1960 तक वर्तमान
Germany, U.S. and U.S.S.R.
लेज़र एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन पर आधारित ऑप्टिकल प्रवर्धन की प्रक्रिया के माध्यम से प्रकाश उत्सर्जित करता है। "लेज़र" शब्द "लाइट एम्प्लीफिकेशन बाय स्टिमुलेटेड एमिशन ऑफ रेडिएशन" (विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा प्रकाश का प्रवर्धन) के संक्षिप्त रूप के रूप में उत्पन्न हुआ था। पहला लेज़र 1960 में ह्यूजेस रिसर्च लैबोरेटरीज में थियोडोर एच. मैमन द्वारा बनाया गया था, जो चार्ल्स हार्ड टाउन्स और आर्थर लियोनार्ड शावलो के सैद्धांतिक कार्यों पर आधारित था।
1917 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने मैक्स प्लैंक के विकिरण के नियम को फिर से व्युत्पन्न करके, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अवशोषण, सहज उत्सर्जन और उत्तेजित उत्सर्जन के लिए प्रायिकता गुणांकों (आइंस्टीन गुणांक) के आधार पर अपने शोध पत्र 'ज़ुर क्वांटेंथोरी डेर स्ट्रालुंग' (विकिरण के क्वांटम सिद्धांत पर) में लेज़र और मेज़र के लिए सैद्धांतिक नींव रखी।
1928 में, रुडोल्फ डब्ल्यू. लाडेनबर्ग ने उत्तेजित उत्सर्जन और नकारात्मक अवशोषण की घटनाओं के अस्तित्व की पुष्टि की।
1939 में, वेलेंटाइन ए. फैब्रिकेंट ने "लघु" तरंगों को प्रवर्धित करने के लिए उत्तेजित उत्सर्जन के उपयोग की भविष्यवाणी की।
1947 में, विलिस ई. लैम्ब और आर.सी. रेदरफोर्ड ने हाइड्रोजन स्पेक्ट्रा में स्पष्ट उत्तेजित उत्सर्जन पाया और उत्तेजित उत्सर्जन का पहला प्रदर्शन किया।
1950 में, अल्फ्रेड कास्टलर (भौतिकी में नोबेल पुरस्कार 1966) ने ऑप्टिकल पंपिंग की विधि प्रस्तावित की, जिसकी पुष्टि दो साल बाद ब्रोसेल, कास्टलर और विंटर द्वारा प्रयोगात्मक रूप से की गई।
1951 में, जोसेफ वेबर ने ओटावा, ओंटारियो, कनाडा में जून 1952 की इंस्टीट्यूट ऑफ रेडियो इंजीनियर्स वैक्यूम ट्यूब रिसर्च कॉन्फ्रेंस में माइक्रोवेव एम्पलीफायर बनाने के लिए उत्तेजित उत्सर्जन का उपयोग करने पर एक शोध पत्र प्रस्तुत किया। इस प्रस्तुति के बाद, आरसीए (RCA) ने वेबर से इस विचार पर एक सेमिनार देने के लिए कहा, और चार्ल्स हार्ड टाउन्स ने उनसे शोध पत्र की एक प्रति मांगी।
1953 में, चार्ल्स हार्ड टाउन्स और स्नातक छात्रों जेम्स पी. गॉर्डन और हर्बर्ट जे. ज़ीगर ने पहला माइक्रोवेव एम्पलीफायर बनाया, जो लेज़र के समान सिद्धांतों पर काम करने वाला एक उपकरण था, लेकिन यह अवरक्त या दृश्य विकिरण के बजाय माइक्रोवेव विकिरण को प्रवर्धित करता था। टाउन्स का मेज़र निरंतर आउटपुट देने में असमर्थ था।
इस बीच, सोवियत संघ में, निकोले बासोव और अलेक्जेंडर प्रोखोरोव स्वतंत्र रूप से क्वांटम ऑसिलेटर पर काम कर रहे थे और उन्होंने दो से अधिक ऊर्जा स्तरों का उपयोग करके निरंतर-आउटपुट सिस्टम की समस्या को हल किया। ये गेन मीडिया एक उत्तेजित अवस्था और एक निचली उत्तेजित अवस्था के बीच उत्तेजित उत्सर्जन जारी कर सकते थे, न कि जमीनी अवस्था के बीच, जिससे जनसंख्या व्युत्क्रमण को बनाए रखना आसान हो गया। 1955 में, प्रोखोरोव और बासोव ने जनसंख्या व्युत्क्रमण प्राप्त करने की विधि के रूप में बहु-स्तरीय प्रणाली की ऑप्टिकल पंपिंग का सुझाव दिया, जो बाद में लेज़र पंपिंग की एक मुख्य विधि बन गई।
