Історія створення лазера перші кроки на шляху до лазеру

Призначення і область застосування лазерів

Історія створення лазера

Перші кроки на шляху до лазеру. Слово "лазер" складено з початкових літер в англійському словосполученні Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, що в перекладі на українську мову означає: посилення світла за допомогою вимушеного випускання. Таким чином, в самому терміні лазер відображена та фундаментальна роль процесів вимушеного випускання, яку вони грають в генераторах і підсилювачах когерентного світла. Тому історію створення лазера слід починати з 1917 р коли Альберт Ейнштейн вперше ввів уявлення про вимушене випущенні. Це був перший крок на шляху до лазеру. Наступний крок зробив радянський фізик В.А. Фабрикант, хто вказав в 1939 р на можливість використання вимушеного випускання для посилення електромагнітного випромінювання при його проходженні через речовину. Ідея, висловлена ​​В.А. Фабрикантом, передбачала використання мікросистем з інверсної заселеністю рівнів. Пізніше, після закінчення Великої Вітчизняної війни В.А. Фабрикант повернувся до цієї ідеї і на основі своїх досліджень подав в 1951 р (разом з М.М. Вудинскім і Ф.А. Бутаева) заявку на винахід способу посилення випромінювання за допомогою вимушеного випускання. На цю заявку було видано свідоцтво, в якому під рубрикою "Предмет винаходи" записано: "Спосіб посилення електромагнітних випромінювань (ультрафіолетового, видимого, інфрачервоного і радіодіапазонів хвиль), що відрізняється тим, що посилюється випромінювання пропускають через середу, в якій за допомогою допоміжного випромінювання або іншим шляхом створюють надлишкову порівняно з рівноважною концентрацію атомів, інших частинок або їх систем на верхніх енергетичних рівнях, відповідних порушеними станів ".

Створення мазера. Спочатку цей спосіб посилення випромінювання виявився реалізованим в радіодіапазоні, а точніше в діапазоні надвисоких частот (НВЧ діапазоні). У травні 1952 року на загальносоюзної конференції по радиоспектроскопии радянські фізики (нині академіки) Н.Г. Басов і А.М. Прохоров зробили доповідь про принципову можливість створення підсилювача випромінювання в НВЧ діапазоні. Вони назвали його "молекулярною генератором" (передбачалося використовувати пучок молекул аміаку). Практично одночасно пропозицію про використання вимушеного випускання для посилення і генерування міліметрових хвиль було висловлено в Колумбійському університеті в США американським фізиком Ч. Таунсом. У 1954 р молекулярний генератор, названий в скоре Мазер, став реальністю. Він був розроблений і створений незалежно і одночасно в двох точках земної кулі - у Фізичному інституті імені П. М. Лебедєва Академії наук СРСР (групою під керівництвом Н.Г. Басова і А.М. Прохорова) і в Колумбійському університеті в США (групою під керівництвом Ч. Таунса). Надалі від терміна "мазер" і відбувся термін "лазер" в результаті заміни букви "М" (початкова буква слова Microwave - мікрохвильової) буквою "L" (початкова буква слова Light - світло). В основі роботи як мазера, так і лазера лежить один і той же принцип - принцип, сформульований в 1951 р В.А. Фабрикантом. Поява мазера означало, що народився новий напрям в науці і техніці. Спочатку його назвали квантової радіофізикою, а пізніше стали називати квантової електронікою.

Перші лазери. Таким чином, інтенсивні теоретичні та експериментальні дослідження в СРСР і США впритул підвели вчених в самому кінці 50-х років до створення лазера. Успіх випав на долю американського фізика Т. Меймана. У 1960 р в двох наукових журналах з'явилося його повідомлення про те, що йому вдалося отримати на рубіні генерацію випромінювання в оптичному діапазоні. Так світ дізнався про народження першого "оптичного мазера" - лазера на рубіні. Перший зразок лазера виглядав досить скромно: маленький рубіновий кубик (1x1x1 см), дві протилежні грані якого мали срібне покриття (ці межі грали роль дзеркал резонатора), періодично опромінювався зеленим світлом від лампи-спалахи високої потужності, яка змією охоплювала рубіновий кубик. Генерується випромінювання у вигляді червоних світлових імпульсів що випускаються через невеликий отвір в одній з посріблених граней кубика. У тому ж 1960 р американським фізикам А. ДЖАВАННА, В. Беннет, Д. Ерріоту вдалося отримати генерацію оптичного випромінювання в електричному розряді в суміші гелію і неону. Так народився перший газовий лазер, поява якого було фактично підготовлено експериментальними дослідженнями В.А. Фабриканта і Ф.А. Бутаева, виконаними в 1957 р починаючи з 1961 р лазери різних типів (твердотільні і газові) займають міцне місце в оптичних лабораторіях. Освоюються нові активні середовища, розробляється і вдосконалюється технологія виготовлення лазерів. У 1962-1963 рр. в СРСР і США одночасно створюються перші напівпровідникові лазери. Так почався новий, "лазерний" період оптики.