Что такое лазер?

Исаак Ньютон считал, что свет состоит из мельчайших частиц – корпускул, а его оппонент Христиан Гюйгенс считал, что из волн. Прошло больше трехсот лет, а люди до сих пор не знают ответа.

В процессе изучения электромагнитных волн (от сантиметрового до микрометрового диапазона длин волн) было обнаружено, что некоторые вещества (твердые, жидкие или газообразные) под воздействием внешнего возбуждающего излучения или электричества испускают структурированный свет, имеющий одну длину волны, направление распространения и фазу.

Проще говоря, это то самое явление резонанса, которое мы знаем из школьного курса физики. Помните пример про мост? По мосту марширует рота солдат. Они идут в ногу, в определенном ритме. И это постоянно усиливающееся колебание приводит к обрушению моста, который в принципе рассчитан даже на проезд грузовиков. То же самое происходит и со светом. Огромное количество световых волн различных длины, фазы и направления не оказывают существенного влияния на нас с вами и даже порой полезны.

Под влиянием импульса внешнего источника энергии в активной среде атомы переходят в возбужденное состояние, то есть их электроны занимают энергетически более высокое положение. Затем электроны сами возвращаются в старое положение, при этом излучая квант света. Этот квант проходит через соседний атом, возбуждая его. Получается уже два кванта света. Начинается цепная реакция, усиливаемая тем, что активную среду окружают зеркальные поверхности. Отраженные от них кванты света стимулируют дальнейшее развитие цепной реакции, приводящей к вырастанию уровня мощности излучения до необходимых размеров. При этом все кванты имеют одно направление, одну фазу и длину волны, так как были генерированы атомами одного вещества.

Именно такое излучение назвали сначала оптическими мазерами (мазер – квантовый генератор электромагнитного излучения в сантиметровом диапазоне), затем оптическими квантовыми генераторами, а теперь лазерами. Лазер – усиление света посредством вынужденного излучения (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).