Termenul „laser” foarte cunoscut este înțeles de publicul larg ca o desemnare pentru o sursă de lumină cu proprietăți speciale. Dar ce se află în spatele acestui termen? Care sunt calitățile acestui tip de sursă de lumină? Și mai presus de toate care sunt motivele dezvoltării rapide pe care a suferit-o laserul în ultimii 60 de ani de la descoperirea sa în 1960?
Descoperirea laserului
Inițial, laserul recent descoperit a fost considerat o sursă de lumină oarecum exotică, care emitea un fascicul de lumină bine focalizat și părea potrivită în primul rând pentru experimentele din laboratoarele științifice. Deși au existat câteva prime încercări de aplicare, de exemplu în lucrările de topografie în construcții sau la realizarea unor găuri mici, era greu de spus daca noua sursă de lumină va câștiga vreodată o importanță mai mare. Nivelul de eficiență la operarea laserului a fost prea scăzut, durata de viață a acestuia prea scurtă, iar costurile pentru producerea acestor surse de lumină au fost inițial prea mari.
Cât de diferită este situația astăzi – aproximativ 50 de ani mai târziu? Laserul este intalnit peste tot. Probabil că toată lumea a ținut un indicator laser în mână, a ascultat la un CD player sau a operat o imprimantă laser sau un scaner laser. Tehnologia laser este utilizată în multe forme. Acest lucru se datorează în esență faptului că laserul cu diodă este o sursă laser care este foarte eficientă și are o durată de viață foarte lungă. Puterea laser extrem de mare poate fi obținută prin combinarea diodelor semiconductoare mici și compacte în bare și stive. Din cauza cantităților mari, costurile pentru aceste lasere sunt extrem de mici.
Baza dezvoltării laserului a fost realizarea lui Einstein în 1917. Pe lângă emisia spontană de cuante de lumină - care stă la baza tuturor surselor de lumină "naturale" cunoscute până în acel moment - atomii excitați au și o emisie stimulată care este cauzată de un câmp de radiație deja existent. La fel ca în cazul absorbției luminii, numărul de cuante de lumină absorbite este proporțional cu intensitatea undei radiate. Emisia stimulată crește și ea odată cu intensitatea câmpului de radiație existent. În primul caz, atomii experimentează trecerea de la o stare de energie inferioară la una superioară, deoarece în timpul absorbției ei absorb energia unui cuantum de lumină.
În cel de-al doilea caz, ei „sar” de la o stare de energie superioară la una mai joasă prin eliberarea cuantumului indus. Aceste perspective, care par atât de plauzibile astăzi, au avut nevoie de câteva decenii în prima jumătate a secolului al XX-lea de maturitate înainte de a-şi vedea potenţialul și a putea fi folosit.
Abia în 1954 au fost publicate diverse metode care s-au ocupat cu testarea principiului în domeniul microundelor. Denumirea „Maser” a fost introdusă ca abreviere pentru „Microwave amplification by stimulated emission of radiation”, cu care amplificarea și generarea microundelor s-a realizat cu ajutorul emisiei induse. Principala dezvoltare a avut loc independent în două grupuri - de către N. G. Basov și A. M. Prochorov la Institutul Lebedev din Moscova și de către grupul lui C. H. Townes de la Universitatea Columbia din New York. Toți cei trei oameni de știință au fost onorați cu Premiul Nobel pentru fizică în 1964 pentru această realizare.
Încă din 1958, fizicienii americani A. L. Schawlow și Townes au sugerat extinderea principiului maser la domeniul optic cu lungimile de undă mult mai scurte. Și într-adevăr, puțin mai târziu - în 1960 - grupul american din jurul lui T. Maiman a reușit să demonstreze experimental amplificarea luminii prin emisie indusă într-un cristal de rubin. Aceasta a fost prima dată când a fost creat un amplificator de lumină bazat pe acest nou principiu, care a fost denumit laser („light amplification by stimulated emission of radiation, amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiație”).
În anii care au urmat, au început lucrări intense de cercetare în acest domeniu, ceea ce a condus la dezvoltarea continuă a surselor laser și a proprietăților lor unice, precum și la aplicațiile lor în cele mai diverse domenii ale tehnologiei și științei.
Importanța laserului astăzi
Aplicațiile tehnice ale laserului s-au limitat inițial la utilizarea simplă a fasciculului laser pentru lucrările de topografie și reglare. Primele aplicații ale fasciculului focalizat în prelucrarea materialelor și în oftalmologie au demonstrat potențialul acestui nou tip de sursă de lumină. Expansiunea pieței laser a început la începutul anilor 1980 odată cu instalarea de scanere laser în supermarketuri și disponibilitatea unor CD playere ieftine în industria muzicală. Prin creșterea puterii laserului, s-au deschis în mod constant noi domenii de aplicare în prelucrarea materialelor. De exemplu, în fiecare fabrică modernă din industria auto, o întreagă gamă de dispozitive laser este utilizată pentru o mare varietate de etape in producție. Laserele cu diode combinate cu tehnologia cu fibră optică formează, de asemenea, baza pentru rețeaua globală de telecomunicații, inclusiv Internetul.