Прошло более 50 лет со дня изобретения первого лазера. Создание лазера стало возможным, когда ученые открыли, что свет является электромагнитной волной.
Изобретению лазера предшествовало несколько важных открытий в физике. В 1918 г. за открытие элементарной порции энергии — кванта — Макс Планк был удостоен Нобелевской премии. Планк работал с абсолютно черным телом, объектом, поглощающим все длины волн падающего на него света. В одной из своих работ Планк определил выражение, связывающее частоту электромагнитного излучения и энергию кванта. Ученый считал, что энергия может излучаться или поглощаться дискретно, даже если эти порции энергии малы. Его теория совершила перелом в физике и вдохновила на дальнейшие исследования в этой области многих ученых того времени.
В 1905 г. Альберт Эйнштейн опубликовал знаменитый доклад о фотоэффекте, в котором утверждал, что энергия, которую падающий свет сообщает электронам в фотоматериале, также дискретна, и наименьшую единицу этой дискретности он назвал фотоном.
В 1917 г. Эйнштейн выдвинул теорию вынужденного излучения, по которой, кроме процессов спонтанного поглощения и излучения света, существует возможность вынужденного (или стимулированного) излучения: можно «заставить» электроны излучать свет определенной длины волны одновременно. Однако только спустя 40 лет, основываясь на положениях этой теории, был создан первый лазер.
26 апреля 1951 г. Чарльзу Таунсу, профессору из Колумбийского университета в Нью-Йорке, пришла в голову идея о создании мазера — прибора, усиливающего микроволновые колебания с помощью вынужденного излучения. В 1954 г. этот первый мазер был продемонстрирован Таунсом, Гербертом Цайгером и выпускником Колумбийского университета Джеймсом Гордоном. Мазер излучал волны длиной 1 см и генерировал мощность около 10 нВт.
Николай Басов и Александр Прохоров, ученые Физического института АН СССР им. П. Н. Лебедева в Москве, в 1955-м предложили трехуровневый метод накачки мазера.
Годом позже Николас Бломберген из Гарвардского университета представил действия мазера на твердом теле.
14 сентября 1957 г. Таунс сделал в лабораторном журнале первые наброски мазера, работающего в оптическом диапазоне, а выпускник Колумбийского университета Гордон Гуд впервые написал в своих заметках слово «лазер» и нотариально закрепил свое право на принципы его создания. Вскоре Гуд начал карьеру в частной фирме «TRG».
В 1958 г. Таунс, работавший в то время консультантом в «Bell Labs», и его шурин Артур Шавлов в совместной статье в «Physical Review Letter» обосновали идею, что мазер может работать и в оптическом диапазоне.
Весной 1959 г. Гуд и «TRG» подали заявки на патенты, чтобы защитить заверенные нотариально еще в 1957-м принципы создания лазера. Однако 22 марта 1960 г. был получен патент на имя Таунса и Шавлова, подтверждающий их право на изобретение оптического мазера, или лазера.
16 мая 1960 г. физик из Калифорнии Теодор Майман создал первый лазер на рубине. Он использовал кристалл рубина диаметром 1 см и длиной около 2 см. Боковые грани стержня были покрыты серебром. В качестве источника накачки использовалась лампа-вспышка. 7 июня была созвана пресс-конференция, во время которой общественности было представлено действие рубинового лазера.
В ноябре 1960 г. учеными «IBM» был продемонстрирован твердотельный лазер, работающий по четырехуровневой схеме накачки.
Первый газовый (гелий-неоновый) лазер, излучающий в инфракрасной области спектра на длине волны 1,15 мкм, создали Али Яван, Вильям Беннет и Дональд Херриот в декабре 1960-го. На коммерческом рынке лазеры появились с начала 1961 г., их реализацией занимались компании «Trion Instruments Inc.» и «PerkinElmer and Spectra-Physics».
Далее история лазеров развивалась стремительными темпами. Появились лазеры, использующие в качестве активного элемента самые разнообразные вещества — жидкие, твердотельные и газообразные.
Лазер, работающий на неодиме, появился в октябре 1961-го в «American Optical Co». Его изобретатель — Элиас Снитцер. В декабре этого же года в США провели первую операцию на сетчатке с использованием рубинового лазера.
В 1962 г. был открыт импульсный режим работы рубинового лазера, в дальнейшем он стал использоваться для сварки швов на ручных часах.
Полупроводниковый лазер на арсениде галлия изобрели сотрудники компаний «GE», «IBM», «MIT Lincoln Laboratory». Это устройство превращало электрический ток непосредственно в инфракрасное излучение.
В 1962 г. американский изобретатель Ник Холоньяк из компании «General Electric» представил красный полупроводниковый лазер, или лазерный диод, который использовался в CD- и DVD-плеерах, сотовых телефонах.
Лазер на иттрий-алюминиевом гранате появился в июне 1962 г. К концу этого года общий объем продаж лазера составил более миллиона долларов.
В 1963 г. были разработаны принципы работы лазеров с синхронизацией мод. В современном мире без них трудно представить оптическую связь и фемтосекундные лазеры.
В этом же году Герберт Кромер из Калифорнийского университета и команда ученых под руководством Жореса Алферова из Института им. А. Ф. Иоффе в Санкт-Петербурге предложили использовать гетероструктуры в работе полупроводниковых лазеров. В 2000 г. оба ученых получили за это Нобелевскую премию.
Главная 
