37 minut

Historia Lasera

Historia LASERA

60-lecie istnienia lasera

2020 rok jest dla nas czasem szczególnym. Nie tylko z tego powodu, że postanowiliśmy stworzyć tak niezwykłe miejsce, jak LaserTrade, ale również dlatego, że w tym roku branża laserowa obchodzi okrągły i jakże ważny jubileusz: 60 lat temu fizyk i inżynier Theodore Maiman przeprowadził pierwszy udany proces z wykorzystaniem lasera – technologii, która prężnie się rozwija i jest dziś obecna już niemal we wszystkich dziedzinach życia. Świętuj z nami powstanie tego niesamowitego wynalazku, jakim jest laser oraz powstanie jedynej w swoim rodzaju Giełdy Branży Laserowej LaserTrade!

Zapraszamy do fantastycznej podróży „przez światło” i do zapoznania się ze znaczącymi osiągnięciami naukowymi, związanymi ze wzmacnianiem światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania (czyli prościej mówiąc, z laserami). 

Nazwa LASER jest akronimem i pochodzi od pierwszych liter angielskich słów Light Ampflication by Stimulated Emission of Radiation, co oznacza właśnie: wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania.

Zanim pojawił się laser…

Zrozumienie idei lasera nie byłoby możliwe bez wcześniejszego zrozumienia, że światło jest formą promieniowania elektromagnetycznego. Max Planck otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki w 1918 roku za odkrycie kwantów energii elementarnej. Planck „pracował w termodynamice”, próbując wyjaśnić, dlaczego promieniowanie „ciała czarnego”, coś, co pochłania wszystkie długości fal światła, nie wypromieniowuje wszystkich częstotliwości światła równomiernie po podgrzaniu. W swojej najważniejszej pracy, opublikowanej w 1900 roku, Planck wydedukował związek pomiędzy energią a częstotliwością promieniowania, mówiąc zasadniczo, że energia może być emitowana lub pochłaniana tylko w dyskretnych kawałkach – które nazwał kwantami – nawet jeśli te kawałki są bardzo małe. Jego teoria wyznaczyła punkt zwrotny w fizyce i zainspirowała początkujących fizyków, takich jak Albert Einstein. 

W 1905 roku Einstein opublikował pracę na temat efektu fotoelektrycznego, w której zaproponował, aby światło dostarczało swoją energię również w kawałkach, w tym przypadku w dyskretnych cząstkach kwantowych, zwanych obecnie fotonami.

Jak już wcześniej wspomnieliśmy, laser jest generatorem promieniowania elektromagnetycznego z zakresu światła widzialnego, ultrafioletu, podczerwieni, wykorzystującym zjawisko emisji wymuszonej. Pojęcie emisji wymuszonej wyprowadzono po raz pierwszy w 1917 roku, w pracy Alberta Einsteina, który uzyskał istotne wnioski odnoszące się do absorpcji i emisji światła przez atomy i cząsteczki, jak również podzielił się nowym wyprowadzeniem wzoru Plancka na rozkład promieniowania. Teoretyzował on, że oprócz spontanicznego pochłaniania i emitowania światła, elektrony mogą być stymulowane do emitowania światła o określonej długości fali. W ówczesnych czasach było to jednak trudne do sprawdzenia i upłynęło jeszcze kolejnych kilkadziesiąt lat, zanim udało się tę teorię doświadczalnie udowodnić, przyklaskując poprawności Einsteina i stawiając lasery na drodze do stania się potężnymi i wszechobecnymi narzędziami, którymi są dzisiaj.

Ta niesamowita podróż trwa nadal – w ciągu ostatniej dekady lasery stały się zarówno większe, jak i mniejsze, a także mocniejsze oraz tańsze. Technologia laserowa rozwinęła się pod względem liczby długości fal oraz zakresu stosowanych materiałów. Urządzenia sprawdziły się w wielu najrozmaitszych zastosowaniach i stały się niezastąpione w wielu gałęziach przemysłu, powiększając oddziaływanie światła fantastycznego. Znajdują one swoje stałe miejsce w nauce, wojsku, medycynie, telekomunikacji, ugruntowaną pozycję mają w branży elektronicznej. Laserowe systemy pomiaru zasięgu dostarczają informacji potrzebnych do bezpiecznej nawigacji w autonomicznych pojazdach. Popularne zastosowania medyczne laserami obejmują zabiegi sercowo-naczyniowe, dermatologiczne i okulistyczne. Wreszcie – wspomnieć należałoby rynek centrów danych i światłowodów dalekiego zasięgu, gdzie lasery i połączenia optyczne przenoszą ruch danych. Gdzie okiem sięgnąć… lasery, lasery, lasery.

Jak to wszystko się zaczęło…

26 kwietnia 1951 roku Charles Hard Townes z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku, siedząc na ławce w parku w Waszyngtonie, realizuje swój pomysł na maser (maser = Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, tj. wzmacnianie mikrofal przez wymuszoną emisję promieniowania). W 1954 roku, pracując z Herbertem J. Zeigerem i absolwentem Jamesem P. Gordonem, Townes demonstruje pierwszego masera na Uniwersytecie Columbia. Maser amoniakalny, pierwsze urządzenie oparte na przewidywaniach Einsteina, uzyskuje pierwsze wzmocnienie i wytwarzanie fal elektromagnetycznych przez stymulowaną emisję. Maser emituje silną, dającą się sterować wiązkę mikrofal, promieniuje na długości fali nieco większej niż 1 cm i generuje około 10 nW mocy. Ów sposób pobudzania atomów do emisji jeszcze nie światła, ale mikrofal, odkryty przez tę trójkę amerykańskich naukowców był przełomowym momentem w historii początków laserów.

Prace trwają…

1955 rok: W Instytucie Fizycznym P.N. Lebiediewa w Moskwie, Mikołaj G. Basow i Aleksander M. Prochorow próbują zaprojektować i zbudować oscylatory. Proponują oni metodę wytwarzania absorpcji ujemnej, którą nazwano metodą pompowania.

1956 rok: Nicolaas Bloembergen z Uniwersytetu Harvarda opracowuje mikrofalowy maser półprzewodnikowy.

W 1957 roku Townes (i wielu innych naukowców) zastanawia się, czy można zbudować przyrząd wzmacniający światło, podobnie jak maser wzmacniał mikrofale. 14 września 1957 roku Townes szkicuje w swoim zeszycie laboratoryjnym wczesną maskę optyczną.

