Formimi i laserit

Lazeri: Magjia kuantike për njerëz të tanishem ligjt
Në erët Mojave të Kalifornisë, një grup astronom të larg ngrënë lazer me diqind 10 metra në qiell natyr. Ky rryth i gjelbër nuk është për të takuar me ylljet, por për të lejuar teleskopet të marrin një imazh më të qartë të universit se dhe imazhi i Hubble-it duke matur turbulencat atmosferike. Essensja e kësaj dritë është thjesht njera prej mëdheharve ndihmje të shekullit të 20-të - lazeri. Larg dhe larg, lindja e saj nuk ishte rastore, por një bashkëpunim i fundem i cili ka përfshirë rrjedhjen e madhe të aftësive midis fizikaneve, inxhinierëve dhe shkencatarëve të materialeve.
Aktor i Parë: Teoria e Hapura "Fantome"
Në 1917, Einstein dediku a një grup e ekuacione në birokin e tij në Universiteten e Berlinit, e cila parashtoj plasimin e "emisionit stimuluar". Kjo fenomen, i njohur atëherë si "fantazma teorik", përshkruan si fotonat, si dhe dominot, shkaktojn atomet të largnin "kopjet" që kopjojn përsipërvep vetvetes. Megjithatë, kjo zbulim u mbeti e larg për gjerat 30 vjet - sepse as dikush nuk ishte në gjendje të gjen një mënyrë për të bërë që ushtria atomike të jetë në gjendje të largohet kolektivisht.
Nuk ishte deri në një natë e dimrit në vitin 1951 kur Charle Tows i Columbi Universitys të ka kish qasje ndjeshkuese ndërkohë që u lën në një bank dhe po mendoj: bombardimi i molkulave të anmonjit me valë elektromagnete të një frekuencë specifik mund të bëjë numrin e particuleve në gjendje energji të larg shumicës së atyre në gjendje energji të ulët, formim "lajmërimit energjie". Kjo fenomen, e njohur si "inversion numerik particule", u arrit përfundimisht në zonën mikrovalash, duke larguar laserin e parë mikrovalash (Maser). Por bashkësia eçence shpejt u përkat se zgjatja e valës e larguar me një milion herë në zonën e dritës vizible do të injoronte një revolucion teknologjik.
Afër i dyt: Largimi Fotoni brenda Rrubinit
Në vitin 1960, laboratori i Theodore Maiman ishte plot me kristale rubej që kishin qenë condonuara në "vdekje" nga të tjera shkencatarë. Në atë kohë, teoria kryesore mbajtė se efikasiteti i kalimit të nivelit energjik të rubeve ishte shumë i ulët, por Maiman e zbuloi se ionet e kromit do të kaluan një trajtim të veçantë "me tre nivel kalim" nëpërmjet stimulimit me dritë të fortë. Ai e përbashkët kolonën e ghemër me një lampa xenon spirale, si dhe e fshin një ngjyrë dhe e bëri si të aftë të e mbajte me fushat e radhës. Larg dhe, ai i kapte argent në dy përgjithmon për të formuar një "mur ekho fotonesh".
Në këtë pajisje, e cila ka madhésin vetëm të një lapis, fotonat largohen para dhe prapa me shpejtësi prej 300 milion herë në sekondë. Çdo herë që kalon nëpër vargjen e jonit chromium, ndodh stimulim i rrezikimit të ri, dhe intenziteti i dritës rritet në mënyrë eksponenciale. Kur lufta e fotoneve që largoheshin përdhiq në film të argjendit të gjysmë-trasparent, njerëzit për parathenja e parë witnin një laser të kuq të thellë me koherencë të hapur në hapsirë dhe kohë - monokromatizmi i saj ishte 100.000 herë më i therrë se ajo e dritës ligjitore, dhe këndi i saj i largimit ishte vetëm një mijë-èsi prej atij të një fakulte.
Afër 3: Vallimi i Larg i Larg në Skalën Nanometrike
Tecnologjia laser në shekullin 21 ka larguar kufijt e materialeve makroskopike. Në laboratorin halbëror, inxhinierët janë arrit me strukturat kuantume në substratat e arsenidit të galiumit që janë vetëm një dhjetë-milionik prej gjerës së nje lule humase përmes teknologjisë epitaksiale të rrallave molekulare. Kur corri kalon nëpër këto interlayer të pandryshueshme, fotonet e larguara nga rikombinimi i elektronëve dhe bukëve në potencialin e lagunës janë kapur precizisht nga reflektori Bragg, formim një laser të vogël me efikasni mbi 90%.

Më tepër e qenjëzore është largimi në "laser topologjik": fotonet largohen përpar në një trajektori spiral në sipërfaqen e materialit, si formicë të dritës që largohen në një trup Mobius, plotësisht të pandryshueshme në lidhje me humbjen e skaterimit të laserëve tradicionale. Kjo strukturë edhe lejon transmetimin pa humbje të laserit në ndërprerja e zvarruar në një shllak, duke shpallur një revolucion në chipet fotone.
Aktor i Katërt: Larg dhe Rrjeton Realitetin

Larg radio-teleskopit "China Sky Eye" në Guizhou, një detektor superkonduktiv i nanofoshërave të njësipes fotoneve përdor laser për të tregt kohën e raportimit të radhaturës mikrobojkal kosmike nga 13.7 miliard light years larg. Kur secilë fotoni arrihet, ai ndjekon një kalim kuantik fazë në materialin superkonduktiv, që kapet nga një interferometër laser me ndryshim shenjësi të një milionth pjesë të një nanosekondi.

Në fushën mjekesore, laser femtosekondare janë transformuar në "çelë kaq shajtes", gravirin lentes me madhësi mikronike në korneën me shpejtimi mijë herë më të shpejt se ajo e neuroneve, rregullon dritën pa të vrasur tisuat e rrethuara. Në vitin 2023, u bëj "terapia fotoakustike me laser": nanorodat e aftës absorbojnë laser të larg dhe prodhojnë rezonancë plazmat lokale, bllokon kreftin e qelqit me precizion pa të dëmtuar qelqet e shëndetshme.

Nga parashikimi i Einstein deri në ndryshimin rubi i Maiman, nga lajmet e laboratorit deri në pajisje të dorës, historja e evolucionit të lazereve është thelbërisht një histori e manipulimit të njeriut me gjendjen kuantike të dritës.