Wie funktioniert ein Laser?
Der Laser (Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission) ist ein Triumph moderner Optik. Durch die Nutzung einer quantenmechanischen Wirkung, die als stimulierte Emission bezeichnet wird, erzeugen Laser einen kohärenten, nahezu monochromatischen Strahl von Photonen. Nicht-Laser-Lichtquellen erzeugen typischerweise inkohärente, unkonzentrierte Lichtstrahlen bei einer Vielzahl von Wellenlängen, die bestimmte Anwendungen verbieten. Für ein Gewinn mittel können bestimmte Kristalle, Gläser, Gase, Halbleiter und sogar gefärbte Flüssigkeiten verwendet werden. Das Verstärkungsmedium wird durch eine Energiepumpenquelle wie ein elektrischer Strom oder einen anderen Laser stimuliert. Das Medium absorbiert die Energie und spannte die Zustände der Partikel im Medium. Nach einem bestimmten Schwellenwert, der als Bevölkerungsinversion bezeichnet wird, wird das Licht durch das Medium eine stärker stimulierte Emission oder die Freisetzung von Energie verursacht als die Absorption.Allygröße Kammer mit einem Spiegel an einem Ende und einem halbklingigen Spiegel am anderen. Die beiden reflektierenden Oberflächen verursachen Licht, das im Inneren eingeschlossen ist, um durch das Gewinnmedium hin und her zu reflektieren und bei jedem Pass mehr Energie zu erlangen. Wenn dieser Effekt abbaut, soll die Verstärkung gesättigt sein und das Licht zu echtem Laserlicht wird. Unterschiedliche Gewinnmedien führen zu Lasern unterschiedlicher Wellenlängen.
Zwei Lasersorten sind kontinuierlich und pulsieren. Der kontinuierliche Laser ist für die meisten Anwendungen nützlicher, aber die Energie in einem Pulslaser kann sehr groß sein. Der Grad, in dem der Strahl im Laufe der Zeit abweicht, variiert umgekehrt mit dem Verhältnis zu seinem Durchmesser. Kleine Strahlen wenden sich schnell ab, während größere kohärent bleiben.
Als der Laser 1960 von Bell Labs patentiert wurde, konnte er nicht sofort Anwendungen erhalten, obwohl Spektrometrie, Interferometrie, Radar und Kernfusion wERE als potenzielle Interessenbereiche diskutiert. Heute gehört der Laser zu den vielseitigsten technologischen Wunder mit Anwendungen in der Datenspeicherung und -abnahme, Laserschneidung, Sehkorrektur, Vermessung, Messungen, Holographie und Darstellungen sowie sogar nukleare Fusion. Die maximal erreichbare Laserpulsintensität hat seit Mitte der 1980er Jahre exponentiell zugenommen. Eines Tages können Laser verwendet werden, um Netto-Energie-produzierende Fusionsreaktionen zu erzeugen und Energie für die gesamte menschliche Rasse bereitzustellen. Sie könnten auch verwendet werden, um Solarsegel in die Tiefen des Weltraums zu schieben.