Laser je po jedrski energiji, računalnikih in polprevodnikih še en velik izum človeštva od 20. stoletja. Znan je kot "najhitrejši nož", "najbolj natančno ravnilo" in "najsvetlejša luč". 16. maja 1960 je ameriški fizik Theodore Maiman izumil prvi laser na svetu. Človeštvo je prvič imelo dostop do tako čudežnega svetlobnega vira z odlično monokromatičnostjo, visoko kolimacijo in visoko energijsko gostoto. Od izuma prvega laserja leta 1960 so se laserji široko uporabljali v komunikacijah, medicini, industrijski proizvodnji, vojaškem orožju in na drugih področjih ter postali več-disciplinarna splošno-namenska tehnologija, ki je imela izjemen vpliv na raziskave na številnih področjih in je spodbujala izboljšanje učinkovitosti družbene proizvodnje. Torej, kaj točno je laser? In kako se proizvaja?
Laser je akronim za "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", kar pomeni ojačitev svetlobe, ki jo povzroči stimulirana emisija sevanja. Ko je bila ta tehnologija predstavljena na Kitajskem leta 1964, je gospod Qian Xuesen zanjo skoval to ime. V ljudski rabi ima tudi precej impresivno transliterirano ime "leishe". Preden razumemo laserje, si najprej poglejmo, kaj je svetloba.
Svetlobo proizvajajo fotoni. Leta 1905 je Albert Einstein v svojem članku o fotoelektričnem učinku prvič predstavil koncept fotonov. Fotoni so eden temeljnih delcev, ki sestavljajo snov. Fotoni so izjemno majhni in v mirovanju nimajo mase. V skladu z načeli kvantne mehanike, ko elektron pade z zunanje lupine z višjo-energijo na notranjo lupino z nižjo{6}}energijo, ustrezno atomsko jedro sprosti foton in tako proizvede svetlobo. Večje kot je število lupin, skozi katere pade elektron, večja je energija fotona. Ta proces je reverzibilen; ko foton vpade, atomsko jedro absorbira foton in elektron, ki pridobi energijo, se premakne iz-notranje lupine z nižjo-energijo v zunanjo lupino z višjo{10}}energijo.
Značilnost laserja je, da se vsi njegovi fotoni gibljejo skupaj z isto valovno dolžino in fazo. V atomskem sistemu se elektroni v bistvu premikajo v plasteh. Ko na atom vpliva njegovo zunanje okolje in elektroni z visoko-energijo preidejo na nižje energijske ravni, pride do dveh pojavov: »spontana emisija« in »spodbujena emisija«. Laserji se proizvajajo s stimulirano emisijo. Preprosto povedano, laser je "svetlobno sevanje", ki se oddaja, ko atome snovi "vzbudi" določen "črpalni vir".
Laser je naprava, ki ustvarja lasersko svetlobo, sestavljeno predvsem iz vira črpalke, ojačevalnega medija in resonančne votline. Vir črpalke je vir vzbujanja laserja, ki zagotavlja energijo nizkoenergijskim-elektronom, da jih vzbudi na višje energijske ravni. Običajni viri črpalk vključujejo optično vzbujanje, vzbujanje s plinsko razelektritvijo, kemično vzbujanje in vzbujanje jedrske energije. Resonančna votlina je vezje med izvorom črpalke in ojačevalnim medijem, običajno sestavljeno iz dveh zrcal s posebnimi geometrijskimi oblikami in optičnimi odbojnimi lastnostmi, združenimi na poseben način. To omogoča, da vzbujena svetloba večkrat potuje naprej in nazaj v votlini, pri čemer tvori koherentna, trajna nihanja, ki se ojačajo, in prav tako omejuje frekvenco in smer svetlobnega žarka. Ojačevalni medij se nanaša na delovni medij, ki ojača svetlobo.
Odkar je Einstein leta 1917 predlagal stimulirano sevanje, so znanstveniki porabili 43 let neusmiljenega raziskovanja, preden so leta 1960 končno ustvarili prvi laser na svetu. Znanstvenik Maiman iz Hughes Research Laboratories v Kaliforniji je uporabil bliskovno svetilko z visoko-intenzivnostjo, da je osvetlil rubin in navdušil atome kroma v rubinu, da so oddajali rdečo svetlobo. Z vrtanjem luknje v površino rubina, ki je bil prevlečen z odbojnim ogledalom, je rdeča svetloba lahko ušla skozi to luknjo in ustvarila visoko koncentriran, ozek žarek rdeče svetlobe. Ko je bil ta žarek usmerjen v točko, bi lahko dosegel temperature višje od površine sonca. Tako se je rodil prvi laser na svetu-rubinov laser-z valovno dolžino 0,6943 mikrometra. To je bil prvi laserski žarek, ki ga je proizvedlo človeštvo.
