Kako laseri rade i tko ih je izumio

Kako laseri rade i tko ih je izumio

16. svibnja 1960. Theodore Maiman sjajio je svjetlo na rubinu, djelomično obloženom srebrom, a rezultat je bio prvi laser na svijetu. Međutim, taj prijelazni uređaj nije stvorio jedinstveni genij u izolaciji. Naprotiv, to je rezultat mnogih briljantnih umova koji dijele ideje. , , barem dok nije došlo vrijeme da podijeli dobit.

Rana povijest

Na ramenima Giant

Većina povjesničara prati razvoj lasera natrag prema Albertu Einsteinu, koji se 1917. bavio jednom od njegovih "eksperimenata misli", ovoga puta nad fenomenom emisije energije. Kao što su opisali drugi: "Ako je atom u uzbudljivom stanju, može se spontano raspadati na nižu razinu energije nakon nekog vremena, oslobađajući energiju u obliku fotona koji se emitira u slučajnom smjeru. Taj se proces naziva spontana emisija. "

Vjerujući da bi, ako bi bili dostupni pravedni fotoni "dok svjetlost prolazi kroz tvar, ona bi mogla potaknuti emisiju više svjetlosti:"Einstein je pretpostavljao da fotoni vole putovati zajedno u istoj državi. , , , Ako prolazi prolazni foton ispravne valne duljine. , , njegova prisutnost će stimulirati atome da puste svoje fotone [zvanu stimulirana emisija]. , , a ti će fotoni putovati u istom smjeru s identičnom frekvencijom i fazom kao izvorni zalutali foton. Kaskadni učinak slijedi: kako se mnoštvo identičnih fotona kreće kroz ostale atome, sve će se više fotona emitirati iz njihovih atoma da bi se pridružili njima. "

Godine 1928. Rudolph W. Landenburg potvrdio je Einsteinovu teoriju stimulirane emisije, a potraga za onim što na kraju postaje laser započela je.

povezanost

Napominjemo da postoji temeljna razlika između dvije vrste emisija: kad se spontano događa, energija se oslobađa nasumično i na različitim frekvencijama; ali, kada je stimulirana, oslobođena energija ogledat će frekvenciju i putuje u istom smjeru kao i stimulirajući foton, čime je učinak sposoban "pojačati" izvorni ulaz energije zračenja.

Ta sposobnost stimulirane emisije ostaje usredotočena na vrlo uski raspon frekvencija, njegov povezanost, ključ je za pojačano elektromagnetsko zračenje korisno kao komunikacijski alat (kao i intenzivan izvor energije): "Prethodni izvori svjetlosne energije, kao što su žarulje sa žarnom niti, su "nekoherentni" izvori budući da istodobno stvaraju energiju na relativno velikom dijelu elektromagnetskog spektra. S druge strane, radiofrekventni izvori su vrlo koherentni. Prednosti koherentnog izvora su mnogi [i uključuju sposobnost da]. , , dobivaju informacije iz željenog izvora dok filtriraju sve ostale. Ako bi vaša omiljena radiostanica trebala emitirati preko šireg dijela spektra (tj. Ako je ... bilo ... nekoherentno ...), doživljavali bi smetnje. , , „.

MASER

U početku, sposobnost znanstvenika da pojačaju i generiraju energiju bila je ograničena na niži i srednji spektar elektromagnetskog spektra, koji se proteže od najnižih frekvencija: "Gdje vaš AM prijemnik radi. Progresivno više frekvencije nazivaju se kratki val; VHF (za vrlo visoku frekvenciju) koji sadrži FM i TV bend; UHF (za ultra visoke frekvencije); mikrovalovi, gdje većina radara djeluje; infracrvene ili vrućine; svjetlo; ultraljubičasto, X-zrake, gama zrake i konačno kozmičke zrake. "

Godine 1954. Charles Townes i Jim Gordon sa Sveučilišta Columbia u SAD-u, te Nicolay Basov i Alexsandr Prokhorov u Rusiji, zasebno su razvili prekursor lasera, MASER, kratak za mikrovalnu pojačanje stimuliranom emisijom zračenja, koji pojačava mikrovalove.