1957 में, चार्ल्स हार्ड टाउन्स और आर्थर लियोनार्ड शावलो, जो तब बेल लैब्स में थे, ने इन्फ्रारेड लेज़र का गंभीर अध्ययन शुरू किया। जैसे-जैसे विचार विकसित हुए, उन्होंने इन्फ्रारेड विकिरण को छोड़कर दृश्य प्रकाश पर ध्यान केंद्रित किया। इस अवधारणा को मूल रूप से "ऑप्टिकल मेज़र" कहा जाता था।
साथ ही, कोलंबिया विश्वविद्यालय में, स्नातक छात्र गॉर्डन गोल्ड उत्तेजित थैलियम के ऊर्जा स्तरों के बारे में डॉक्टरेट थीसिस पर काम कर रहे थे। जब गोल्ड और टाउन्स मिले, तो उन्होंने एक सामान्य विषय के रूप में विकिरण उत्सर्जन के बारे में बात की; इसके बाद, नवंबर 1957 में, गोल्ड ने "लेज़र" के लिए अपने विचारों को नोट किया, जिसमें एक ओपन रेज़ोनेटर (बाद में एक आवश्यक लेज़र-उपकरण घटक) का उपयोग करना शामिल था।
1958 में, बेल लैब्स ने अपने प्रस्तावित ऑप्टिकल मेज़र के लिए पेटेंट आवेदन दायर किया; और शावलो और टाउन्स ने अपनी सैद्धांतिक गणनाओं की एक पांडुलिपि फिजिकल रिव्यू को प्रस्तुत की, जो उस वर्ष वॉल्यूम 112, अंक संख्या 6 में प्रकाशित हुई।
1958 में, प्रोखोरोव ने स्वतंत्र रूप से एक ओपन रेज़ोनेटर का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया, जो इस विचार का पहला प्रकाशित रूप (यूएसएसआर में) था। कहीं और, अमेरिका में, शावलो और टाउन्स एक ओपन-रेज़ोनेटर लेज़र डिज़ाइन पर सहमत हुए थे - जो स्पष्ट रूप से प्रोखोरोव के प्रकाशनों और गोल्ड के अप्रकाशित लेज़र कार्य से अनजान थे।
1959 में एक सम्मेलन में, गॉर्डन गोल्ड ने 'द लेज़र, लाइट एम्प्लीफिकेशन बाय स्टिमुलेटेड एमिशन ऑफ रेडिएशन' शोध पत्र में लेज़र शब्द प्रकाशित किया।
गोल्ड के नोट्स में लेज़र के लिए संभावित अनुप्रयोग शामिल थे, जैसे स्पेक्ट्रोमेट्री, इंटरफेरोमेट्री, रडार और परमाणु संलयन। उन्होंने इस विचार को विकसित करना जारी रखा, और अप्रैल 1959 में एक पेटेंट आवेदन दायर किया।
अमेरिकी पेटेंट कार्यालय ने 1960 में गोल्ड के आवेदन को खारिज कर दिया और बेल लैब्स को पेटेंट प्रदान किया।
16 मई, 1960 को, थियोडोर एच. मैमन ने ह्यूजेस रिसर्च लैबोरेटरीज, मालिबू, कैलिफोर्निया में कोलंबिया विश्वविद्यालय के टाउन्स, बेल लैब्स के आर्थर शावलो और टीआरजी (टेक्निकल रिसर्च ग्रुप) कंपनी के गोल्ड सहित कई शोध टीमों से आगे निकलकर पहला कार्यशील लेजर संचालित किया। मैमन के कार्यात्मक लेजर ने 694 नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य पर लाल लेजर प्रकाश उत्पन्न करने के लिए फ्लैशलैंप-पंप वाले सिंथेटिक रूबी क्रिस्टल का उपयोग किया। अपने तीन-स्तरीय पंपिंग डिज़ाइन के कारण यह उपकरण केवल स्पंदित (pulsed) संचालन में ही सक्षम था।
