Krótka historia laserów

Wynalazcy i postępy w technologii laserowej

Laser argonowy emitujący gazy w laboratorium badawczym. Getty Images: Fotograf Kim Steele

Imię LASER to skrót od L dobrze A amplifikacja przez S taktowany ORAZ misja R adiacja. Jest to urządzenie, które emituje wiązkę światła w procesie zwanym wzmocnieniem optycznym. Odróżnia się od innych źródeł światła emitując światło w sposób spójny przestrzennie i czasowo. Spójność przestrzenna utrzymuje wiązkę w wąskiej i ciasnej ścieżce na długich dystansach. Pozwala to na wykorzystanie wytworzonej energii w zastosowaniach takich jak cięcie laserowe i wskazywanie laserowe. Posiadanie spójności czasowej oznacza, że ​​może emitować światło w wąskim spektrum, aby wygenerować wiązkę światła o określonym kolorze.

W 1917 roku Alberta Einsteina po raz pierwszy przedstawił teorię na temat procesu, który umożliwia lasery, zwanego „emisją stymulowaną”. Swoją teorię szczegółowo opisał w artykule pt O kwantowej teorii promieniowania (O kwantowej teorii promieniowania). Obecnie lasery są wykorzystywane w wielu różnych technologiach, w tym w napędach dysków optycznych, drukarkach laserowych i skanerach kodów kreskowych. Wykorzystywane są również w chirurgii laserowej i zabiegach skórnych oraz przy cięciu i spawaniu.

Przed laserem

W 1954 roku Charles Townes i Arthur Schawlow wynaleźli maser ( m mikrofalówka a zwielokrotnienie przez s taktowany oraz misja r adiacji) przy użyciu gazowego amoniaku i promieniowania mikrofalowego. Maser został wynaleziony przed laserem (optycznym). Technologia jest bardzo podobna, ale nie wykorzystuje światła widzialnego.

24 marca 1959 Townes i Schawlow otrzymali patent na maser. Maser był używany do wzmacniania sygnałów radiowych oraz jako ultraczuły detektor do badań kosmicznych.

W 1958 roku Townes i Schawlow wysunęli teorię i opublikowali artykuły na temat widzialnego lasera, wynalazku, który wykorzystywał podczerwień i/lub widzialne widmo światła. Jednak w tym czasie nie prowadzili żadnych badań.

Jako lasery można stosować wiele różnych materiałów. Niektóre, jak laser rubinowy, emitują krótkie impulsy światła laserowego. Inne, takie jak lasery helowo-neonowe lub lasery z ciekłym barwnikiem, emitują ciągły promień światła .

Rubinowy Laser

W 1960 roku Theodore Maiman wynalazł laser rubinowy uważany za pierwszy udany optyczny lub świetlny laser .

Wielu historyków twierdzi, że Maiman wynalazł pierwszy laser optyczny. Jednak istnieją pewne kontrowersje związane z twierdzeniami, że Gordon Gould był pierwszym i istnieją dobre dowody na poparcie tego twierdzenia.

Laser Gordona Goulda

Gould był pierwszą osobą, która użyła słowa „laser”. Gould był doktorantem na Uniwersytecie Columbia pod kierownictwem Townesa, wynalazcy masera. Gould został zainspirowany do zbudowania swojego lasera optycznego począwszy od 1958 roku. Nie złożył wniosku patentowego na swój wynalazek do 1959 roku. W rezultacie patent Goulda został odrzucony, a jego technologia została wykorzystana przez innych. Dopiero w 1977 Gould wygrał swoją wojnę patentową i otrzymał swoją pierwszą patent dla lasera.

Laser gazowy

Pierwszy laser gazowy (helowo-neonowy) został wynaleziony przez Ali Javana w 1960 roku. Laser gazowy był pierwszym laserem o ciągłym świetle i pierwszym, który działał „na zasadzie przekształcania energii elektrycznej w światło laserowe”. Wykorzystano go w wielu praktycznych zastosowaniach.

Półprzewodnikowy laser wtryskowy Halla

W 1962 r. wynalazca Robert Hall stworzył rewolucyjny rodzaj lasera, który jest nadal używany w wielu urządzeniach elektronicznych i systemach komunikacyjnych, z których korzystamy na co dzień.

Laser dwutlenku węgla Patel

Laser dwutlenku węgla został wynaleziony przez Kumar Patel w 1964 roku.

Telemetria laserowa Walkera

Hildreth Walker wynalazł telemetrię laserową i systemy celowania.

Laserowa chirurgia oka

Nowojorski okulista Steven Trokel wykonał połączenie z rogówką i przeprowadził pierwszą operację laserową oczu pacjenta w 1987 roku. Następne dziesięć lat poświęcono na doskonalenie sprzętu i technik stosowanych w laserowej chirurgii oka. W 1996 roku w Stanach Zjednoczonych zatwierdzono pierwszy laser ekscymerowy do okulistycznego zastosowania refrakcyjnego.

Trokel opatentował laser excimerowy do korekcji wzroku. Laser excimerowy był pierwotnie używany do wytrawiania silikonowych chipów komputerowych w latach 70. XX wieku. Pracując w laboratoriach badawczych IBM w 1982 r. Rangaswamy Srinivasin, James Wynne i Samuel Blum dostrzegli potencjał lasera ekscymerowego w interakcji z tkanką biologiczną. Srinivasin i zespół IBM zdali sobie sprawę, że można usunąć tkankę za pomocą lasera, nie powodując żadnych uszkodzeń cieplnych sąsiedniego materiału.

Jednak dopiero obserwacje dr Fiodorowa w przypadku urazu oka w latach siedemdziesiątych doprowadziły do ​​praktycznego zastosowania chirurgii refrakcyjnej poprzez keratotomię promieniową.