13 listopada 1957 roku student Columbia University, absolwent Gordon Gould zorientował się, że można do tego wykorzystać rezonator optyczny zbudowany z dwóch zwierciadeł, przypominający interferometr Fabry’ego-Perota. Dzięki temu oryginalnemu pomysłowi można było uzyskać wąską wiązkę koherentnego i intensywnego światła. Ponieważ boczne ścianki takiego rezonatora nie musiały być odbijające, ośrodek wzmacniający mógł być łatwo pompowany optycznie w celu uzyskania odpowiedniej inwersji obsadzeń. Gould rozważał również możliwość pompowania poprzez kolizje na poziomie atomowym oraz przewidział wiele potencjalnych zastosowań swojego urządzenia. Spisał on swoje rozważania i proponowane konstrukcje w laboratoryjnym notesie pod tytułem „Some rough calculations on the feasibility of a LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” – i jest to pierwsze odnotowane zastosowanie skrótu LASER. Opis w notatniku Goulda był pierwszym opisem, jak można wykonać realny laser. Zdając sobie sprawę, jak ważną rzecz stworzył, Gould udał się do najbliższego notariusza i notarialnie potwierdził swoje notatki. Dzięki temu wiemy, że to on wymyślił akronim LASER i opisał elementy niezbędne do jego skonstruowania. Wspomniany zeszyt był później przedmiotem trzydziestoletniej walki sądowej o uzyskanie praw patentowych do lasera i jego elementów konstrukcyjnych. Znaczek datowy w lewym górnym rogu strony ustanowił Goulda jako pierwszego, który opracował wiele technologii opisanych w książce. To była wieloletnia, acz skuteczna walka z urzędem patentowym i producentami laserów, aby uzyskać tantiemy z praw patentowych (ostatecznie udało się to). W 1977 roku Gould uzyskał swój pierwszy patent związany z laserami, nie otrzymywał jednak za niego opłat aż do 1988 roku, kiedy to wygrał ostatni z procesów z firmami kwestionującymi jego patenty.

Po opuszczeniu uniwersytetu Gould dołącza do prywatnej firmy badawczej TRG (Technical Research Group).

Mniej więcej w tym samym czasie – jakieś trzy miesiące po Gouldzie – Arthur Schawlow i Charles Townes niezależnie odkryli ważność etalonu Fabry’ego-Perota i nazwali swoje urządzenie „optycznym maserem”. Nazwa Goulda po raz pierwszy pojawiła się publicznie przy okazji prezentacji konferencyjnej w 1959 roku i przyjęła się mimo oporu ze strony Schawlowa i jego kolegów.

1958 rok: Townes, konsultant Bell Labs, i jego szwagier, badacz Bell Labs Arthur L. Schawlow, we wspólnym artykule opublikowanym w „Physical Review Letters”, pokazują, że masery mogą być wykorzystane do pracy w obszarach optycznych i podczerwieni, i proponują, jak można to osiągnąć. W Instytucie Lebiediewa Basov i Prokhorov badają również możliwości zastosowania zasad działania maserów w rejonie optycznym.

Kwiecień 1959 roku: Gould i TRG ubiegają się o patenty związane z laserami, wynikające z pomysłów Goulda.

22 marca 1960 roku: Townes i Schawlow, pod Bell Labs, otrzymują patent USA numer 2.929.922 na maser optyczny, obecnie nazywany laserem. Wraz z odrzuceniem ich wniosku, Gould i TRG rozpoczynają 30-letni spór patentowy związany z wynalazkiem lasera.

Historia lasera: 1960 – 2020

Pierwszym, któremu udało się zbudować maser emitujący światło zamiast mikrofal, czyli po prostu laser, pompując światłem białym pręt z kryształu rubinu, był amerykański naukowiec Theodore Maiman. Ta koherentna i monochromatyczna wiązka światła laserowego zabłysła w 1960 r. i rozpoczęła obiecującą, rozwojową i perspektywiczną erę, dając początek wszystkim nowoczesnym laserom na ciele stałym.

16 maja 1960 roku: Theodore H. Maiman, fizyk z Hughes Research Laboratories w Malibu, w Kalifornii, konstruuje pierwszy laser przy użyciu cylindra z syntetycznego rubinu o średnicy 1 cm i długości 2 cm, z końcówkami pokrytymi srebrem, które odbijają światło i mogą służyć jako rezonator Fabry-Perot. Firma Maiman wykorzystuje fotograficzne lampy błyskowe jako źródło pompy lasera.

7 lipca 1960 roku: Hughes organizuje konferencję prasową, aby ogłosić to niezwykłe osiągnięcie.

Później poszło już dużo szybciej:

Listopad 1960 roku: Peter P. Sorokin i Mirek J. Stevenson z Centrum Badawczego IBM Thomas J. Watson demonstrują laser uranowy, czterostopniowe urządzenie na ciele stałym.

Grudzień 1960 roku: Ali Javan, William Bennett Jr. i Donald Herriott z Bell Labs rozwijają laser helowo-neonowy (HeNe), pierwszy wytwarzający ciągłą wiązkę światła przy 1.15 μm.

1961 rok: Lasery zaczynają pojawiać się na rynku komercyjnym poprzez takie firmy jak: Trion Instruments Inc., Perkin-Elmer i Spectra-Physics.

Marzec 1961 roku: Na drugim międzynarodowym spotkaniu poświęconym elektronice kwantowej Robert W. Hellwarth z Hughes Research Labs przedstawia prace teoretyczne sugerujące, że można dokonać radykalnej poprawy w zakresie lasera rubinowego, czyniąc jego puls bardziej przewidywalnym i sterowalnym. Przewiduje on, że pojedynczy skok wielkiej mocy mógłby powstać, gdyby nastąpiło nagłe przestawienie współczynnika odbicia lusterek końcowych lasera z wartości zbyt niskiej, aby umożliwić laserowanie na wartość, która mogłaby zostać osiągnięta.

Październik 1961 roku: Elias Snitzer z American Optical Co. donosi o pierwszej operacji laserem neodymowym (Nd:glass).

Grudzień 1961 roku: Pierwszy zabieg medyczny z użyciem lasera na ludzkim pacjencie wykonują dr Charles J. Campbell z Instytutu Okulistyki w Columbia-Presbyterian Medical Center i Charles J. Koester z American Optical Co. w Columbia-Presbyterian Hospital na Manhattanie. Amerykański optyczny laser rubinowy użyty zostaje do niszczenia guza siatkówki.

1962 rok: Hellwarth – wraz z Fredem J. McClungiem – udowadnia swoją teorię laserów, generując moc szczytową 100 razy większą niż zwykłe lasery rubinowe przy użyciu elektrycznie przełączanych okiennic z ogniwami Kerra. Gigantyczna technika tworzenia impulsów nazywana zostaje Q-switching. Ważne pierwsze zastosowania to spawanie sprężyn do zegarków.

1962 rok: Grupy w GE, IBM i MIT’s Lincoln Laboratory jednocześnie opracowują laser z arsenkiem galu, urządzenie półprzewodnikowe, które przetwarza energię elektryczną bezpośrednio na światło podczerwone, ale które musi być chłodzone kriogenicznie, nawet przy pracy impulsowej.

Czerwiec 1962 roku: Bell Labs zgłasza pierwszy laser z granatem aluminiowym itrowym (YAG).

