Laser je još jedan veliki izum čovječanstva od 20. stoljeća, nakon nuklearne energije, računala i poluvodiča. Poznat je kao "najbrži nož", "najpreciznije ravnalo" i "najjače svjetlo". 16. svibnja 1960. američki fizičar Theodore Maiman izumio je prvi laser na svijetu. Po prvi put, čovječanstvo je imalo pristup takvom čudesnom izvoru svjetlosti s izvrsnom monokromatičnošću, visokom kolimacijom i visokom gustoćom energije. Od izuma prvog lasera 1960. godine, laseri su naširoko korišteni u komunikacijama, medicini, industrijskoj proizvodnji, vojnom oružju i drugim poljima, postavši među-disciplinarna-tehnologija opće namjene koja je imala ogroman utjecaj na istraživanja u mnogim područjima i promicala je poboljšanje učinkovitosti društvene proizvodnje. Dakle, što je zapravo laser? A kako se proizvodi?
Laser je akronim za "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", što znači pojačanje svjetlosti uzrokovano stimuliranom emisijom zračenja. Kada je ova tehnologija uvedena u Kinu 1964. g. Qian Xuesen skovao je ovo ime za nju. U popularnoj upotrebi također ima prilično impresivan transliterirani naziv, "leishe". Prije razumijevanja lasera, prvo pogledajmo što je svjetlost.
Svjetlost proizvode fotoni. Godine 1905. Albert Einstein prvi je uveo koncept fotona u svom radu o fotoelektričnom učinku. Fotoni su jedne od temeljnih čestica koje čine materiju. Fotoni su iznimno mali i nemaju masu kada miruju. Prema načelima kvantne mehanike, kada elektron padne s vanjske ljuske više-energetske na unutarnju ljusku-niže{6}}energije, odgovarajuća atomska jezgra oslobađa foton, stvarajući tako svjetlost. Što je veći broj ljuski kroz koje elektron propadne, to je veća energija fotona. Ovaj proces je reverzibilan; kada foton upadne, atomska jezgra apsorbira foton, a elektron, nakon što dobije energiju, prelazi iz unutarnje ljuske s nižom-energijom u vanjsku ljusku-više energije.
Karakteristika lasera je da se svi njegovi fotoni kreću zajedno s istom valnom duljinom i fazom. U atomskom sustavu, elektroni se u biti kreću u slojevima. Kada na atom utječe njegovo vanjsko okruženje, a visoko{2}}energetski elektroni prijeđu na niže energetske razine, postoje dva fenomena: "spontana emisija" i "stimulirana emisija". Laseri se proizvode stimuliranom emisijom. Jednostavno rečeno, laser je "svjetlosno zračenje" koje se emitira kada su atomi tvari "pobuđeni" određenim "izvorom pumpanja".
Laser je uređaj koji generira lasersko svjetlo, prvenstveno sastavljen od izvora pumpe, medija za pojačanje i rezonantne šupljine. Izvor pumpe je izvor pobude lasera, koji daje energiju elektronima niske-energije da ih pobudi na više razine energije. Uobičajeni izvori crpke uključuju optičku pobudu, pobudu plinskim pražnjenjem, kemijsku pobudu i pobudu nuklearne energije. Rezonantna šupljina je krug između izvora pumpe i medija za pojačanje, koji se obično sastoji od dva zrcala specifičnih geometrijskih oblika i karakteristika optičke refleksije kombiniranih na poseban način. To omogućuje pobuđenom svjetlu da putuje naprijed-natrag više puta unutar šupljine, stvarajući koherentne, trajne oscilacije koje se pojačavaju, a također ograničavaju frekvenciju i smjer svjetlosnog snopa. Sredstvo pojačanja odnosi se na radni medij koji pojačava svjetlost.
Otkako je Einstein predložio stimulirano zračenje 1917., znanstvenici su proveli 43 godine neumoljivog istraživanja prije nego što su 1960. konačno stvorili prvi laser na svijetu. Znanstvenik Maiman iz Hughes Research Laboratories u Kaliforniji upotrijebio je bljeskalicu visokog-intenziteta da osvijetli rubin, pobuđujući atome kroma unutar rubina da emitiraju crvenu svjetlost. Bušenjem rupe na površini rubina, koji je bio presvučen reflektirajućim zrcalom, crveno svjetlo je moglo izaći kroz tu rupu, stvarajući visoko koncentriran, uski snop crvenog svjetla. Kad bi se ta zraka usmjerila na neku točku, mogla bi doseći temperature više od površine sunca. Tako je rođen prvi svjetski laser-rubinski laser-s valnom duljinom od 0,6943 mikrometra. Ovo je bila prva laserska zraka koju je čovječanstvo proizvelo.
