Лазер є ще одним великим винаходом людства з 20-го століття після ядерної енергії, комп’ютерів і напівпровідників. Його називають «найшвидшим ножем», «найточнішою лінійкою» та «найяскравішим світлом». 16 травня 1960 року американський фізик Теодор Майман винайшов перший у світі лазер. Вперше людство отримало доступ до такого чудодійного джерела світла з чудовою монохроматичністю, високою колімацією та високою щільністю енергії. З моменту винаходу першого лазера в 1960 році лазери широко використовувалися у зв’язку, медицині, промисловому виробництві, військовій зброї та інших галузях, ставши -міждисциплінарною загально-технологією, яка мала величезний вплив на дослідження в багатьох областях і сприяла підвищенню ефективності суспільного виробництва. Отже, що ж таке лазер? І як його виробляють?
Лазер — це абревіатура від «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation», що означає посилення світла, викликане стимульованим випромінюванням. Коли ця технологія була представлена Китаю в 1964 році, пан Цянь Сюсен придумав для неї цю назву. У народному вживанні він також має досить вражаючу транслітеровану назву «leishe». Перш ніж зрозуміти лазери, давайте спочатку подивимося, що таке світло.
Світло виробляється фотонами. У 1905 році Альберт Ейнштейн вперше представив концепцію фотонів у своїй статті про фотоефект. Фотони є одними з фундаментальних частинок, з яких складається речовина. Фотони надзвичайно малі і не мають маси в стані спокою. Згідно з принципами квантової механіки, коли електрон падає із зовнішньої оболонки з вищою{5}}енергією на-внутрішню оболонку з нижчою{6}}енергетичною системою, відповідне атомне ядро вивільняє фотон, створюючи таким чином світло. Чим більше через кількість оболонок проходить електрон, тим більша енергія фотона. Цей процес оборотний; коли фотон падає, атомне ядро поглинає фотон, а електрон, отримавши енергію, переходить із нижчої-внутрішньої оболонки до вищої-енергетичної зовнішньої оболонки.
Характеристика лазера полягає в тому, що всі його фотони рухаються разом з однаковою довжиною хвилі та фазою. В атомній системі електрони рухаються по суті шарами. Коли на атом впливає його зовнішнє середовище, і електрони з високою{2}}енергою переходять на нижчі енергетичні рівні, виникає два явища: «спонтанне випромінювання» та «стимульоване випромінювання». Лазери виробляються шляхом вимушеного випромінювання. Простіше кажучи, лазер — це «світлове випромінювання», яке випромінюється, коли атоми речовини «збуджуються» певним «джерелом накачування».
Лазер — це пристрій, який генерує лазерне світло, що складається в основному з джерела накачування, середовища посилення та резонансного резонатора. Джерело накачування – це джерело збудження лазера, яке забезпечує енергією електрони з низькою-енергією, щоб збудити їх до вищих енергетичних рівнів. Загальні джерела накачування включають оптичне збудження, газорозрядне збудження, хімічне збудження та збудження ядерної енергії. Резонансна порожнина - це контур між джерелом накачування та середовищем підсилення, зазвичай складається з двох дзеркал із певними геометричними формами та характеристиками оптичного відбиття, поєднаних певним чином. Це дозволяє збудженому світлу кілька разів проходити вперед і назад усередині порожнини, утворюючи когерентні, стійкі коливання, які посилюються, а також обмежуючи частоту та напрямок світлового променя. Середовище посилення відноситься до робочого середовища, яке підсилює світло.
З тих пір як Ейнштейн запропонував стимульоване випромінювання в 1917 році, вчені витратили 43 роки невпинних досліджень, перш ніж, нарешті, створили перший у світі лазер у 1960 році. Вчений Майман із дослідницьких лабораторій Хьюза в Каліфорнії використав лампу-спалах високої -інтенсивності, щоб освітити рубін, спонукаючи атоми хрому в рубіні випромінювати червоне світло. Просвердливши отвір у поверхні рубіна, який був покритий відбивним дзеркалом, червоне світло могло виходити через цей отвір, створюючи висококонцентрований вузький пучок червоного світла. Коли цей промінь був спрямований на точку, він міг досягти температури, вищої за температуру поверхні Сонця. Так народився перший у світі лазер-рубіновий-з довжиною хвилі 0,6943 мікрометра. Це був перший лазерний промінь, створений людством.