Październik 1962 roku: Nick Holonyak Jr., naukowiec, konsultant w laboratorium General Electric Co. w Syracuse, N.Y., publikuje swoją pracę na temat „widzialnej czerwonej” diody laserowej GaAsP (fosforku arsenku galu), kompaktowego, wydajnego źródła widzialnego światła koherentnego, które jest podstawą dzisiejszych czerwonych diod LED stosowanych w produktach konsumenckich, takich jak płyty CD, odtwarzacze DVD i telefony komórkowe.

Na początku 1963 roku Magazyn Barron szacuje roczną sprzedaż komercyjnego rynku laserowego na 1 milion dolarów.

1963 rok: Logan E. Hargrove, Richard L. Fork i M.A. Pollack donoszą o pierwszej demonstracji modalnego lasera, tj. lasera helowo-neonowego z modulatorem akustyczno-optycznym. Blokada trybu pracy ma zasadnicze znaczenie dla komunikacji laserowej i jest podstawą dla laserów femtosekundowych.

1963 rok: Herbert Kroemer z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara oraz zespół Rudolfa Kazarinova i Zhoresa Alferowa z Instytutu Fizyczno-Technicznego A.F. Ioffe w Sankt Petersburgu, Rosja, proponują pomysły na samodzielną budowę laserów półprzewodnikowych z urządzeń heterostrukturalnych. Praca ta doprowadziła do przyznania Kroemerowi i Alferowi Nagrody Nobla z fizyki w 2000 roku.

1963 ROK: URUCHOMIONO PIERWSZY POLSKI LASER HE-NE – POWSTAŁY W WOJSKOWEJ AKADEMII TECHNICZNEJ – GENERUJĄCY PROMIENIOWANIE O DŁUGOŚCI FALI 1,15 µM.

Marzec 1964 roku: Po dwóch latach pracy nad laserami HeNe i ksenonowymi, William B. Bridges z Hughes Research Labs odkrywa pulsujący laser argonowo-jonowy, który – choć nieporęczny i nieefektywny – może wytwarzać moc przy kilku długościach fal widzialnych i UV.

1964 rok: Townes, Basov i Prokhorov otrzymują Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za „fundamentalną pracę w dziedzinie elektroniki kwantowej, która doprowadziła do skonstruowania oscylatorów i wzmacniaczy opartych na zasadzie maser-laser”.

1964 rok: Laser na dwutlenek węgla został wynaleziony przez Kumar Patel w Bell Labs. Najpotężniejszy w tamtych czasach – pracujący w trybie ciągłym – laser jest obecnie wykorzystywany na całym świecie jako narzędzie tnące w chirurgii i przemyśle.

1964 rok: Wynalezienie lasera Nd:YAG (z domieszką neodymu YAG) przez Josepha E. Geusica i Richarda G. Smitha w Bell Labs. W późniejszym okresie laser ten okazuje się idealny do zastosowań kosmetycznych, takich jak laserowa korekcja wady wzroku in situ keratomileusis (lasik) oraz odnowa powierzchni skóry.

1965 rok: W Bell Labs po raz pierwszy zastosowano dwa lasery z blokadą fazową, co stanowi ważny krok w kierunku komunikacji optycznej.

1965 rok: Jerome V.V. Kasper i George C. Pimentel demonstrują na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley pierwszy laser chemiczny, przyrząd o długości 3,7-μm z chlorowodorem.

1966 rok: Mary L. Spaeth z Hughes Research Labs wymyśla przestrajalny laser barwnikowy, pompowany przez laser rubinowy.

1966 rok: Charles K. Kao, współpracując z George’em Hockhamem w Standard Telecommunication Laboratories w Harlow, w Wielkiej Brytanii, dokonuje odkrycia, które prowadzi do przełomu w dziedzinie światłowodów. Oblicza on, jak przesyłać światło na duże odległości za pomocą światłowodów szklanych, decydując, że przy użyciu światłowodu z najczystszego szkła możliwe będzie przesyłanie sygnałów świetlnych na odległość 100 km, w porównaniu z zaledwie 20 m dla światłowodów dostępnych w latach 60-tych. Za swoją pracę Kao otrzymuje w 2009 roku Nagrodę Nobla z fizyki.

1966 rok: Francuski fizyk Alfred Kastler zdobywa Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za metodę stymulowania atomów do stanów wyższej energii, którą opracował w latach 1949-1951. Technika ta, znana jako pompowanie optyczne, była ważnym krokiem w kierunku stworzenia masera i lasera.

Marzec 1967 rok: Bernard Soffer i Bill McFarland wymyślili przestrajalny laser barwnikowy w Korad Corp. w Santa Monica, w Kalifornii.

Luty 1968 rok: W Kalifornii Maiman i inni pionierzy laserów zakładają grupę rzecznictwa laserowego Laser Industry Association, która w 1972 staje się Laser Institute of America.

1970 rok: Gould odkupuje swoje prawa patentowe za 1$ plus 10 procent przyszłych zysków, gdy TRG zostanie sprzedany.

1970 rok: Basov, V.A. Danilychev, i Yu. M. Popov opracowują laser excimerowy w Instytucie Fizycznym P.N. Lebiedeva.

Wiosna 1970 roku: Grupa Alferova w Ioffe Physico-Technical Institute oraz Mort Panish i Izuo Hayashi w Bell Labs produkują pierwsze lasery półprzewodnikowe o fali ciągłej i temperaturze pokojowej, torując drogę do komercjalizacji komunikacji światłowodowej.

1970 rok: Arthur Ashkin z Bell Labs tworzy pułapkę optyczną, proces, w którym atomy są uwięzione przez światło laserowe. Jego praca jest pionierska w dziedzinie optycznego zaciskania i pułapkowania i prowadzi do znacznego postępu w fizyce i biologii.

1971 rok: Izuo Hayashi i Morton B. Panish of Bell Labs projektują pierwszy laser półprzewodnikowy, który pracuje nieprzerwanie w temperaturze pokojowej.

1972 rok: Charles H. Henry konstruuje laser ze studnią kwantową, który wymaga znacznie mniejszego prądu, aby osiągnąć próg laserowy niż konwencjonalne lasery diodowe, i który jest niezwykle wydajny. Holonyak i studenci Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign po raz pierwszy zaprezentowali laser ze studnią kwantową w 1977 roku.

1972 rok: W Bell Labs używana jest wiązka laserowa do tworzenia wzorów układów elektronicznych na ceramice.

26 czerwca 1974 roku: Paczka gumy do żucia Wrigley’a jest pierwszym produktem odczytywanym przez skaner kodów kreskowych w sklepie spożywczym.

1975 rok: Inżynierowie z Laser Diode Labs Inc. w Metuchen, N.J., opracowują pierwszy komercyjny laser półprzewodnikowy o fali ciągłej, działający w temperaturze pokojowej. Praca w trybie ciągłym umożliwia transmisję rozmów telefonicznych.

