Hoe werkt een laser?
De LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) is een triomf van moderne optica. Door gebruik te maken van een kwantummechanisch effect dat gestimuleerde emissie wordt genoemd, genereren lasers een coherente, bijna monochromatische fotonenstraal. Niet-laserlichtbronnen genereren doorgaans onsamenhangende, ongericht lichtstralen op verschillende golflengten, waardoor bepaalde toepassingen worden verboden.
Om een laser te maken, zijn twee componenten nodig - een versterkingsmedium en een resonerende optische holte. Voor een versterkingsmedium kunnen bepaalde kristallen, glazen, gassen, halfgeleiders en zelfs geverfde vloeistoffen worden gebruikt. Het versterkingsmedium wordt gestimuleerd door een energiepompbron zoals een elektrische stroom of een andere laser. Het medium absorbeert de energie en stimuleert de toestanden van de deeltjes in het medium. Nadat een bepaalde drempel, populatie-inversie, is bereikt, veroorzaakt stralend licht door het medium meer gestimuleerde emissie of afgifte van energie dan absorptie.
Een resonerende optische holte is een kamer met speciale afmetingen met een spiegel aan het ene uiteinde en een semi-verzilverde spiegel aan het andere. De twee reflecterende oppervlakken zorgen ervoor dat binnenin gevangen licht heen en weer reflecteert door het versterkingsmedium en bij elke doorgang meer energie verkrijgt. Wanneer dit effect afvlakt, wordt gezegd dat de versterking verzadigd is en het licht echt laserlicht wordt. Verschillende versterkingsmedia geven aanleiding tot lasers met verschillende golflengten.
Twee soorten laser zijn continu en pulse. De continue laser is nuttiger voor de meeste toepassingen, maar de energie in een pulslaser kan erg groot zijn. De mate waarin de bundel in de tijd divergeert, is omgekeerd evenredig met de diameter. Kleine stralen divergeren snel, terwijl grotere stralen coherent blijven.
Toen de laser in 1960 door Bell Labs werd gepatenteerd, kon deze niet onmiddellijk worden gebruikt, hoewel spectrometrie, interferometrie, radar en kernfusie als mogelijke aandachtsgebieden werden besproken. Tegenwoordig is de laser een van de meest veelzijdige technologische wonderen, met toepassingen op het gebied van gegevensopslag en -opzoeking, lasersnijden, visiecorrectie, metingen, metingen, holografie en displays, en zelfs kernfusie. De maximaal haalbare laserpulsintensiteit is sinds het midden van de jaren tachtig exponentieel toegenomen. Op een dag kunnen lasers worden gebruikt om netto energieproducerende fusiereacties te genereren, die energie leveren voor de hele mensheid. Ze kunnen ook worden gebruikt om zonnezeilen in de diepten van de ruimte te duwen.