Hvordan fungerer en laser?

Laseren (lysforstærkning ved stimuleret emission af stråling) er en triumf af moderne optik. Ved at udnytte en kvantemekanisk effekt kaldet stimuleret emission genererer lasere en sammenhængende, næsten monokromatisk fotoner. Ikke-laser lyskilder genererer typisk usammenhængende, ufokuserede lysstråler ved en række bølgelængder, der forbyder visse anvendelser.

For at skabe en laser er to komponenter nødvendige-en forstærkningsmedium og et resonant optisk hulrum. For 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, der spænder partiklerne i mediet. Efter en bestemt tærskel, kaldet populationsinversion, opnås, skinner lys gennem mediet, forårsager mere stimuleret emission eller frigørelse af energi end absorption.

Et resonant optisk hulrum er en specielKammer for allierede størrelse med et spejl i den ene ende og et semi-salt spejl på det andet. De to reflekterende overflader får lys, der er fanget inde til at reflektere frem og tilbage gennem forstærkningsmediet, og erhverve større energi med hver pas. Når denne effekt udjævnes, siges gevinsten at være mættet, og lyset bliver sandt laserlys. Forskellige gevinstmedier giver anledning til lasere af forskellige bølgelængder.

To laser sorter er kontinuerlige og puls. Den kontinuerlige laser er mere nyttig til de fleste applikationer, men energien i en pulslaser kan være meget stor. I hvilken grad strålen afviger over tid varierer omvendt med forholdet til dens diameter. Små bjælker divergerer hurtigt, mens større forbliver sammenhængende.

Da laseren blev patenteret af Bell Labs i 1960, kunne den ikke umiddelbart få nogen applikationer, skønt spektrometri, interferometri, radar og nuklear fusion meder diskuteret som potentielle interesseområder. I dag er laseren blandt de mest alsidige af teknologiske vidundere med applikationer inden for datalagring og hentning, laserskæring, visionkorrektion, undersøgelse, målinger, holografi og skærme og endda nuklear fusion. Maksimal opnåelig laserpulsintensitet er steget eksponentielt siden midten af ​​1980'erne. En dag kan lasere anvendes til at generere netto energiproducerende fusionsreaktioner, hvilket giver energi til hele menneskets race. De kan også bruges til at skubbe solsejl i dybet af det ydre rum.