Лазер ⎼ это электромагнитное устройство, способное вырабатывать интенсивный и монохроматический свет. Создание лазеров ⎼ это одна из важнейших технологических разработок в области физики и оптики. Оно стояло у основы революции в науке, технике и медицине.
Лазерные системы были созданы в середине XX века. Основу для разработки лазеров положили довольно простые физические принципы, основанные на активной среде и резонаторе.
Прежде всего, для работы лазеров требуется обеспечить процессы возбуждения активной среды. Активная среда может быть различного типа, но наиболее распространеными являются газы (например, гелий-неон) или твердотельные материалы (например, диоды-полупроводники).
Возбуждение активной среды может осуществляться различными способами, например, путем подачи электрического тока или поглощения световой энергии. Но самый важный процесс ⎼ это индуцированное излучение. Он возникает под воздействием фотоэффекта ⎼ процесса высвобождения электронов вещества под действием света.
Спонтанное излучение и интерференция также играют важную роль в создании лазеров. Спонтанное излучение происходит, когда атом или молекула активной среды самостоятельно излучает фотоны. Итерференция ౼ это явление, при котором два или более световых волн перемешиваются и создают периодическую модуляцию интенсивности света.
Основным компонентом лазерных систем является резонатор, который позволяет усиливать световую энергию. Резонатор может быть оптическим или электромагнитным. Он поддерживает колебания света внутри лазера и формирует пучок излучения. Возбужденные электроны проходят через активную среду и при взаимодействии с фотонами возвращаются в основное состояние, излучая свет.
Таким образом, создание лазеров основано на активной среде, возбуждении, спонтанном излучении, интерференции и резонаторе. Эта технология нашла широкое применение в различных областях, таких как наука, медицина, промышленность и коммуникации.