U ograničenom je korištenju Townes i njegov budući zet Arthur Schawlow iznijeli plan koji je objavljen u Fizički pregled 1958, kako bi se pojačala infracrvena i vidljiva svjetlost veće frekvencije, pri čemu: "Laserski prototip trebao bi biti opremljen parom ogledala, po jedan na svakom kraju žilavca. Fotoni specifičnih valnih duljina tada bi se reflektirali od ogledala i putovali naprijed-natrag kroz sredstvo za usporavanje. Na taj način, oni će zauzvrat uzrokovati da se drugi elektroni opuštaju natrag u svoje zemaljske stanja, emitirajući čak i više fotona na istoj valnoj duljini .... „.

LASER

Prijedlog Townes-Schawlowa izmaknuo je Theodore Maiman Hughes Research Laboratory u Malibu, Kalifornija, koji je 16. svibnja 1960. prvi koji je uspješno pojačao zračenje iz vidljivog spektra: "Izvor svjetlosti, u obliku snažne svjetiljke s bljeskalicom, zrači sintetičkim kristalima rubina [s dva paralelna lica obložena srebrom] koja apsorbira energiju preko širokog spektra frekvencija. Ova optička energija potiče atome na višu energetsku energiju iz koje se energija preoblikuje u vrlo uskom frekvencijskom pojasu. Uzbuđeni atomi su spojeni na optički rezonator i stimulirani da emitiraju zračenje zajedno ... "

Iako u prvoj demonstraciji laserske snage nije emitirana nikakva blistava svjetlosna zraka, kao što je Townes istaknuo, uređaj je ipak bio laser jer je proizvodio energiju: "Označeno sužavanje raspona frekvencija koje je sadržavao. To je upravo ono što je bilo predviđeno [iz 1958. godine, i bio je definitivan dokaz o laserskom djelovanju. Ubrzo nakon toga, kako u Mainmanovom laboratoriju u Hughesu iu Schawlowu u Bell Laboratories u New Jerseyu, vidjeli su i divili svijetle crvene mrlje od rubinskih laserskih zraka koje su udarale u laboratorijski zid. , , „.

Patentna borba

Jedan raniji član Townesovog tima bio je student Gordon Gould iz sveučilišnog sveučilišta Columbia, koji je osmislio nekoliko ideja koje se odnose na "pumpanje" atoma u više energetske države kako bi emitirale svjetlost "za diplomu koju je dijelio s Townesom. Zapravo, to je bio Gould koji je prvi skovao izraz "Povećanje svjetlosti stimuliranom emisijom zračenja" (LASER).

Predviđajući da će njegove ideje biti uključene u Townesove istraživanja, Gould je 1957. godine vodio evidenciju o njegovim idejama, čak i toliko daleko da je neke stranice njegovih bilježnica zabilježile. Kako su njihove ideje i prijedlozi postali kristalizirani, oba su logora požurila očuvati svoja prava: "U travnju 1959. Gould je podnio laserski patent, ali je US patentni ured uskratio tu odluku u korist patentnog patrola Schawlow i Townes (nagrađen 1960.) ...

Nije tako nepravedno kao što zvuči, Townes i Schawlow su se prijavili za patent, u ime Bell laboratorija, devet mjeseci prije nego što je Gould podnio zahtjev. U svakom slučaju, nakon što je patenta dodijeljena Bellu, "Tridesetogodišnji patentni rat", započeo je s Gouldovim zahtjevom. Sudski proces povukao se, ali konačno, počevši od 1987. godine, Gould je počeo osvajati naselja na svojim patentnim zahtjevima. Do kraja pravne bitke, Gould je u konačnici nagrađen "48 patenata. , , za komercijalno vrijedne aspekte lasera. , , „.

Ostavite Komentar