Hvordan fungerer en laser?
LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) er en triumf for moderne optik. Ved at udnytte en kvantemekanisk effekt kaldet stimuleret emission genererer lasere en sammenhængende, næsten monokromatisk stråle af fotoner. Ikke-laser lyskilder genererer typisk usammenhængende, ufokuserede lysstråler ved en række bølgelængder, hvilket forbyder visse anvendelser.
For at skabe en laser er to komponenter nødvendige - et forstærkningsmedium og et resonant optisk hulrum. Til et forstærkningsmedium kan visse krystaller, briller, gasser, halvledere og endda farvede væsker anvendes. Forstærkningsmediet stimuleres af en energipumpekilde, såsom en elektrisk strøm eller en anden laser. Mediet absorberer energien, spænder tilstanden for partiklerne i mediet. Efter opnåelse af en bestemt tærskel, kaldet befolkningsinversion, skaber lys gennem mediet et mere stimuleret emission eller frigivelse af energi end absorption.
Et resonant optisk hulrum er et specielt størrelse kammer med et spejl i den ene ende og et halvsølvfarvet spejl i den anden. De to reflekterende overflader får lys, der er fanget inde, til at reflektere frem og tilbage gennem forstærkningsmediet, hvilket får større energi med hver passage. Når denne effekt udjævnes, siges forstærkningen at være mættet, og lyset bliver sandt laserlys. Forskellige forstærkningsmedier giver anledning til lasere med forskellige bølgelængder.
To varianter af laser er kontinuerlige og impulser. Den kontinuerlige laser er mere nyttig til de fleste applikationer, men energien i en pulslaser kan være meget stor. Den grad, som bjælken divergerer over tid, varierer omvendt med forhold til dens diameter. Små bjælker afviger hurtigt, mens større stråler forbliver sammenhængende.
Da laseren blev patenteret af Bell Labs i 1960, kunne den ikke umiddelbart gives nogen anvendelser, selvom spektrometri, interferometri, radar og nuklear fusion blev diskuteret som potentielle områder af interesse. I dag er laseren blandt de mest alsidige af teknologiske vidundere, med applikationer inden for datalagring og genfinding, laserskæring, synskorrektion, kortlægning, målinger, holografi og skærme og endda kernefusion. Maksimal opnåelig laserpulsintensitet er steget eksponentielt siden midten af 1980'erne. En dag kan lasere bruges til at generere netto-energiproducerende fusionsreaktioner, hvilket giver energi til hele den menneskelige race. De kan også bruges til at skubbe solsejl ind i det ydre rum.