Лазерът е друго голямо изобретение на човечеството от 20-ти век след ядрената енергия, компютрите и полупроводниците. Известен е като "най-бързият нож", "най-точната линийка" и "най-ярката светлина". На 16 май 1960 г. американският физик Теодор Майман изобретява първия в света лазер. За първи път човечеството имаше достъп до такъв чудотворен източник на светлина с отлична монохроматичност, висока колимация и висока енергийна плътност. От изобретяването на първия лазер през 1960 г. лазерите се използват широко в комуникациите, медицината, промишленото производство, военните оръжия и други области, превръщайки се в между-универсална-технология с общо предназначение, която оказа огромно влияние върху изследванията в много области и насърчи подобряването на ефективността на социалното производство. И така, какво точно е лазер? И как се произвежда?
Лазерът е акроним за "усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация", което означава усилване на светлината, причинено от стимулирано излъчване на радиация. Когато тази технология беше въведена в Китай през 1964 г., г-н Qian Xuesen измисли това име за нея. В популярната употреба има и доста впечатляващо транслитерирано име „leishe“. Преди да разберем лазерите, нека първо да разгледаме какво е светлина.
Светлината се произвежда от фотони. През 1905 г. Алберт Айнщайн за първи път въвежда концепцията за фотони в своята статия за фотоелектричния ефект. Фотоните са едни от основните частици, изграждащи материята. Фотоните са изключително малки и нямат маса, когато са в покой. Според принципите на квантовата механика, когато един електрон падне от външната обвивка с по-висока-енергия към вътрешната обвивка с по-ниска{6}}енергия, съответното атомно ядро освобождава фотон, като по този начин произвежда светлина. Колкото по-голям е броят на обвивките, през които пада електронът, толкова по-голяма е енергията на фотона. Този процес е обратим; когато фотон пада, атомното ядро поглъща фотона и електронът, след като е натрупал енергия, се премества от вътрешната обвивка с по-ниска-енергия към външната обвивка с по-висока{10}}енергия.
Характеристиката на лазера е, че всички негови фотони се движат заедно с еднаква дължина на вълната и фаза. В една атомна система електроните по същество се движат на слоеве. Когато атомът е повлиян от външната си среда и електроните с висока-енергия преминават към по-ниски енергийни нива, има две явления: „спонтанно излъчване“ и „стимулирано излъчване“. Лазерите се произвеждат чрез стимулирано излъчване. Просто казано, лазерът е "светлинното лъчение", излъчвано, когато атомите на дадено вещество са "възбудени" от специфичен "източник на изпомпване".
Лазерът е устройство, което генерира лазерна светлина, основно съставено от източник на помпа, усилваща среда и резонансна кухина. Източникът на помпата е източникът на възбуждане на лазера, осигуряващ енергия на електрони с ниска-енергия, за да ги възбуди до по-високи енергийни нива. Често срещаните източници на помпи включват оптично възбуждане, възбуждане чрез газоразряд, химическо възбуждане и възбуждане на ядрена енергия. Резонансната кухина е веригата между източника на помпата и усилващата среда, обикновено състояща се от две огледала със специфични геометрични форми и характеристики на оптично отражение, комбинирани по определен начин. Това позволява на възбудената светлина да се движи напред и назад многократно в кухината, образувайки кохерентни, продължителни трептения, които се усилват, и също така ограничавайки честотата и посоката на светлинния лъч. Усилващата среда се отнася до работната среда, която усилва светлината.
Откакто Айнщайн предложи стимулирано излъчване през 1917 г., учените прекараха 43 години в безмилостно изследване, преди най-накрая да създадат първия лазер в света през 1960 г. Ученият Майман от изследователските лаборатории на Хюз в Калифорния използва светкавична лампа с висок-интензитет, за да освети рубин, възбуждайки атомите на хром в рубина да излъчват червена светлина. Чрез пробиване на дупка в повърхността на рубина, който е покрит с отразяващо огледало, червената светлина може да излезе през тази дупка, произвеждайки силно концентриран, тесен лъч червена светлина. Когато този лъч беше насочен към точка, той можеше да достигне температури, по-високи от повърхността на слънцето. Така се ражда първият в света лазер-рубинен лазер-с дължина на вълната 0,6943 микрометра. Това беше първият лазерен лъч, произвеждан някога от човечеството.
