Kā darbojas lāzers?

Lai izveidotu lāzeru, ir nepieciešami divi komponenti – pastiprināšanas vide un rezonanses optiskais dobums. Pastiprināšanai var izmantot noteiktus kristālus, stiklus, gāzes, pusvadītājus un pat krāsotus šķidrumus. Pastiprināšanas vidi stimulē enerģijas sūkņa avots, piemēram, elektriskā strāva vai cits lāzers. Vide absorbē enerģiju, satraucot daļiņu stāvokļus vidē. Pēc tam, kad ir sasniegts noteikts slieksnis, ko sauc par populācijas inversiju, gaismas spīdēšana caur vidi izraisa vairāk stimulētu emisiju vai enerģijas izdalīšanos nekā absorbciju.

Rezonanses optiskais dobums ir īpaša izmēra kamera ar spoguli vienā galā un daļēji sudrabotu spoguli otrā galā. Abas atstarojošās virsmas liek iekšpusē iesprostotajai gaismai atstaroties uz priekšu un atpakaļ caur pastiprināšanas vidi, iegūstot lielāku enerģiju ar katru gājienu. Kad šis efekts izlīdzinās, pastiprinājums tiek uzskatīts par piesātinātu un gaisma kļūst par īstu lāzera gaismu. Dažādi pastiprinājuma līdzekļi rada dažāda viļņa garuma lāzerus.

Divas lāzeru šķirnes ir nepārtrauktas un impulsa. Nepārtrauktais lāzers ir noderīgāks lielākajai daļai lietojumu, taču impulsa lāzera enerģija var būt ļoti liela. Pakāpe, kādā staru kūlis laika gaitā novirzās, mainās apgriezti proporcionāli tā diametram. Mazie stari ātri atšķiras, bet lielāki paliek saskaņoti.

Kad 1960. gadā Bell Labs patentēja lāzeru, to nevarēja nekavējoties izmantot, lai gan spektrometrija, interferometrija, radars un kodolsintēze tika apspriestas kā iespējamās interešu jomas. Mūsdienās lāzers ir viens no daudzpusīgākajiem tehnoloģiskajiem brīnumiem, ko izmanto datu glabāšanā un izguvē, lāzergriešanā, redzes korekcijā, mērniecībā, mērījumos, hologrāfijā un displejos un pat kodolsintēzē. Kopš 1980. gadu vidus maksimālā sasniedzamā lāzera impulsa intensitāte ir eksponenciāli palielinājusies. Kādu dienu lāzerus var izmantot, lai radītu neto enerģiju ražojošas kodolsintēzes reakcijas, nodrošinot enerģiju visai cilvēku rasei. Tās var arī izmantot, lai iespiestu saules buras kosmosa dziļumos.