Laser je još jedan veliki izum čovječanstva od 20. stoljeća, nakon nuklearne energije, kompjutera i poluvodiča. Poznat je kao "najbrži nož", "najprecizniji lenjir" i "najsjajnije svetlo". 16. maja 1960. američki fizičar Theodore Maiman izumio je prvi laser na svijetu. Po prvi put, čovječanstvo je imalo pristup tako čudesnom izvoru svjetlosti sa odličnom monokromatnošću, velikom kolimacijom i visokom gustinom energije. Od izuma prvog lasera 1960. godine, laseri su se široko koristili u komunikacijama, medicini, industrijskoj proizvodnji, vojnom oružju i drugim poljima, postajući međudisciplinarna tehnologija opće-namjene koja je imala ogroman utjecaj na istraživanja u mnogim područjima i promovirala poboljšanje efikasnosti društvene proizvodnje. Dakle, šta je zapravo laser? I 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 predstavljena Kini 1964. godine, g. Qian Xuesen je skovao ovo ime za nju. U popularnoj upotrebi, ima i prilično impresivno transliterirano ime, "leishe". Prije nego što shvatimo lasere, hajde da prvo pogledamo šta je svjetlost.
Svjetlost proizvode fotoni. Godine 1905. Albert Ajnštajn je prvi uveo koncept fotona u svom radu o fotoelektričnom efektu. Fotoni su jedne od osnovnih čestica koje čine materiju. Fotoni su izuzetno mali i nemaju masu kada miruju. Prema principima kvantne mehanike, kada elektron padne sa vanjske ljuske više{5}}e energije na unutrašnju ljusku niže energije-odgovarajuće atomsko jezgro oslobađa foton, stvarajući svjetlost. Što je veći broj ljuski kroz koje propadne elektron, to je veća energija fotona. Ovaj proces je reverzibilan; kada upadne foton, atomsko jezgro apsorbira foton, a elektron, nakon što dobije energiju, prelazi iz unutrašnje-unutrašnje ljuske s nižom energijom u vanjski omotač više{10}}energije.
Karakteristika lasera je da se svi njegovi fotoni kreću zajedno sa istom talasnom dužinom i fazom. U atomskom sistemu, elektroni se u suštini kreću u slojevima. Kada na atom utiče njegovo vanjsko okruženje, a elektroni visoke{2}}e energije prelaze na niže energetske nivoe, postoje dvije pojave: "spontana emisija" i "stimulirana emisija". Laseri se proizvode stimuliranom emisijom. Jednostavno rečeno, laser je "svetlosno zračenje" koje se emituje kada su atomi neke supstance "pobuđeni" određenim "izvorom pumpanja".
Laser je uređaj koji generiše lasersko svjetlo, prvenstveno sastavljen od izvora pumpe, medija za pojačanje i rezonantne šupljine. Izvor pumpe je izvor pobuđivanja lasera, koji obezbjeđuje energiju niskoenergetskim-elektronima da ih pobuđuje do viših energetskih nivoa. Uobičajeni izvori pumpi uključuju optičku pobudu, pobuđivanje plinskim pražnjenjem, kemijsko pobuđivanje i pobuđivanje nuklearne energije. Rezonantna šupljina je krug između izvora pumpe i medija za pojačanje, koji se obično sastoji od dva ogledala sa specifičnim geometrijskim oblicima i karakteristikama optičke refleksije kombinovane na određeni način. Ovo omogućava pobuđenoj svjetlosti da putuje naprijed-nazad više puta unutar šupljine, formirajući koherentne, trajne oscilacije koje se pojačavaju, a također ograničavajući frekvenciju i smjer svjetlosnog snopa. Medijum pojačanja se odnosi na radni medij koji pojačava svetlost.
Otkako je Einstein predložio stimuliranu emisiju 1917. godine, naučnici su proveli 43 godine nemilosrdnog istraživanja prije nego što su 1960. konačno stvorili prvi laser na svijetu. Naučnik Maiman, iz Hughes Research Laboratories u Kaliforniji, koristio je blic visokog intenziteta{3}}da osvijetli rubin do stimulirajućeg atoma rubinskog hroma. Bušenjem rupe na površini rubina, koji je bio obložen reflektirajućim ogledalom, crvena svjetlost mogla je pobjeći kroz ovu rupu, proizvodeći visoko koncentrirani, uski snop crvene svjetlosti. Kada je ovaj snop bio usmjeren u tačku, mogao je dostići temperaturu veće od površine sunca. Tako je nastao prvi laser na svijetu-rubin laser-, sa talasnom dužinom od 0,6943 mikrometra. Ovo je bio prvi laserski snop ikada proizveden od strane čovječanstva.
