Hur fungerar en laser?
LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) är en triumf för modern optik. Genom att utnyttja en kvantmekanisk effekt som kallas stimulerad emission genererar lasrar en sammanhängande, nästan monokromatisk fotongstråle. Icke-laser-ljuskällor genererar vanligtvis inkoherenta, ofokuserade ljusstrålar vid olika våglängder, vilket förbjuder vissa tillämpningar.
För att skapa en laser krävs två komponenter - ett förstärkningsmedium och ett resonans optiskt hålrum. För ett förstärkningsmedium kan vissa kristaller, glas, gaser, halvledare och till och med färgade vätskor användas. Förstärkningsmediet stimuleras av en energipumpskälla såsom en elektrisk ström eller en annan laser. Mediet absorberar energin och spänner partiklarnas tillstånd i mediet. Efter att en viss tröskel, så kallad befolkningsinversion, uppnåtts, orsakar strålning av ljuset genom mediet mer stimulerad utsläpp eller frigöring av energi än absorption.
En resonans optisk kavitet är en speciell storlek kammare med en spegel i ena änden och en halvförsilvrad spegel i den andra. De två reflekterande ytorna får ljus som fångas inuti att reflektera fram och tillbaka genom förstärkningsmediet, och får större energi med varje pass. När denna effekt avtar, sägs förstärkningen vara mättad och ljuset blir verkligt laserljus. Olika förstärkningsmedier ger upphov till lasrar med olika våglängder.
Två lasersorter är kontinuerliga och pulserande. Den kontinuerliga lasern är mer användbar för de flesta applikationer, men energin i en pulslaser kan vara mycket stor. Graden till vilken strålen avviker över tiden varierar omvänt med proportion till dess diameter. Små balkar avviker snabbt medan större strålar förblir koherenta.
När lasern patenterades av Bell Labs 1960, kunde den inte omedelbart ges några tillämpningar, även om spektrometri, interferometri, radar och kärnfusion diskuterades som potentiella intressanta områden. Idag är lasern bland de mest mångsidiga av teknologiska underverk, med applikationer inom datalagring och hämtning, laserskärning, synkorrigering, kartläggning, mätningar, holografi och skärmar och till och med kärnfusion. Högsta möjliga laserpulsintensitet har ökat exponentiellt sedan mitten av 1980-talet. En dag kan lasrar användas för att generera nettenergiproducerande fusionsreaktioner, vilket ger energi för hela mänskligheten. De kan också användas för att skjuta solseglar i djupet i det yttre rymden.