1975 rok: Pierwsza operacja laserowa z wykorzystaniem studni kwantowej została wykonana przez Jana P. Van der Ziel, R. Dingle’a, Roberta C. Millera, Williama Wiegmanna i W.A. Nordland Jr. Lasery zostały opracowane w 1994 roku.

1976 rok: W Bell Labs po raz pierwszy zademonstrowano laser półprzewodnikowy, pracujący w sposób ciągły w temperaturze pokojowej, na długości fali przekraczającej 1 μm. Jest on prekursorem źródeł dla systemów fal świetlnych o dużej długości fali.

1976 rok: John M.J. Madey i jego grupa na Uniwersytecie Stanford w Kalifornii demonstrują pierwszy laser na swobodnych elektronach (FEL). Zamiast ośrodka wzmocnienia, FEL wykorzystuje wiązkę elektronów, które są przyspieszane do prędkości bliskiej prędkości światła, a następnie przechodzą przez okresowe poprzeczne pole magnetyczne w celu wytworzenia spójnego promieniowania. Ponieważ ośrodek lasera składa się tylko z elektronów w próżni, FEL nie ma uszkodzeń materiałowych ani problemów z soczewkami termicznymi, które dręczą zwykłe lasery i mogą osiągać bardzo wysokie moce szczytowe.

1977 rok: Zakończenie pierwszej komercyjnej instalacji światłowodowego systemu komunikacji światłowodowej Bell Labs pod ulicami Chicago.

11 października 1977 roku: Gould otrzymuje patent na pompowanie optyczne, które jest używane w około 80% laserów.

1978 rok: LaserDisc trafia na domowy rynek wideo, z niewielkim impetem. Najwcześniejsi gracze używają rurek laserowych HeNe do odczytu mediów, a później wykorzystują diody laserowe na podczerwień.

1978 rok: Po awarii technologii dysków wideo Philips ogłasza projekt płyty kompaktowej (CD).

1979 rok: Gould otrzymuje patent obejmujący szeroki zakres zastosowań lasera.

1981 rok: Schawlow i Bloembergen otrzymują Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za swój wkład w rozwój spektroskopii laserowej.

1982 rok: Peter F. Moulton z Laboratorium Lincolna w MIT opracowuje laser tytanowo-szafirowy, używany do generowania krótkich impulsów w zakresie pikosekund i femtosekund. Laser Ti:sapphire zastępuje laser barwnikowy do przestrajalnych i ultraszybkich zastosowań laserowych.

Październik 1982 roku: Debiut płyty audio CD, spinoff technologii wideo LaserDisc. Fani Billy’ego Joela cieszą się, ponieważ jego album „52nd Street” z 1978 roku jest pierwszym, który ukazał się na CD.

1985 rok: Steven Chu z Bell Labs (amerykański sekretarz ds. energii, 2009-13) i jego współpracownicy używają światła laserowego do spowolnienia i manipulacji atomami. Ich laserowa technika chłodzenia, zwana również „melasą optyczną”, jest wykorzystywana do badania zachowania się atomów, dając wgląd w mechanikę kwantową. Chu, Claude N. Cohen-Tannoudji i William D. Phillips zdobyli za tę pracę Nagrodę Nobla w 1997 roku.

1987 rok: David Payne z University of Southampton w Wielkiej Brytanii i jego zespół wprowadzają wzmacniacze światłowodowe z domieszką erbu. Te nowe wzmacniacze optyczne wzmacniają sygnały świetlne bez konieczności przetwarzania ich najpierw na sygnały elektryczne, a następnie z powrotem na światło, zmniejszając koszty systemów światłowodowych na duże odległości.

1988 rok: Gould zaczyna otrzymywać tantiemy od swoich patentów.

1994 rok: W Bell Labs zostaje wynaleziony pierwszy laser półprzewodnikowy, który może jednocześnie emitować światło o wielu szeroko rozdzielonych długościach fal – laser kaskadowy kwantowy (QC) – przez Jérôme’a Faist’a, Federico Capasso, Deborah L. Sivco, Carlo Sirtoriego, Alberta L. Hutchinsona i Alfreda Y. Cho. Wyjątkowość lasera polega na tym, że cała jego struktura jest wytwarzana w jednym czasie przez technikę wzrostu kryształów zwaną epitaksją wiązki molekularnej. Po prostu zmiana grubości warstw półprzewodnikowych może zmienić długość fali lasera. Dzięki swojej pracy w temperaturze pokojowej oraz zakresom mocy i strojenia, laser QC jest idealny do zdalnego wykrywania gazów w atmosferze.

1994 rok: Pierwsza demonstracja kwantowego lasera punktowego o wysokiej gęstości progowej została przedstawiona przez Mikołaja N. Ledentowa z Instytutu Fizyczno-Technicznego A.F. Ioffe.

Listopad 1996 roku: Pierwszy impulsowy laser atomowy, który wykorzystuje materię zamiast światła, został zaprezentowany na MIT przez Wolfganga Ketterle.

Styczeń 1997 roku: Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars i James S. Speck z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara ogłaszają rozwój lasera z tlenkiem galu (GaN), który emituje jasne światło niebiesko-fioletowe w trybie pulsacyjnym.

W 1997 roku inżynier w Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla (MSFC) w tunelu aerodynamicznym wykorzystuje lasery do pomiaru prędkości i odkształceń gradientowych w 8-calowej zakrzywionej rurze ze złączami i zaworami obrotowymi w teście badawczym napędu zimnego silnika, symulując warunki panujące na wodorowej linii zasilającej X-33. Lasery są używane, ponieważ są nieinwazyjne i nie zakłócają przepływu tak jak sonda. Linia zasilająca dostarcza paliwa do turbo pompy. Celem tego projektu było zaprojektowanie linii zasilającej tak, aby zapewnić równomierny przepływ do turbo pompy. 

Wrzesień 2003 roku: Zespół naukowców – z Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla NASA w Huntsville, Ala., z Centrum Badań Lotów Hugh L. Drydena NASA w Bazie Sił Powietrznych Edwardsa w Kalifornii oraz z Uniwersytetu Alabama w Huntsville – z powodzeniem pilotuje pierwszy samolot napędzany laserem. Samolot, jego rama wykonana z drewna balsa, ma rozpiętość skrzydeł 1,5 m i waży zaledwie 311 g. Jego moc jest dostarczana przez niewidzialny laser naziemny, który śledzi samolot w locie, kierując wiązkę energii na specjalnie zaprojektowane ogniwa fotowoltaiczne, przewożone na pokładzie, aby zasilić śmigło samolotu.

2004 rok: Elektroniczne przełączanie w laserze ramanowskim zostało po raz pierwszy zademonstrowane przez Ozdala Boyraza i Bahrama Jalali z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Pierwszy krzemowy laser ramanowski pracuje w temperaturze pokojowej z 2,5-W szczytową mocą wyjściową. W przeciwieństwie do tradycyjnych laserów, laser ramanowski na bazie czystego krzemu może być bezpośrednio modulowany do przesyłania danych.

