История лазера: от Эйнштейна до Гордона Гулда

raggio-lasr-articolo-1024x294 История лазера: от Эйнштейна до Гордона Гулда

Технология L. A. S. E. R. позволяет создавать различные системы, способные излучать когерентный в пространстве пучок света, позволяющий коллимацию во времени, при этом спектр излучения  очень узкий (монохроматичность) путем оптического усиления, основанного на процессе излучения, вызванного электромагнитной радиацией, отсюда и название: Усиление света с помощью индуцированного излучения. Этот термин стал настолько распространенным, что он принимает коннотации глагола («лазерить») во всех смыслах и целях, так же как «лазеринг» указывает на само действие излучения лазерного луча.

В классической физике свет считается суперпозицией электромагнитных колебаний. До середины двадцатого века, несмотря на попытки манипулировать светом таким образом, чтобы сделать его универсальным и функциональным в различных областях применения, было невозможно противопоставить предел его полихроматичности: оптическим устройствам (например, фильтры) почти удалось придать излучению когерентность, но не без значительного ослабления интенсивности луча.

На самом деле даже лазерные лучи не являются идеально монохроматическими, но они могут концентрировать почти всю свою энергию в очень узком спектральном диапазоне, и это дает значительные преимущества в широкой гамме применений.

 

Можно сказать, что именно с появлением лазера свет взял на себя новую роль в промышленном мире: огромный потенциал этой технологии сразу же породил важные идеи для применения и исследований.

 

Для измерения промышленного лазера используются следующие параметры: частота (в герцах), длина волны (в микрометрах), средняя мощность и пиковая мощность, а также энергия импульса. Длины волн, в которых чаще всего используются лазерные технологии, находятся в диапазоне от 0,3 (УФ) до 10 мкм (CO2), то есть они охватывают диапазон от ультрафиолета, видимого света и до инфракрасного.

SpettroUV-1 История лазера: от Эйнштейна до Гордона Гулда

Запрос бесплатной консультации

Один из наших специалистов готов ответить на ваши вопросы и порекомендовать лучшее решение для ваших нужд.

Отправляя эту форму, вы принимаете нашу политику конфиденциальности.

laserstoria1mobile История лазера: от Эйнштейна до Гордона Гулда

Краткий экскурс в историю

История лазера, несомненно, началась в 1916 году с Альберта Эйнштейна, который выдвинул гипотезу о том, что в формировании спектральной линии атомов по сути участвуют три процесса: спонтанное излучение, вынужденное излучение и поглощение. К каждому из них он привязал коэффициент (позже названный «коэффициентом Эйнштейна»), который представляет собой оценку вероятности того, что этот процесс произойдет.

 

Однако от первых исследований гения нам придется подождать до 1950 года, когда команда CH Townes создаст первое работающее устройство, которое на практике использовало теории Эйнштейна: рассматриваемая технология была названа M. A. S. E. R., , что расшифровывается как Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation – Микроволновое усиление с помощью индуцированного излучения.

 

Последующими исследованиями, основанными на желании распространить принципы MASER на инфракрасное и видимое световые поля, мы обязаны разностороннему Теодору Х. Майману, который в 1960 году завершил создание первого импульсного рубинового лазера.

 

С тех пор лазер взял верх во многих областях, и исследования были направлены как на разработку новых лазерных источников, так и на улучшение существующих характеристик.

Вопрос патента

Авторство изобретения лазера еще не было определено с уверенностью, и мнения по этому поводу глубоко противоречивы, настолько, что лазер в течение тридцати лет был предметом патентного спора.

 

Мы уже упоминали, что именно Теодор Х. Мейман возобновил исследования Эйнштейна: 16 мая 1960 года калифорнийский инженер задействовал первый рабочий лазер в лабораториях Hughes Research в Малибу.

 

Это был твердотельный лазер, в котором использовался кристалл рубина, способный излучать красный лазерный луч с длиной волны 694 нм и частотой 4 x 1014 Гц.

 

Также в 1960 году Али Джаван, Уильям Р. Беннет и Дональд Херриот построили первый гелиевый и неоновый лазер, названный газо-оптическим мазером, способным производить инфракрасные лучи.

 

Три года спустя в Нью-Джерси К. Патель устанавливает углекислотный лазер в Bell Laboratories.

1457- История лазера: от Эйнштейна до Гордона Гулда
gordongould История лазера: от Эйнштейна до Гордона Гулда

Среди всех, пожалуй, самый известный главный герой – физик Гордон Гулд, который после разговора с Таунсом сделал несколько заметок об использовании MASERа в оптике и использовании открытого резонатора, детали, которая позже стала обычным явлением для многих лазеров.

 

Считая себя изобретателем лазера, Гордон Гулд передал свои записи нотариусу, но в возникшем юридическом споре патентное ведомство не признало его авторство на изобретение.

 

В 1977 году ему удалось добиться небольшого успеха с указанием патента на оптическую накачку, и в последующие годы он участвовал в разработке многочисленных документов, описывающих широкий спектр возможных применений лазера, включая нагрев и испарение материалов, сварку, сверление, резку и различные фотохимические применения.

 

В заключение мы можем сказать, что, даже если изобретение лазера никогда не приписывалось ему, Гордон Гулд собрал миллионы гонораров как за свои последующие патенты, так и за исследования других исследователей, которые впоследствии нашли все те применения лазера, о которых мы знаем сегодня.

Schema-Laser-Articolo-En История лазера: от Эйнштейна до Гордона Гулда

Компоненты лазера

1.активная оптическая среда, материал (газ, кристалл, жидкость), излучающий свет;

 

2.Система накачки, подающая энергию в активную среду;

 

3.Два зеркала, одно из которых полуотражающее;

 

4.Оптический резонатор, то есть световая ловушка;

 

5.Выходной пучок лазерного излучения.

 

В лазере используется активная среда, которая при активации обладает способностью испускать электромагнитное излучение (фотоны). Активная среда зависит от длины волны излучения.

Активная среда может быть газообразной (например, диоксид углерода, смесь гелия и неона), жидкой (растворители, такие как метанол, этанол или этиленгликоль, к которым добавлены химические красители, такие как кумарин, родамин и флуоресцеин) или твердым (рубин, неодим или полупроводники). Система накачки подает энергию в активную среду, возбуждая ее излучением фотонов. Возбуждение может происходить через:

 

-Оптическую накачку

 

-Электронные импульсы

 

-Эффект Пеннинга

 

-Резонансную передачу энергии

 

Испускаемое излучение обычно концентрируется через оптический резонатор с отражающими внутренними стенками и полуотражающую выходную зону. Эта последняя поверхность – единственная, которая позволяет лучу выйти, который впоследствии обрабатывается и перемещается через серию объективов и зеркал, что обеспечивает желаемое положение, концентрацию и ширину результирующего луча .

Следи за нами в:

© Все права защищены.