レーザーは、原子力、コンピューター、半導体に続く、20 世紀以降の人類の主要な発明です。 「最速のナイフ」「最も正確な定規」「最も明るい光」と呼ばれる。 1960 年 5 月 16 日、アメリカの物理学者セオドア メイマンが世界初のレーザーを発明しました。人類は初めて、優れた単色性、高いコリメーション、高いエネルギー密度を備えたこのような奇跡的な光源にアクセスすることができました。 1960 年に最初のレーザーが発明されて以来、レーザーは通信、医療、工業生産、軍事兵器などの分野で広く使用され、分野を超えた汎用技術となり、多くの分野の研究に多大な影響を与え、社会生産効率の向上を促進してきました。{8}では、レーザーとは一体何なのでしょうか？そしてそれはどのようにして生産されるのでしょうか？
レーザーとは「Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation」の略で、放射線の誘導放出による光の増幅を意味します。 1964 年にこの技術が中国に導入されたとき、Qian Xuesen 氏がこの名前を作りました。一般的な用法では、「leishe」というかなり印象的な音訳名もあります。レーザーを理解する前に、まず光とは何かを見てみましょう。
光は光子によって生成されます。 1905 年、アルバート アインシュタインは光電効果に関する論文で初めて光子の概念を導入しました。光子は物質を構成する基本的な粒子の 1 つです。光子は非常に小さく、静止しているときには質量がありません。量子力学の原理によれば、電子が高エネルギーの外殻から低エネルギーの内殻に落ちると、対応する原子核が光子を放出し、光を生成します。-電子が通過する殻の数が多いほど、光子のエネルギーは大きくなります。このプロセスは可逆的です。光子が入射すると、原子核が光子を吸収し、エネルギーを獲得した電子は、エネルギーの低い内殻からエネルギーの高い外殻に移動します。-
レーザーの特性は、すべての光子が同じ波長と位相で一緒に移動することです。原子系では、電子は基本的に層状に移動します。原子が外部環境の影響を受け、高エネルギーの電子がより低いエネルギー準位に遷移すると、「自然放出」と「誘導放出」という 2 つの現象が発生します。-レーザーは誘導放出によって生成されます。簡単に言えば、レーザーは、物質の原子が特定の「ポンプ源」によって「励起」されたときに放出される「光放射」です。
レーザーはレーザー光を生成するデバイスであり、主にポンプ光源、利得媒体、および共振空洞で構成されます。ポンプ源はレーザーの励起源であり、低エネルギー電子にエネルギーを供給して、より高いエネルギー レベルまで励起します。-一般的なポンプ源には、光励起、ガス放電励起、化学励起、核エネルギー励起などがあります。共振空洞はポンプ源と利得媒体の間の回路で、通常は特定の幾何学的形状と光学反射特性を特定の方法で組み合わせた 2 つのミラーで構成されます。これにより、励起光がキャビティ内で何度も往復することが可能になり、コヒーレントで持続的な振動が形成されて増幅され、光ビームの周波数と方向も制限されます。利得媒体とは、光を増幅する作動媒体を指します。
1917 年にアインシュタインが誘導放出を提案して以来、科学者たちは 43 年間の絶え間ない探求を経て、1960 年に最終的に世界初のレーザーを作成しました。カリフォルニアのヒューズ研究所の科学者メイマンは、高輝度フラッシュ ランプを使用してルビーを照らし、ルビー内のクロム原子を励起して赤色光を放射しました。-反射鏡でコーティングされたルビーの表面にドリルで穴を開けると、赤色の光がこの穴から漏れ、高度に集中した細い赤色光のビームが生成されます。このビームが一点に向けられると、太陽の表面よりも高い温度に達する可能性があります。こうして、波長 0.6943 マイクロメートルの世界初のレーザー-ルビー レーザー-が誕生しました。これは人類が初めて生成したレーザー光線でした。
