เลเซอร์เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของมนุษยชาตินับตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 ตามหลังพลังงานนิวเคลียร์ คอมพิวเตอร์ และเซมิคอนดักเตอร์ มันถูกเรียกว่า "มีดที่เร็วที่สุด" "ไม้บรรทัดที่แม่นยำที่สุด" และ "แสงที่สว่างที่สุด" เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม พ.ศ. 2503 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Theodore Maiman ได้ประดิษฐ์เลเซอร์ตัวแรกของโลก นับเป็นครั้งแรกที่มนุษยชาติสามารถเข้าถึงแหล่งกำเนิดแสงอัศจรรย์ดังกล่าวซึ่งมีเอกรงค์สีเดียวที่ยอดเยี่ยม คอลลิเมชันสูง และความหนาแน่นของพลังงานสูง นับตั้งแต่การประดิษฐ์เลเซอร์ตัวแรกในปี 1960 เลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสาร การแพทย์ การผลิตทางอุตสาหกรรม อาวุธทหาร และสาขาอื่นๆ กลายเป็นเทคโนโลยีอเนกประสงค์-ทางวินัยทั่วไป- ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการวิจัยในหลายพื้นที่ และได้ส่งเสริมการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตทางสังคม แล้วเลเซอร์คืออะไรกันแน่? และผลิตได้อย่างไร?
เลเซอร์เป็นตัวย่อของ "การขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสีที่กระตุ้น" ซึ่งหมายถึงการขยายแสงที่เกิดจากการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้น เมื่อเทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้ในจีนในปี 1964 คุณ Qian Xuesen ได้กำหนดชื่อนี้ขึ้นมา ในการใช้งานที่เป็นที่นิยม ยังมีชื่อทับศัพท์ที่ค่อนข้างน่าประทับใจอีกด้วย "leishe" ก่อนจะทำความเข้าใจกับเลเซอร์ เรามาทำความเข้าใจก่อนว่าแสงคืออะไร
แสงเกิดจากโฟตอน ในปี 1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ได้แนะนำแนวคิดเรื่องโฟตอนเป็นครั้งแรกในรายงานของเขาเกี่ยวกับเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก โฟตอนเป็นหนึ่งในอนุภาคพื้นฐานที่ประกอบเป็นสสาร โฟตอนมีขนาดเล็กมากและไม่มีมวลเมื่ออยู่นิ่ง ตามหลักการของกลศาสตร์ควอนตัม เมื่ออิเล็กตรอนตกลงจากเปลือกนอกที่มีพลังงานสูงกว่า-ไปยังเปลือกในที่มีพลังงานต่ำกว่า- นิวเคลียสของอะตอมที่เกี่ยวข้องจะปล่อยโฟตอนออกมา ซึ่งทำให้เกิดแสงขึ้นมา ยิ่งจำนวนเปลือกที่อิเล็กตรอนตกผ่านมากเท่าไร พลังงานของโฟตอนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ เมื่อโฟตอนเกิดขึ้น นิวเคลียสของอะตอมจะดูดซับโฟตอน และเมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงาน ก็จะย้ายจากเปลือกชั้นในที่มีพลังงานต่ำกว่า-ไปยังเปลือกนอกที่มีพลังงานสูงกว่า-
คุณลักษณะของเลเซอร์คือโฟตอนทั้งหมดเคลื่อนที่ไปพร้อมๆ กันโดยมีความยาวคลื่นและเฟสเท่ากัน ในระบบอะตอม อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่เป็นชั้นๆ เมื่ออะตอมได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมภายนอก และอิเล็กตรอนพลังงานสูง-เปลี่ยนไปสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า มีปรากฏการณ์สองประการ: "การปล่อยก๊าซธรรมชาติ" และ "การปล่อยก๊าซกระตุ้น" เลเซอร์ถูกสร้างขึ้นโดยการกระตุ้นการปล่อยก๊าซเรือนกระจก พูดง่ายๆ ก็คือ เลเซอร์คือ "การแผ่รังสีแสง" ที่ปล่อยออกมาเมื่ออะตอมของสาร "ถูกกระตุ้น" โดย "แหล่งสูบน้ำ" ที่เฉพาะเจาะจง
เลเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่สร้างแสงเลเซอร์ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดปั๊ม ตัวกลางเกน และช่องเรโซแนนซ์ แหล่งกำเนิดปั๊มคือแหล่งกำเนิดการกระตุ้นของเลเซอร์ ซึ่งให้พลังงานแก่อิเล็กตรอนพลังงานต่ำ-เพื่อกระตุ้นให้พวกมันมีระดับพลังงานที่สูงขึ้น แหล่งที่มาของปั๊มทั่วไป ได้แก่ การกระตุ้นด้วยแสง การกระตุ้นการปล่อยก๊าซ การกระตุ้นทางเคมี และการกระตุ้นพลังงานนิวเคลียร์ ช่องเรโซแนนซ์เป็นวงจรระหว่างแหล่งกำเนิดของปั๊มและตัวกลางเกน โดยปกติจะประกอบด้วยกระจกสองตัวที่มีรูปทรงเรขาคณิตเฉพาะและลักษณะการสะท้อนทางแสงรวมกันในลักษณะเฉพาะ วิธีนี้ช่วยให้แสงที่ถูกกระตุ้นเดินทางกลับไปกลับมาภายในโพรงได้หลายครั้ง ทำให้เกิดการสั่นอย่างต่อเนื่องและต่อเนื่องซึ่งได้รับการขยาย และยังจำกัดความถี่และทิศทางของลำแสงอีกด้วย สื่อที่ได้รับหมายถึงสื่อการทำงานที่ขยายแสง
นับตั้งแต่ไอน์สไตน์เสนอให้มีการปล่อยก๊าซกระตุ้นในปี 1917 นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลา 43 ปีในการสำรวจอย่างไม่หยุดยั้งก่อนที่จะสร้างเลเซอร์ตัวแรกของโลกในที่สุดในปี 1960 นักวิทยาศาสตร์ Maiman จาก Hughes Research Laboratories ในแคลิฟอร์เนีย ใช้หลอดไฟแฟลชความเข้มสูง-เพื่อส่องสว่างทับทิม กระตุ้นอะตอมของโครเมียมภายในทับทิมให้เปล่งแสงสีแดง โดยการเจาะรูบนพื้นผิวของทับทิมซึ่งเคลือบด้วยกระจกสะท้อนแสง แสงสีแดงสามารถลอดผ่านรูนี้ได้ ทำให้เกิดลำแสงสีแดงที่มีความเข้มข้นสูงและแคบ เมื่อลำแสงนี้มุ่งตรงไปยังจุดใดจุดหนึ่ง ก็อาจมีอุณหภูมิสูงกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์ได้ ดังนั้น เลเซอร์ตัวแรกของโลก-ทับทิมเลเซอร์-จึงถือกำเนิดขึ้น โดยมีความยาวคลื่น 0.6943 ไมโครเมตร นี่เป็นลำแสงเลเซอร์ลำแรกที่เคยผลิตโดยมนุษย์
