Laser on inimkonna teine suur leiutis alates 20. sajandist pärast tuumaenergiat, arvuteid ja pooljuhte. Seda tuntakse kui "kiireimat nuga", "kõige täpsemat joonlauda" ja "kõige eredamat valgust". 16. mail 1960 leiutas Ameerika füüsik Theodore Maiman maailma esimese laseri. Esimest korda oli inimkonnal juurdepääs sellisele imelisele valgusallikale, millel on suurepärane monokromaatilisus, kõrge kollimatsioon ja kõrge energiatihedus. Alates esimese laseri leiutamisest 1960. aastal on lasereid laialdaselt kasutatud kommunikatsioonis, meditsiinis, tööstustootmises, sõjarelvades ja muudes valdkondades ning sellest on saanud valdkondadeülene üldotstarbeline-distsiplinaarne-tehnoloogia, millel on olnud tohutu mõju paljude valdkondade teadusuuringutele ja mis on edendanud sotsiaalse tootmise tõhususe paranemist. Niisiis, mis täpselt on laser? Ja kuidas seda toodetakse?
Laser on akronüüm sõnadest "valguse võimendus stimuleeritud kiirguse emissiooniga", mis tähendab stimuleeritud kiirguse tekitatud valguse võimendust. Kui seda tehnoloogiat 1964. aastal Hiinas tutvustati, lõi hr Qian Xuesen sellele selle nime. Populaarses kasutuses on sellel ka üsna muljetavaldav translitereeritud nimi "leishe". Enne laserite mõistmist vaatame kõigepealt, mis on valgus.
Valgust toodavad footonid. 1905. aastal tutvustas Albert Einstein esimest korda fotonite mõistet oma fotoelektrilist efekti käsitlevas artiklis. Footonid on üks põhiosakesi, millest aine koosneb. Footonid on äärmiselt väikesed ja neil puudub puhkeolekus mass. Kvantmehaanika põhimõtete kohaselt, kui elektron langeb kõrgema-energiaga väliskestalt madalama energiaga-sisemisele kestale, vabastab vastav aatomituum footoni, tekitades seega valgust. Mida suurema arvu kestade arvust elektron läbi kukub, seda suurem on footoni energia. See protsess on pöörduv; kui footon langeb, neelab aatomituum footoni ja elektron, olles saanud energiat, liigub madalama-energiaga sisekestalt kõrgema{10}}energiaga väliskestale.
Laseri omadus on see, et kõik selle footonid liiguvad koos sama lainepikkuse ja faasiga. Aatomisüsteemis liiguvad elektronid sisuliselt kihtidena. Kui aatomit mõjutab väliskeskkond ja suure energiaga elektronid lähevad üle madalamale energiatasemele, on kaks nähtust: "iseeneslik emissioon" ja "stimuleeritud emissioon". Lasereid toodetakse stimuleeritud emissiooni teel. Lihtsamalt öeldes on laser "valguskiirgus", mis kiirgub siis, kui aine aatomeid "ergastab" konkreetne "pumpamisallikas".
Laser on laservalgust genereeriv seade, mis koosneb peamiselt pumbaallikast, võimenduskeskkonnast ja resonantsõõnsusest. Pumba allikas on laseri ergastusallikas, mis annab energiat madala-energiaga elektronidele, et ergutada neid kõrgemale energiatasemele. Levinud pumbaallikad hõlmavad optilist ergastust, gaaslahenduse ergastamist, keemilist ergastust ja tuumaenergia ergastamist. Resonantsõõnsus on vooluahel pumba allika ja võimenduskeskkonna vahel, mis koosneb tavaliselt kahest peeglist, millel on teatud geomeetrilised kujundid ja optilised peegeldusomadused, mis on kombineeritud teatud viisil. See võimaldab ergastatud valgusel liikuda õõnsuses mitu korda edasi-tagasi, moodustades koherentseid, püsivaid võnkumisi, mida võimendatakse ning piirates ka valguskiire sagedust ja suunda. Võimenduskeskkond viitab töökeskkonnale, mis võimendab valgust.
Pärast seda, kui Einstein 1917. aastal pakkus välja stimuleeritud emissiooni, veetsid teadlased 43 aastat järeleandmatut uurimistööd, enne kui lõpuks 1960. aastal lõid maailma esimese laseri. Californias asuvast Hughes Research Laboratories'ist pärit teadlane Maiman kasutas rubiini valgustamiseks suure -intensiivsusega välklampi, ergutades kroomi aatomeid rubiinis punasteks valgusteks. Peegeldava peegliga kaetud rubiini pinnale augu puurimisel pääses punane valgus läbi selle augu, tekitades väga kontsentreeritud kitsa punase valgusvihu. Kui see kiir oli suunatud punkti, võis see jõuda päikese pinnast kõrgemale temperatuurile. Nii sündis maailma esimene laser-rubiinlaser-, mille lainepikkus on 0,6943 mikromeetrit. See oli esimene inimkonna toodetud laserkiir.