Wrzesień 2006 roku: John Bowers i współpracownicy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara oraz Mario Paniccia, dyrektor Laboratorium Technologii Fotoniki firmy Intel Corp. w Santa Clara w Kalifornii, ogłaszają, że zbudowali pierwszy hybrydowy laser krzemowy zasilany elektrycznie przy użyciu standardowych procesów produkcji krzemu. „Przełom może doprowadzić do powstania tanich, terabitowych optycznych przewodów danych wewnątrz przyszłych komputerów” – mówi Paniccia.

Sierpień 2007 roku: Bowers i jego doktorant Brian Koch ogłaszają, że zbudowali pierwszy elektromagnetyczny laser ewolucyjny z blokadą modalną, zapewniając nowy sposób integracji funkcji optycznych i elektronicznych na jednym chipie i umożliwiając nowe rodzaje układów scalonych.

Maj 2009 roku: Na Uniwersytecie Rochester w N.Y., naukowiec Chunlei Guo ogłasza nowy proces, który wykorzystuje femtosekundowe impulsy lasera, aby uczynić zwykłe żarówki wystarczającymi. Impuls laserowy, wytrenowany na żarniku żarówki, zmusza powierzchnię metalu do tworzenia nanostruktur, które sprawiają, że wolfram staje się znacznie bardziej efektywny w promieniowaniu światła. „Proces ten może spowodować, że żarówka 100 W zużyje mniej energii elektrycznej niż żarówka 60 W” – powiedział Guo.

29 maja 2009 roku: Największy i najbardziej energooszczędny laser na świecie, National Ignition Facility (NIF) w Lawrence Livermore National Laboratory w Livermore, Kalifornia, jest dedykowany. W ciągu kilku tygodni system rozpoczyna odpalanie wszystkich 192 wiązek swojego lasera na cele.

Czerwiec 2009 roku: NASA uruchamia Księżycowy Orbiter Rozpoznawczy (LRO). Orbiter Księżycowy na LRO będzie używał lasera do zbierania danych o wysokich i niskich punktach księżyca. NASA wykorzysta te informacje do stworzenia trójwymiarowych map, które pomogą określić lokalizację lodu księżycowego i bezpieczne miejsca lądowania przyszłych statków kosmicznych.

Wrzesień 2009 roku: Lasery przygotowują się do wejścia do domowych komputerów dzięki ogłoszeniu przez Intel technologii światłowodowej Light Peak na Forum Deweloperów firmy Intel. Light Peak zawiera lasery o pionowej wnęce emitujące światło powierzchniowe (VCSEL) i może wysyłać i odbierać 10 miliardów bitów danych na sekundę, co oznacza, że może przesłać całą Bibliotekę Kongresu w 17 minut. Oczekuje się, że produkt zostanie wysłany do producentów w 2010 roku.

Listopad 2009 roku: Międzynarodowy zespół naukowców zajmujących się badaniami aplikacyjnymi demonstruje lasery kompaktowe, wielowiązkowe i o wielu długościach fali emitujące w podczerwieni. Zazwyczaj lasery emitują pojedynczą wiązkę światła o dobrze zdefiniowanej długości fali; dzięki swoim właściwościom wielowiązkowym, nowe lasery mają potencjalne zastosowanie w detekcji chemicznej, monitoringu klimatu i komunikacji. Badania prowadzone są przez Nanfang Yu i Federico Capasso z Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), Hirofumi Kan z grupy Laser w Hamamatsu Photonics i Jérôme Faist z ETH Zürich. W jednym z prototypów zespołu, nowy laser emituje kilka wysoce kierunkowych wiązek o tej samej długości fali blisko 8 µm, co jest funkcją przydatną w interferometrii.

Grudzień 2009 roku: Analitycy branżowi przewidują, że w 2010 roku rynek laserów na całym świecie wzrośnie o około 11%, a łączny przychód osiągnie 5,9 miliarda dolarów.

2010 rok: Jak podano w styczniowym numerze „Nature Photonics”, naukowcy z Uniwersytetu w Konstanz wygenerowali 4,3-fs jednocyklowy impuls światła o długości fali 1,5-µm z lasera światłowodowego z domieszką erbu. Takie krótkie impulsy laserowe mogą przynieść korzyści w dziedzinie metrologii częstotliwościowej, ultraszybkiego obrazowania optycznego i innych zastosowań.

W styczniu 2010 roku Narodowa Administracja Bezpieczeństwa Jądrowego ogłosiła, że NIF z powodzeniem dostarczyła historyczny poziom energii lasera – ponad 1 MJ – do celu w kilku miliardowych częściach sekundy i zademonstrowała docelowe warunki napędowe wymagane do osiągnięcia zapłonu fuzji jądrowej; projekt zaplanowano na lato 2010 roku. Szczytowa moc światła lasera wynosi około 500×, jest wykorzystywana przez USA w danym momencie.

Również w styczniu 2010 roku naukowcy z Northwestern University – pod kierownictwem profesora Manijeh Razeghi – poinformowali o przełomie w wydajności lasera kaskadowego kwantowego, osiągając 53% w porównaniu z poprzednimi najlepszymi, mniej niż 40%. „Ta wydajność – jak powiedział Razeghi – oznacza, że urządzenie wytwarzało więcej światła niż ciepła”. Lasery emitowały światło na poziomie 4,85 µm, w zakresie średniej podczerwieni (od 3 do 5 µm), co jest przydatne do zdalnego wykrywania.

31 marca 2010 roku Rainer Blatt i Piet O. Schmidt oraz ich zespół na Uniwersytecie w Innsbrucku w Austrii zademonstrowali laser jednoatomowy z zachowaniem progowym i bez zachowania progowego poprzez dostrojenie siły sprzężenia pola atomowego.

W artykule opublikowanym 15 lipca 2010 roku w „Journal of Applied Physics” podano, że fizycy z Lawrence Livermore National Laboratory używają ultraszybkich impulsów laserowych do badania podstawowych właściwości materiałów. Za pomocą impulsów laserowych badacze generowali fale uderzeniowe w kowadełku diamentowym, które podnosiły ciśnienie w argonie i innych gazach do 280.000 atmosfer.

2011 rok: Pod kierownictwem Hansa Zogga badacze z ETH Zürich (część Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii) wyprodukowali po raz pierwszy pionowy laser z zewnętrzną powierzchnią wnękową (VECSEL), który działał w środku podczerwieni z prędkością około 5 μm. Ten zakres długości fali jest przydatny do zastosowań spektroskopowych. Potencjał VECSEL zmotywował członków zespołu badawczego do założenia firmy o nazwie Phocone w celu komercjalizacji tej technologii.

2011 rok: Badacze Uniwersytetu Harvarda Malte Gather i Seok Hyun Yun zademonstrowali żywy laser i poinformowali o postępie w czerwcowym wydaniu magazynu „Nature Photonics”. Genetycznie zaprojektowali oni komórki do produkcji nowego materiału – zielonego białka fluorescencyjnego (GFP), substancji, która czyni meduzy bioluminescencyjnymi. Następnie umieścili w rezonatorze optycznym komórkę o średnicy od 15 do 20 µm i przepompowali ją niebieskimi impulsami światła. Komórka została wypuszczona bez uszkodzenia, co otworzyło drzwi do zastosowań medycznych i biofotonicznych.

