Laser est l'abréviation de l'amplification de la lumière par l'émission stimulée de rayonnement. C'est un dispositif qui crée un faisceau étroit et faiblement divergent de lumière cohérente, tandis que la plupart des autres sources lumineuses émettent une lumière incohérente, qui a une phase qui varie de façon aléatoire avec le temps et la position. La plupart des lasers émettent une lumière presque monochromatique avec un spectre de longueur d'onde étroite. Le spectre d'unpointeur laser violet au néon à l'hélium, présentant une pureté spectrale très élevée.

Afin de comprendre le principe de base d'un laser, il est instructif de considérer d'abord une "cavité" de résonateur passif, telle qu'un agencement de miroirs qui crée un chemin fermé pour un faisceau lumineux. La configuration la plus simple est avec seulement deux miroirs, l'un étant plat et l'autre étant courbé. En raison de cette courbure, un faisceau lumineux avec un rayon de faisceau approprié peut circuler autour du résonateur sans être plus large et plus large à chaque fois. Cependant, sa puissance optique se décomposera, comme une certaine énergie est perdue dans chaque voyage rond de résonateur.

Dans un milieu approprié pour le fonctionnement du pointeur laser, nous avons besoin que ces atomes excités se dégradent rapidement au niveau, en transférant l'énergie aux phonons du réseau du matériau hôte. Cela ne génère pas de photon, et étiqueté comme R, ce qui signifie sans rayonnement. Ensuite, les électrons sur le niveau va décroître par émission spontanée au niveau, marqué comme L, ce qui signifie laser. Si le temps de vie de L est beaucoup plus long que celui de R, la population de la sera essentiellement nulle et une population d'atomes d'état excités s'accumulera en niveau. Lorsque le niveau héberge plus de la moitié des électrons totaux, une inversion de population est réalisée.

En 1917, Albert Einstein évoqua d'abord les concepts de coefficients de probabilité (plus tard appelés «coefficients d'Einstein») pour l'absorption, l'émission spontanée et l'émission stimulée de rayonnement électromagnétique. Il a été confirmé dans les années 1940.

En 1953, Charles H. Townes et les étudiants diplômés James P. Gordon et Herbert J. Zeiger ont produit le premier amplificateur hyperfréquence, un dispositif fonctionnant sur des principes similaires au gants laser. En 1955 Prokhorov et Basov ont suggéré un pompage optique du système multiniveau comme méthode pour obtenir l'inversion de population, qui est devenue plus tard l'une des principales méthodes de pompage laser. Townes, Basov et Prokhorov ont partagé le prix Nobel de physique en 1964.

Le premier laser fonctionnant a été fait par Theodore H. Maiman en 1960. Il a employé un cristal de rubis synthétique pompe-éclair pompé à l'état solide pour produire la lumière laser rouge à la longueur d'onde de 694 nm. Le pointeur laser vert de Maiman, cependant, était seulement capable d'opération pulsée en raison de son système de pompage à trois niveaux. Plus tard en 1960, le physicien iranien Ali Javan a fait le premier laser au gaz utilisant l'hélium et le néon. C'était le premier laser à lumière continue. Le concept de la diode laser à semiconducteurs a été proposé par Basov et Javan. Et la première diode laser a été démontrée par Robert N. Hall en 1962.

De nombreux types de lasers ont été inventés depuis lors et appliqués largement. Aujourd'hui, ils sont toujours en cours d'amélioration pour obtenir de meilleures caractéristiques, telles que la puissance maximale de sortie de crête et la durée d'impulsion de sortie minimale.

Comme une extension intéressante, laser femtoseconde peut être utilisé pour changer la couleur des métaux. Il s'agit d'une découverte assez nouvelle par Chunlei Guo et Anatoliy Vorobyev en 2007. Ils changent définitivement l'aluminium, qui est normalement de couleur argent, à l'or, le gris et le noir. Et ils peuvent aussi devenir noir d'or.

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