“Laser” là từ viết tắt củaLđúng rồiAkhuếch đại bằngStính giờEsứ mệnh củaRsự từ bỏ
Tia laser được tạo ra khi các electron trong nguyên tử trong vật liệu quang học như thủy tinh, tinh thể hoặc khí hấp thụ năng lượng từ dòng điện hoặc ánh sáng. Năng lượng bổ sung đó "kích thích" các electron đủ để chuyển từ quỹ đạo-năng lượng thấp hơn sang quỹ đạo năng lượng-cao hơn xung quanh hạt nhân nguyên tử.
Tia laser tận dụng đặc tính lượng tử của các nguyên tử để hấp thụ và tỏa ra các hạt ánh sáng gọi là photon. Khi các electron trong nguyên tử quay trở lại quỹ đạo bình thường-hoặc trạng thái "mặt đất"-một cách tự nhiên hoặc khi được "kích thích" bằng ánh sáng hoặc nguồn năng lượng khác, thậm chí là tia laser khác trong một số trường hợp, chúng sẽ phát ra nhiều photon hơn.
Năng lượng từ ánh sáng "kích thích" các electron trong nguyên tử của vật liệu quang học và chúng di chuyển lên-quỹ đạo có năng lượng cao hơn. Khi các electron quay trở lại quỹ đạo bình thường một cách tự nhiên hoặc khi được “kích thích” bằng ánh sáng hoặc năng lượng, chúng sẽ phát ra các hạt ánh sáng gọi là photon.
Ánh sáng chuyển động theo sóng. Ánh sáng nhìn thấy thông thường, chẳng hạn như từ bóng đèn gia dụng hoặc đèn pin, bao gồm nhiều bước sóng hoặc màu sắc và không mạch lạc, có nghĩa là các đỉnh và đáy của sóng ánh sáng đang di chuyển ở các bước sóng khác nhau và theo các hướng khác nhau.
Trong chùm tia laser, sóng ánh sáng là “kết hợp”, nghĩa là chùm photon đang chuyển động theo cùng một hướng ở cùng bước sóng. Điều này được thực hiện bằng cách gửi các electron mang năng lượng qua một "môi trường khuếch đại" quang học chẳng hạn như vật liệu rắn như thủy tinh hoặc khí.
Bước sóng cụ thể của ánh sáng được xác định bởi lượng năng lượng được giải phóng khi electron bị kích thích giảm xuống quỹ đạo thấp hơn. Mức năng lượng được đưa vào có thể được điều chỉnh phù hợp với vật liệu trong môi trường khuếch đại để tạo ra màu chùm tia mong muốn.
Một tấm gương ở một bên của vật liệu quang học của tia laser phản xạ photon về phía các electron. Khoảng không gian giữa các gương, hay “khoang”, được thiết kế sao cho photon mong muốn đối với loại môi trường khuếch đại quang học cụ thể được đưa trở lại môi trường để kích thích sự phát xạ của một bản sao gần như chính xác của photon đó. Cả hai đều di chuyển theo cùng một hướng và tốc độ, để bật ra một tấm gương khác ở phía bên kia để lặp lại quá trình nhân bản.
Hai thành bốn, bốn thành tám, v.v. cho đến khi các photon được khuếch đại đủ để chúng di chuyển qua gương và vật liệu quang học một cách đồng nhất hoàn hảo. Hãy coi họ như những thành viên đồng bộ của một ban nhạc diễu hành trong Cuộc diễu hành Hoa hồng. Và sự đồng nhất đó mang lại sức mạnh cho tia laser. Chùm tia laser có thể tập trung sắc nét trên khoảng cách rộng lớn, thậm chí tới mặt trăng và quay trở lại.
Laser đã xuất hiện từ năm 1960, mặc dù ý tưởng này đã có từ năm 1900 (xem "Di sản của Laser và những người tiên phong về phản ứng tổng hợp laser").
Ngày nay, tia laser có nhiều kích cỡ, hình dạng, màu sắc và mức năng lượng và được sử dụng cho mọi mục đích, từ phẫu thuật trong bệnh viện đến máy quét mã vạch ở cửa hàng tạp hóa và thậm chí cả chơi nhạc, phim và trò chơi điện tử tại nhà. Bạn có thể đã trải qua phẫu thuật LASIK để điều chỉnh thị lực bằng cách sử dụng tia laser cực nhỏ để định hình lại giác mạc của mắt.
Một số tia laser, chẳng hạn như laser ruby, phát ra các xung ánh sáng ngắn. Những loại khác, như laser khí helium-neon hoặc laser nhuộm lỏng, phát ra ánh sáng liên tục. NIF, giống như laser ruby, phát ra các xung ánh sáng chỉ kéo dài một phần tỷ giây. Ánh sáng laser không cần phải được nhìn thấy. Chùm tia NIF bắt đầu dưới dạng ánh sáng hồng ngoại vô hình, sau đó đi qua hệ thống quang học đặc biệt để chuyển đổi chúng thành ánh sáng xanh lục nhìn thấy được và sau đó thành tia cực tím-năng lượng cao vô hình để tương tác tối ưu với mục tiêu.
Tia laser có thể là những thành phần cực nhỏ của vi mạch hoặc lớn như NIF, tia laser giàu năng lượng nhất thế giới được đặt trong một tòa nhà cao 10 tầng và rộng bằng ba sân bóng đá.