2011 rok: Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside, prowadzonego przez profesora Jianlina Liu, wyprodukowali lasery falowodowe z tlenkiem cynku i nanowirem. Ich odkrycia pojawiły się w lipcowym wydaniu „Nature Nanotechnology”. Opracowując sposób na stworzenie materiału typu p, zespół zdołał stworzyć diodę p-n junction. Zasilana baterią dioda ta wytwarzała laser nanowirów z ich końcówek. Lasery nanowire mogą być mniejsze i tańsze, o większej mocy i krótszej długości fali niż inne ultrafioletowe lasery półprzewodnikowe z diodą.

2012 rok: Zespół z Uniwersytetu Yale stworzył przypadkowy laser. „Chociaż jest on tak jasny jak tradycyjny laser, źródła te są wykonane z nieuporządkowanych materiałów i wytwarzają emisję o niskiej spójności przestrzennej. Ponieważ ta cecha eliminuje szum lub plamki, laser losowy mógłby korzystać z pełnowymiarowej mikroskopii i cyfrowej projekcji światła” – powiedzieli badacze Brandon Redding, Michael Choma i Hui Cao w kwietniowej pracy „Nature Photonics”.

W lipcu 2012 roku ustanowiono nowy rekord: moc szczytowa przekraczająca 500 bilionów watów. Dostarczony przez 192 wiązki lasera UV w Lawrence Livermore National Laboratory’s National Ignition Facility, 1,85 MJ energii uderzył w cel, który miał zaledwie 2 mm średnicy. Poziom energii umożliwił badanie stanów materii takich jak te, które znajdują się w centrach planet i gwiazd, a także pozwolił na zbadanie syntezy wodoru jako potencjalnego źródła energii. Krótki wybuch energii powielał również warunki panujące wewnątrz nowoczesnego urządzenia jądrowego, dając możliwość weryfikacji symulacji bez faktycznych testów. Poziom energii był o 85% wyższy od osiągniętego w obiekcie w marcu 2009 roku.

W sierpniu 2012 roku laser uderzył w skałę na Marsie. To był łazik Curiosity NASA, który zabrał się do pracy. We wrześniu łazik ruszył na dwuletnią misję. Oprzyrządowanie Curiosity wykorzystywało kryształ Nd:KGW do produkcji światła na 1.067 µm. Następnie światło przeszło przez teleskop i skupiło się w miejscu odległym o 1 do 7 metrów. Powtarzające się impulsy światła generowały smugę światła ze skały, co pozwoliło na zastosowanie laserowej spektroskopii rozpadu i określenie składu skały.

2013 rok: Lasery losowe mają wprawdzie zalety, ale mają też wady. Posiadają one na przykład nieregularny i chaotyczny wzór emisji przestrzennej. Zespół kierowany przez profesora Stefana Rottera z Politechniki Wiedeńskiej opracował schemat kontroli. „Układ ziarnistego materiału w danym laserze determinuje kierunek emisji – zauważyli naukowcy – ponieważ światło odbija się tam i z powrotem pomiędzy cząstkami, w miarę jak ulega wzmocnieniu. Pompowanie materiału w sposób niejednorodny, zgodny z tym układem, może być zatem wykorzystane do ustalenia kierunku emisji, co czyni laser losowy bardziej użytecznym” – o czym naukowcy informowali w lipcowych listach z przeglądu fizycznego.

2013 rok: Impulsy laserowe podróżujące po kablach światłowodowych niosą informacje z całego świata – od transakcji finansowych po kocie filmy wideo. W grudniowym artykule w „Nature Communications”, badacze Camille Brès i Luc Thévenaz z Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) pokazali, jak zmieścić w światłowodzie aż 10 razy więcej impulsów. Modulując lasery, naukowcy wytwarzali impulsy o równej intensywności, dzięki czemu impulsy były prostokątne i mogły zmieścić się w niewielkiej lub żadnej przestrzeni.

2013 rok: Zespół składający się z Benedikta Mayera i innych osób z Uniwersytetu Technicznego w Monachium zademonstrował nanopary laserowe o temperaturze pokojowej, które emitowały w bliskiej podczerwieni. Skonstruowane w konfiguracji rdzeniowej, nanowiry wytwarzały światło i działały jako falowniki, o czym naukowcy informowali w „Nature Communications” w grudniu. Zauważyli oni, że nanoprądy mogą być hodowane bezpośrednio na silikonowych chipach, a plus, ale również wymagają pompowania optycznego – a minus, ponieważ zastosowania mogą wymagać urządzeń z wtryskiem elektrycznym.

2014 rok: Fizycy Jurij Rezunkow i Aleksander Schmidt donieśli w październikowym dokumencie „Applied Optics”, że rakiety mogą uzyskać impuls z laserów. Ablacja laserowa od dawna była proponowana do napędu rakiet. W tej metodzie laser uderza w powierzchnię i tworzy smugę plazmy, która generuje ciąg przy wyjściu z rakiety. Integracja ablacji laserowej z gazowym systemem sterowania, dzięki czemu pióropusz płynie w pobliżu wewnętrznych ścianek statku kosmicznego – dysze statku zwiększają prędkość, z jaką pióropusz wychodzi, zwiększając w ten sposób siłę ciągu i czyniąc technikę bardziej praktyczną.

W listopadzie 2014 roku był gigantyczny skok dla danych. Europejska Agencja Kosmiczna i organizacje partnerskie wykorzystały lasery do stworzenia gigabitowej transmisji pomiędzy satelitą na niskiej orbicie okołoziemskiej a satelitą na orbicie geosynchronicznej – odległość około 45 000 km. Stwierdzono, że w przyszłości projekt może osiągnąć prędkość 7,2 Gb/s. Ponieważ połączenie było szybsze niż wcześniej, dane mogły przepływać między satelitami, a ostatecznie do ziemi w szybszym klipie. Wcześniejszy system mógł nadawać do wyznaczonych stacji naziemnych tylko wtedy, gdy satelita znajdował się w zasięgu. Połączenie z satelitami geosynchronicznymi wyeliminowało te luki.

Zespół z Lawrence Berkeley National Lab zgłosił w grudniowym wydaniu „Physical Review Letters” (w 2014 roku) nowy rekord świata w zakresie kompaktowego lub „stołowego” akceleratora cząstek: 4,25 GeV. Udało się to osiągnąć w 9-centymetrowej rurce, co oznacza, że gradient energii, który przyspieszał elektrony, był 1000× większy niż w tradycyjnych akceleratorach cząstek. Naukowcy wystrzeliwali subpetawatowe impulsy laserowe do plazmy. Zbliżając się do ćwierć miliarda (1015 lub milion miliardów) watów, impulsy energii świetlnej pchały elektrony wzdłuż jak surfer jadący na fali, a więc mieściły się w granicach 0,01% prędkości światła.

