Laser

(ang. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — wzmacnianie światła przez pobudzaną emisję promieniowania) — wzmacniacz kwantowy i generator promieniowania świetlnego. Stosuje się 1. impulsowe i l. o pracy ciągłej. Akcję laserową uzyskuje się dzięki inwersji obsadzeń poziomów energetycznych substancji czynnej i umieszczeniu jej w rezonatorze optycznym. Podstawowe substancje czynne to: mieszanki helowo-neonowe, krypton i ksenon z domieszką fluoru lub chloru, argon, szkło z domieszką neodymu, dwutlenek węgla z dodatkeim azotu i helu, barwniki organiczne (np. rodamina — tzw. lasery barwnikowe), kryształy korundu z domieszką jonów chromu (tzw. lasery rubinowe), substancje półprzewodnikowe itd. Inwersje obsadzeń, czyli stan o rozkładzie energii atomów, w którym większość atomów znajduje się w stanie wzbudzonym, uzyskuje się stosując substancje posiadające specyficzny układ trzech poziomów energetycznych: podstawowego, wzbudzonego i leżącego między nimi poziomu charakteryzującego się dłuższym czasem życia (tzw. poziomu metatrwałego). Atomy wzbudza się w różny sposób (przez wyładowanie elektryczne, zderzanie, oświetlanie itp.). Po pewnym czasie wiele atomów znajduje się w stanie metatrwałym — jest to pożądany stan inwersji obsadzeń. Wyemitowany spontanicznie jeden foton z poziomu metatrwałego rozpoczyna emisję wymuszoną, dającą światło monochromatyczne, zgodne w fazie (spójne) i spolaryzowane, rozchodzące się we wiązce równoległej o dużej gęstości energii, wzmocnione dzięki umieszczeniu substancji czynnej w rezonatorze optycznym np, układzie dwóch płaskich, równoległych zwierciadeł. Własności te dają szerokie możliwości zastosowań, od badawczych po ściśle użytkowe. W 1954 zbudowano pierwszy wzmacniacz kwantowy dla mikrofal (maser). Pierwsze 1. skonstruwali w 1960 fizycy amerykańscy: T.H. Maiman (laser rubinowy) i A. Javan, W.R. Bennet i D.R. Herriott (laser helowo-neonowy); pierwszy laser półprzewodnikowy zbudono w ZSRR (1964) w zespole N. Basowa