicazione della tecnologia dei laser è quella che mira a sostituire i microprocessori elettronici (i chips) con dei microprocessori ottici, dove i segnali elettrici sono sostituiti da quelli ottici generati da microscopici diodi laser. Un altro uso del laser è quello riguardante l'olografia, cioè la ricostruzione virtuale dell'immagine tridimensionale di un oggetto reale.

Tecnologia: utilizzazione del laser in medicina

In medicina, il laser rubino, il dye laser, il laser ad argon ad anidride carbonica, a diodi, a neodimio yag, ad alexandrite e a erbium trovano numerose applicazioni e vengono utilizzati per la cura di varie patologie. Le radiazioni laser hanno effetti biologici diversi in rapporto all'intensità: i fasci dotati di bassa potenza (laser medico) vengono utilizzati per ottenere un'azione analgesica e antinfiammatoria nelle malattie reumatiche; sembra che l'efficacia del laser in questo campo sia legata alla sua capacità di provocare un sensibile aumento dell'afflusso di sangue nel distretto trattato, con conseguente produzione di calore, rilasciamento dei fasci muscolari e rimozione delle sostanze coinvolte nei processi infiammatori. Da sole o abbinate alle onde d'urto o agli ultrasuoni, le radiazioni laser possono contribuire anche a risolvere tendiniti, traumi sportivi, lesioni muscolari e postumi dolorosi di distorsioni. Il laser medico è inoltre in grado di stimolare i processi riparativi dei tessuti, attraverso un incremento della rigenerazione cellulare e per questa sua proprietà è utilizzato per ottenere una guarigione più rapida in caso di gravi ferite o lesioni ulcerative del rivestimento cutaneo. Esso può essere utile nel trattamento correttivo dell'invecchiamento cutaneo per risolvere le piccole rughe delle labbra, le “zampe di gallina”, le rughe della fronte, in quanto può rimodellare le fibre elastiche e il collagene. Un raggio laser molto più potente è il laser chirurgico che è in grado di produrre, quasi istantaneamente, nel tessuto cui è stato applicato la disidratazione, la morte e la rapida evaporazione del materiale biologico trattato. Per la notevole precisione con cui incide i tessuti, il laser chirurgico è utilizzato come un bisturi, con il vantaggio di promuovere un immediato arresto del sanguinamento dell'area incisa, di garantire un'assoluta sterilizzazione, di provocare lesioni che guariscono più rapidamente e che lasciano cicatrici poco visibili. Le discipline chirurgiche in cui il laser è più diffusamente sfruttato sono l'oculistica (per interventi quali l'ablazione della cataratta, che grazie al laser possono oggi essere eseguiti ambulatorialmente; per la correzione dei difetti refrattivi quali la miopia, l'astigmatismo e l'ipermetropia) e la ginecologia (per esempio, per l'escissione di condilomi vaginali; per curare le lesioni del collo dell'utero causate dall'infezione da papilloma virus). In associazione all'endoscopia il laser permette l'aggressione chirurgica di formazioni all'interno di cavità corporee (utero, bronchi, canale digerente ecc.) accedendo all'area da operare dall'esterno, lungo il tubo sottile e flessibile dell'endoscopio, le cui fibre ottiche permettono la visualizzazione diretta delle strutture che si attraversano: ciò permette di asportare formazioni patologiche interne, senza la necessità di creare un accesso chirurgico, minimizzando le implicazioni cliniche ed economiche dell'anestesia, della ferita chirurgica, della durata della degenza ecc. Fa parte della pratica clinica, ed è applicata ai pazienti con il loro consenso informato l'utilizzazione del laser per la disostruzione di vasi periferici e per l'interruzione di piccoli fasci intracardiaci anomali, capaci di creare veri e propri cortocircuiti, responsabili di gravi disturbi del ritmo cardiaco. L'uso del laser non è scevro di rischi e deve essere affidato esclusivamente a personale altamente specializzato, per la sicurezza sia dei pazienti sia degli operatori.

Bibliografia

B. Lengyel, I laser, Bologna, 1972; O. Svelto, Principi dei laser, Milano, 1972; I. Kaminov, A. Siegman, Laser Devices and Applications, Londra, 1973; M. D'Ovidio, Laser e strutture, Roma, 1989.

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