27 stycznia 2014 roku zmarł – w wieku 99 lat – dr Charles Hard Townes, którego praca nad stymulowaną emisją doprowadziła do powstania laserów i umożliwiła rozwój przemysłu fotonicznego.

W maju 2015 roku zespół kierowany przez fizyka z Texas A&M University, Brett’a Hokr, dodał do lekkiego, fantastycznego zestawu narzędzi odrobinę przypadkowości. W prezentacji na CLEO 2015 naukowcy opisali losowy laser ramanowski, zdolny do uzyskania szerokopolowego, pozbawionego plamek obrazu, z czasem stroboskopowym wynoszącym około nanosekundy. Testy wykazały, że losowy impuls lasera ramanowskiego trwał kilka nanosekund i miał szerokość widma około 0,1 nm. Wykorzystując te impulsy, badacze stworzyli pełnoklatkowy, pozbawiony plamek obraz mikroskopowy, pokazujący tworzenie się pęcherzyka kawitacyjnego z melanosomów, organelli znalezionych w komórkach zwierzęcych, które są miejscem syntezy, przechowywania i transportu pochłaniającej światło melaniny barwnika.

2015 rok: Badacze Anders Kristensen i inni z Politechniki Duńskiej donieśli w grudniowym artykule z dziedziny nanotechnologii przyrodniczej, że do kodowania danych można użyć druku laserowego, który jest zbyt mały, aby mógł być widoczny dla oka nieuzbrojonego. Wykorzystali oni wiązki laserowe do deformowania kolumn o średnicy 100 nm, powodując, że po oświetleniu kolumny wytwarzają kolory. Naukowcy wykorzystali to do stworzenia 50-µm szerokości reprodukcji „Mona Lisa”, około 10,000× mniejszej od oryginału. „Potencjalne zastosowania obejmowały tworzenie małych numerów seryjnych lub kodów kreskowych i innych informacji” – powiedzieli naukowcy.

2015 rok: Dwie grupy jednocześnie opublikowały prace w „Nano Letters” (University of St Andrews) i „Nature Photonics” (Harvard Medical School) o badaniach z udziałem komórek połykających mikrorezonatory. Te mikroskopijne plastikowe koraliki zatrzymują światło, zmuszając je do wejścia na okrągłą ścieżkę wzdłuż ich obwodu. Gdy światło jest optycznie pompowane przez źródła światła typu nanojoule, rezonatory laserowe nie uszkadzają komórki. Skład spektralny mikrolasera jest różny dla każdej komórki. To – jak zauważyli naukowcy – może umożliwić nowe formy śledzenia komórek, detekcji wewnątrzkomórkowej i obrazowania adaptacyjnego dla tysięcy, milionów i potencjalnie miliardów komórek.

2016 rok: Na Sympozjum Litografii Zaawansowanej SPIE w San Jose w Kalifornii, w lutym, producent narzędzi do litografii półprzewodnikowej ASML ogłosił, że technologia litografii EUV (ekstremalnie ultrafioletowej) wydaje się w końcu gotowa. Po latach rozwoju, w których postęp był opóźniony, ponieważ źródło światła nie było wystarczająco jasne, ASML rzucił swój ciężar na plazmę produkowaną laserowo. Za pomocą tej metody, laser CO2 na podczerwień wystrzeliwuje skoncentrowany impuls w mikroskopijnej kropli stopionej cyny. Po przefiltrowaniu powstałego wybuchu emisji, otrzymano 13,5 nm, czyli EUV, impuls światła. Ta technologia i wynikająca z niej długość fali, znacznie krótsza niż w przypadku laserów UV o długości fali 193 nm, stosowanych w produkcji półprzewodników, są kluczem do dalszego rozwoju produkcji półprzewodników.

2016 rok: Naukowcy z Cardiff University, University College London i University of Sheffield poinformowali w marcowym numerze „Nature Photonics”, że hodują lasery kwantowe na krzemie. Lasery te były pompowane elektrycznie, emitowane przy 1300 nm i wykazano, że mogą pracować w temperaturze do 120°C przez 100 000 godzin. Celem – według zespołu – była ostatecznie integracja fotoniki z elektroniką krzemową.

We wrześniu 2016 roku Laser Guide Star Alliance zdobył trzecie miejsce w konkursie o nagrodę Bertholda Leibingera za innowacje w 2016 roku. Nowoczesne teleskopy wykorzystują optyczną korekcję czoła fali, aby pozbyć się drgań atmosferycznych, które powodują mruganie gwiazd. Rezultatem jest zdolność do widzenia, jak również wszystko, co można osiągnąć w przestrzeni. Osiągnięcie to wymaga jednak gwiazd przewodników, które są wystarczająco jasne, aby można było wykonać korekcję. Jeśli nie są widoczne żadne gwiazdy przewodnie, to astronomowie tworzą je sztucznie poprzez pobudzenie warstwy sodowej na wysokości około 90 km. W przypadku bardzo dużego teleskopu znajdującego się na pustyni Atacama w Chile, Laserowy Sojusz Gwiazd Przewodników wykorzystał wzmocnienie Ramana do wygenerowania wymaganej długości fali przy znacznie wyższej niż 20 W, co stanowi rekordowy poziom mocy. Zespół wykorzystał lasery diodowe i światłowodowe w ośmioletnim procesie rozwoju.

2017 rok: W lutowym wydaniu Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA w Pasadenie w Kalifornii zauważyło, że lasery mogą nadać komunikacji kosmicznej „szerokopasmowy” moment. Od zarania ery kosmicznej, radio jest standardowym sposobem komunikacji. Przekłada się to, w najlepszym wypadku, na połączenia, które działają z kilkoma megabitami na sekundę. Na przykład statek kosmiczny krążący wokół Marsa, osiąga maksymalną prędkość transmisji radiowej 6-Mb/s. Laser mógłby zwiększyć tę prędkość do około 250 Mb/s. Lasery są jednak narażone na zakłócenia pochodzące od chmur, wymagają bardziej precyzyjnego wycelowania, a do ich obsługi potrzebna jest infrastruktura naziemna. Misje mające na celu uruchomienie w 2019 i 2023 r. przetestują tę technologię, pomagając ustalić, czy lasery mają przyszłość w komunikacji kosmicznej.

2017 rok: Badacze z Uniwersytetu St. Andrews, Uniwersytetu w Wurzburgu i Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie stworzyli laser polarytonowy na bazie fluorescencyjnych białek. Poprzednie lasery polarytonowe musiały być chłodzone do temperatury kriogenicznej, ale te nowe lasery były oparte na zielonym białku fluorescencyjnym, czyli na tym, co sprawia, że meduza emituje jasne zielone światło. „Cząsteczka – jak powiedzieli naukowcy – była właściwym rozmiarem, aby osiągnąć optymalną równowagę pomiędzy nietraceniem energii i hartowaniem a zdolnością do wyciskania jak największej ilości cząsteczek do komórek emitujących światło meduzy. Nowy laser mógł być biokompatybilnym, bioimplantowalnym źródłem światła” – mówili. Naukowcy relacjonowali swoją pracę w numerze „Science Advances” z 16 sierpnia.

