Como funciona um laser?
O LASER (amplificação de luz por emissão estimulada de radiação) é um triunfo da óptica moderna. Ao explorar um efeito mecânico quântico chamado emissão estimulada, os lasers geram um feixe de fótons coerente, quase monocromático. Fontes de luz que não são laser geralmente geram feixes de luz incoerentes e sem foco em vários comprimentos de onda, proibindo certas aplicações.
Para criar um laser, são necessários dois componentes - um meio de ganho e uma cavidade óptica ressonante. Para um ganho médio, certos cristais, vidros, gases, semicondutores e até líquidos tingidos podem ser usados. O meio de ganho é estimulado por uma fonte de bomba de energia, como uma corrente elétrica ou outro laser. O meio absorve a energia, estimulando os estados das partículas no meio. Depois que um certo limiar, chamado inversão populacional, é alcançado, o brilho da luz no meio causa mais emissão estimulada ou liberação de energia do que absorção.
Uma cavidade óptica ressonante é uma câmara de tamanho especial, com um espelho em uma extremidade e um espelho semi-prateado na outra. As duas superfícies refletivas fazem com que a luz presa no interior reflita para frente e para trás através do meio de ganho, adquirindo maior energia a cada passagem. Quando esse efeito se estabiliza, diz-se que o ganho está saturado e a luz se torna verdadeira luz laser. Diferentes meios de ganho dão origem a lasers de diferentes comprimentos de onda.
Duas variedades de laser são contínuas e de pulso. O laser contínuo é mais útil para a maioria das aplicações, mas a energia em um laser de pulso pode ser muito grande. O grau em que o feixe diverge ao longo do tempo varia inversamente em proporção ao seu diâmetro. Vigas pequenas divergem rapidamente, enquanto as maiores permanecem coerentes.
Quando o laser foi patenteado pela Bell Labs em 1960, não foi possível aplicar imediatamente nenhuma aplicação, embora espectrometria, interferometria, radar e fusão nuclear tenham sido discutidos como possíveis áreas de interesse. Hoje, o laser está entre as maravilhas tecnológicas mais versáteis, com aplicações em armazenamento e recuperação de dados, corte a laser, correção da visão, levantamento, medições, holografia e displays e até fusão nuclear. A intensidade máxima alcançável do pulso do laser aumentou exponencialmente desde meados da década de 1980. Um dia, os lasers podem ser usados para gerar reações líquidas de fusão produtoras de energia, fornecendo energia para toda a raça humana. Eles também podem ser usados para empurrar velas solares para as profundezas do espaço sideral.