Лазер — устройство, использующее квантовомеханический эффект вынужденного излучения для создания когерентного излучения. Луч лазера может быть непрерывным, с постоянной амплитудой, или импульсным, достигающим экстремально больших пиковых мощностей.
Как устроен лазер?
Независимо от разновидности, лазеры состоят из трех основных частей:
• Источник энергии;
• Рабочее тело;
• Система зеркал.
Источник энергии
В качестве источника энергии в лазерах используются электрические разрядники, импульсные лампы, другие лазеры, химическая реакция, взрывчатое вещество. Выбор того или иного источника энергии напрямую зависит от типа рабочего тела, например, для подачи энергии в гелий-неоновые лазеры используют электрические разряды, а в эксимерные лазеры поступает энергия химической реакции.
Рабочее тело
Рабочее тело — главная составляющая лазера, именно от нее зависит длина волны, мощность лазера и так далее. Рабочее тело подвергается «накачке», чтобы получить эффект инверсии электронных населённостей, что вызывает вынужденное излучение фотонов и эффект оптического усиления. В настоящее время используется огромное множество материалов для изготовления рабочего тела лазера:
• Жидкости: метанол, этанол, этиленгликоль, кумарин, родамин.
• Газы: углекислый газ, аргон, криптон… В качестве источника энергии используется электрический ток;
• Твёрдые тела (кристаллы и стекло): алюмо-иттриевый гранат, литиево-иттриевый фторид, сапфир, силикатное стекло, титан-сапфир, рубин, и многое другое. В качестве источника энергии используется другой лазер;
• Полупроводники. В качестве источника энергии используется электрический ток.
Система зеркал
Система зеркал лазера может состоять всего из двух зеркал, расположенных по обеим сторонам от рабочего тела. Система зеркал необходима для отражения излучения, посылаемого рабочим телом. Излучение отражается обратно в рабочее тело и усиливается. В зависимости от мощности лазера и его конструкции отражение может повторяться несколько раз.
История изобретения
Созданию лазера предшествовала теория Альберта Эйнштейна, по которой излучение способно вступать во взаимодействие с веществом. В 1955 Николай Басов и Александр Прохоров изобрели усилитель микроволн, который и был предшественником создания лазера. Микроволны распространялись в аммиаке.
На основе разработок Басова и Прохорова американцы Чарлз Таунс и Артур Шавлов предприняли попытки создать лазер. В это же время Прохоров продолжал работу над созданием излучателя. Однако первый лазер удалось сделать американцу Теодору Мейману. Лазер был на рубине. Он излучал волны длиной 0,69 мкм. Случилось это открытие в 1960 году.