2018 rok: W lipcu system laserowy Lawrence Livermore National Laboratory’s National Ignition Facility ustanowił nowy rekord: 2,15 MJ. Był on o ponad 10% wyższy od poprzedniego rekordu ustanowionego w marcu 2012 roku.

W sierpniowym (2018 rok) artykule „Optica” naukowcy z NIST (National Institute of Standards and Technology) pokazali, że komercyjne lasery o szerokim zakresie działania mogą dostarczać trójwymiarowe obrazy obiektów, które stopiły się w pożarze. Zespół NIST zmierzył trójwymiarowe powierzchnie na kawałkach czekolady i plastikowej zabawce z dokładnością do 30 µm z dwóch metrów. Potencjał precyzyjnego i bezpiecznego pomiaru płonących konstrukcji w momencie ich zapadania się mógłby być przydatny w zrozumieniu procesu niszczenia i późniejszej rekonstrukcji tego, co się stało.

Lasery losowe mogą być mniej przypadkowe w przyszłości ze względu na technikę manipulacji nanoskalą opisaną we wrześniowym (2018 rok) artykule opublikowanym w „Nature Communications”. Zespół z fińskiego Uniwersytetu Technicznego w Tampere, Case Western Reserve w Ohio, i inni pokazali, że wyjście z lasera losowego opartego na ciekłokrystalicznym medium może być kierowane sygnałem elektrycznym. Ta zdolność sterowania, jak zauważyli naukowcy, przybliżyła lasery losowe do praktycznych zastosowań.

Naukowcy z Szanghajskiego Zakładu Superintense Ultrafast Laser postawili na 10-petawatowy strzał, niemalże podwajając swój własny rekord 5,3 petawata (PW) (5,3 miliona miliardów watów). W artykule opublikowanym w listopadowym (2018 rok) numerze „Optics Letters”, naukowiec Wenqi Li i inni zgłosili znaczący postęp w osiąganiu tego progu, z prawie 340-J mocy wyśrodkowanej na 800 nm. Po sprężeniu do impulsu 21-fs szacowali oni, że moc szczytowa wyniesie 10,3 PW. Celem jest osiągnięcie wartości 100-PW, być może do 2023 roku. Ten poziom mocy byłby na tyle wysoki, że tworzyłby materię z pustej przestrzeni.

2019 rok: Badacze MIT nakreślili sposób wykorzystania laserów w celu dostarczenia szeptów słuchaczom. Naukowcy używali lasera tulowego o długości fali 1,9-µm do wzbudzania cząsteczek wody w pobliżu mikrofonu, który przekazywał sygnał dźwiękowy. Sygnał ten brzmiał mniej więcej tak samo głośno, jak normalna rozmowa. Technika ta może pozwolić na wysyłanie tajnych wiadomości, z potencjalnymi zastosowaniami w wojsku i reklamie. Referat ukazał się w styczniowym wydaniu „Optics Letters”.

2020 rok: Jak informuje NASA, nowa misja MARS 2020 wystartować ma w lipcu tego roku, a jej celem będzie dokładne zbadanie Czerwonej Planety, co ma pomóc późniejszym misjom załogowym. Na wyposażeniu łazika znajdować ma się kilkanaście urządzeń pomiarowych, w tym superlaser o dużej mocy. Laser będzie służył analizie minerałów i składu chemicznego. Będzie w stanie pozyskać próbki z miejsc niedostępnych dla wcześniejszych marsjańskich misji. Duża dokładność pomiarów ma pomóc w odnalezieniu śladów starożytnego życia na Marsie. 

Lasery – to bezapelacyjnie przyszłość rynku!

Z powyższego opisu z całą pewnością wynika, że lasery są przyszłością rynku. Dla branży w której my działamy, najistotniejsze są lasery sektora przemysłowego. Według Yole Developpement wartość światowego rynku laserowego sprzętu produkcyjnego dla przemysłu elektronicznego do 2022 roku (licząc od 2016 roku) rosła będzie średnio o 15% co roku. „Popyt na niego napędzać będą przede wszystkim takie zastosowania jak: wycinanie układów z płytek półprzewodnikowych, drążenie przelotek w PCB HDI i wycinanie w elastycznych PCB. Obecnie najpopularniejszym typem laserów używanych w urządzeniach produkcyjnych w przemyśle półprzewodnikowym oraz obróbce PCB są lasery nanosekundowe. Ich udział w całkowitym rynku wynosi 60%. Zaraz za nimi w rankingu popularności znajdują się lasery pikosekundowe, CO2 oraz femtosekundowe. (…)”

„Na rynku sprzętu laserowego działa kilkudziesięciu producentów, którzy dostarczają urządzenia używane na różnych etapach procesów produkcyjnych w branży półprzewodnikowej w obróbce różnych rodzajów materiałów. Na świecie ogółem takich firm jest ponad trzydzieści. Większość z nich pochodzi z trzech rejonów świata: Azji, Stanów Zjednoczonych oraz Niemiec. Najbardziej branża laserowa jest rozwinięta właśnie w tym ostatnim kraju. (…)”.

Lasery znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach, m.in.: w medycynie, poligrafii, geodezji, meteorologii, telekomunikacji (światłowody), górnictwie, technologii wojskowej, holografii, kulturze, sztuce czy reklamie (jako efekty wizualne) i w wielu, wielu innych. Użycie laserów zrewolucjonizowało spektroskopię atomową i cząsteczkową, i powiększyło dokładność pomiarów stałych atomowych, a co za tym idzie – i uniwersalnych stałych chemicznych. Przyczyniło się to do odkrycia i zbadania niepoznanych wcześniej zjawisk i poskutkowało dynamicznym rozwojem wielu dziedzin nauki. 

Dzisiaj trudno już wyobrazić sobie życie bez lasera, w wielu obszarach jest nieodzownym elementem codzienności. Naukowcy i inżynierowie oczywiście nie poprzestają w rozwoju i badaniach nad uzyskaniem większych mocy i energii promieniowania oraz zwiększeniem sprawności i niezawodności, widząc w tych niezwykłych urządzeniach jeszcze spory potencjał. Żyjemy w dobie ogromnych możliwości i na naszych oczach nieustannie zapisuje się nowa historia rozwoju laserów.

I pomyśleć, że jeszcze kilkadziesiąt lat temu powszechne użycie laserów wydawało się z czymś futurystycznym i odległym. Patrząc z tej perspektywy, dzisiaj śmiało można powiedzieć o laserach w naszej codzienności, że to przyszłość, która już nadeszła…

Sponsorzy generalni

Odsłon: 393

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *