A lézer az emberiség másik jelentős találmánya a 20. század óta, az atomenergiát, a számítógépeket és a félvezetőket követően. „A leggyorsabb kés”, „a legpontosabb vonalzó” és „a legfényesebb fény” néven ismert. 1960. május 16-án Theodore Maiman amerikai fizikus feltalálta a világ első lézerét. Az emberiség most először férhetett hozzá egy ilyen csodálatos fényforráshoz, kiváló monokromatikussággal, magas kollimációval és nagy energiasűrűséggel. Az első lézer 1960-as feltalálása óta a lézereket széles körben alkalmazzák a kommunikációban, az orvostudományban, az ipari termelésben, a katonai fegyverekben és más területeken, és több-diszciplináris, általános célú-technológiává vált, amely számos területen óriási hatást gyakorolt a kutatásra, és elősegítette a társadalmi termelés hatékonyságának javítását. Tehát mi is pontosan a lézer? És hogyan készül?
A lézer a "Fényerősítés stimulált sugárzáskibocsátással" mozaikszó, jelentése stimulált sugárzáskibocsátás által okozott fényerősítés. Amikor ezt a technológiát Kínában 1964-ben bemutatták, Qian Xuesen úr találta ki ezt a nevet. Népszerű használatban van egy meglehetősen lenyűgöző átírt neve is, "leishe". Mielőtt megértené a lézereket, először nézzük meg, mi a fény.
A fényt fotonok állítják elő. Albert Einstein 1905-ben vezette be először a foton fogalmát a fotoelektromos hatásról szóló cikkében. A fotonok az anyagot alkotó egyik alapvető részecskék. A fotonok rendkívül kicsik, és nyugalmi állapotban nincs tömegük. A kvantummechanika elvei szerint, amikor egy elektron egy nagyobb-energiájú külső héjról egy alacsonyabb-energiájú belső héjra esik, a megfelelő atommagból fotont szabadít fel, így fény keletkezik. Minél több héjon esik át az elektron, annál nagyobb a foton energiája. Ez a folyamat visszafordítható; Amikor egy foton beesik, az atommag elnyeli a fotont, és az elektron, miután energiát nyert, egy alacsonyabb-energiájú belső héjból egy magasabb{10}}energiájú külső héjba kerül.
A lézer jellemzője, hogy minden fotonja azonos hullámhosszon és fázisban mozog. Az atomrendszerben az elektronok lényegében rétegekben mozognak. Amikor egy atomra hatással van a külső környezet, és a nagy-energiájú elektronok alacsonyabb energiaszintekre váltanak át, két jelenség létezik: „spontán emisszió” és „stimulált emisszió”. A lézereket stimulált emisszió útján állítják elő. Egyszerűen fogalmazva, a lézer az a "fénysugárzás", amelyet akkor bocsát ki, amikor egy anyag atomjait egy adott "szivattyúzó forrás" "gerjeszti".
A lézer egy olyan eszköz, amely lézerfényt állít elő, és amely elsősorban egy szivattyúforrásból, egy erősítő közegből és egy rezonáns üregből áll. A pumpaforrás a lézer gerjesztési forrása, energiát ad az alacsony-energiájú elektronoknak, hogy magasabb energiaszintre gerjesztse őket. A gyakori szivattyúforrások közé tartozik az optikai gerjesztés, a gázkisüléses gerjesztés, a kémiai gerjesztés és a nukleáris energiás gerjesztés. A rezonanciaüreg a szivattyúforrás és az erősítő közeg közötti áramkör, amely rendszerint két tükörből áll, amelyek meghatározott geometriai alakzatokkal és optikai visszaverődési jellemzőkkel rendelkeznek, meghatározott módon kombinálva. Ez lehetővé teszi, hogy a gerjesztett fény többször oda-vissza mozogjon az üregben, koherens, tartós rezgéseket hozva létre, amelyek felerősödnek, és korlátozzák a fénysugár frekvenciáját és irányát. Az erősítő közeg azt a munkaközeget jelenti, amely felerősíti a fényt.
Mióta Einstein 1917-ben javasolta a stimulált emissziót, a tudósok 43 év könyörtelen kutatást töltöttek, mielőtt végül 1960-ban megalkották a világ első lézerét. A kaliforniai Hughes Research Laboratories kutatója, Maiman nagy intenzitású villanólámpát használt egy rubin megvilágítására, gerjesztve a krómot a rubinban lévő vörös atomokká. A tükröződő tükörrel bevont rubin felületén egy lyukat fúrva a vörös fény ezen a lyukon keresztül kijutott, és erősen koncentrált, keskeny vörös fénysugarat hoz létre. Ha ezt a sugarat egy pontra irányították, akkor a nap felszínénél magasabb hőmérsékletet érhetett el. Így született meg a világ első lézere-a rubinlézer-, 0,6943 mikrométeres hullámhosszal. Ez volt az emberiség által valaha gyártott első lézersugár.