उसी वर्ष के अंत में, ईरानी भौतिक विज्ञानी अली जवन, और विलियम आर. बेनेट, और डोनाल्ड हेरियट ने हीलियम और नियॉन का उपयोग करके पहला गैस लेजर बनाया, जो इन्फ्रारेड में निरंतर संचालन में सक्षम था (यू.एस. पेटेंट 3,149,290)। बाद में, जवन को 1993 में अल्बर्ट आइंस्टीन पुरस्कार मिला। बासोव और जवन ने सेमीकंडक्टर लेजर डायोड अवधारणा का प्रस्ताव रखा।
1962 में, रॉबर्ट एन. हॉल ने पहला लेजर डायोड उपकरण प्रदर्शित किया, जो गैलियम आर्सेनाइड से बना था और 850 एनएम पर स्पेक्ट्रम के निकट-इन्फ्रारेड बैंड में उत्सर्जित होता था। उसी वर्ष के अंत में, निक होलोन्यक, जूनियर ने दृश्य उत्सर्जन के साथ पहला सेमीकंडक्टर लेजर प्रदर्शित किया। यह पहला सेमीकंडक्टर लेजर केवल स्पंदित-बीम संचालन में ही उपयोग किया जा सकता था, और जब इसे तरल नाइट्रोजन तापमान (77 K) तक ठंडा किया जाता था।
टाउन्स ने बताया कि कई प्रख्यात भौतिकविदों—जिनमें नील्स बोहर, जॉन वॉन न्यूमैन और लेवेलिन थॉमस शामिल थे—ने तर्क दिया कि मेज़र हाइजेनबर्ग के अनिश्चितता सिद्धांत का उल्लंघन करता है और इसलिए काम नहीं कर सकता है। इसिडोर रबी और पोलिकार्प कुश जैसे अन्य लोगों को उम्मीद थी कि यह अव्यावहारिक होगा और प्रयास के लायक नहीं होगा। 1964 में, चार्ल्स एच. टाउन्स, निकोले बासोव और अलेक्जेंडर प्रोखोरोव ने भौतिकी में नोबेल पुरस्कार साझा किया, "क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में मौलिक कार्य के लिए, जिसने मेज़र-लेज़र सिद्धांत पर आधारित ऑसिलेटर और एम्पलीफायरों के निर्माण का मार्ग प्रशस्त किया"।
1970 में, यूएसएसआर में ज़ोरेस अल्फेरोव, और बेल टेलीफोन लैबोरेटरीज के इज़ुओ हयाशी और मॉर्टन पैनिश ने भी स्वतंत्र रूप से हेटेरोजंक्शन संरचना का उपयोग करके कमरे के तापमान पर निरंतर-संचालन वाले डायोड लेजर विकसित किए।
लेजर इतिहास की शुरुआती अवधि से, लेजर अनुसंधान ने विभिन्न प्रदर्शन लक्ष्यों के लिए अनुकूलित, कई प्रकार के उन्नत और विशेष लेजर प्रकार तैयार किए हैं, जिनमें शामिल हैं: - नई तरंग दैर्ध्य बैंड - अधिकतम औसत आउटपुट पावर - अधिकतम पीक पल्स ऊर्जा - अधिकतम पीक पल्स पावर - न्यूनतम आउटपुट पल्स अवधि - न्यूनतम लाइनविड्थ - अधिकतम पावर दक्षता - न्यूनतम लागत और ये शोध आज भी जारी हैं।
2015 में, शोधकर्ताओं ने एक सफेद लेजर बनाया, जिसका प्रकाश जस्ता, कैडमियम, सल्फर और सेलेनियम से बनी एक सिंथेटिक नैनोशीट द्वारा नियंत्रित होता है, जो अलग-अलग अनुपात में लाल, हरे और नीले प्रकाश का उत्सर्जन कर सकता है, जिसमें प्रत्येक तरंग दैर्ध्य 191 एनएम तक फैली होती है।
2017 में, टीयू डेल्फ़्ट के शोधकर्ताओं ने एक एसी जोसेफसन जंक्शन माइक्रोवेव लेजर का प्रदर्शन किया। चूंकि लेजर सुपरकंडक्टिंग शासन में काम करता है, यह अन्य सेमीकंडक्टर-आधारित लेजर की तुलना में अधिक स्थिर है। इस उपकरण में क्वांटम कंप्यूटिंग में अनुप्रयोगों की क्षमता है।
2017 में, टीयू म्यूनिख के शोधकर्ताओं ने सबसे छोटा मोड लॉकिंग लेजर प्रदर्शित किया जो 200 GHz तक की पुनरावृत्ति आवृत्ति के साथ चरण-लॉक पिकोसेकंड लेजर पल्स के जोड़े उत्सर्जित करने में सक्षम है।
2017 में, फिज़िकालिश-टेक्निशे बुंडेसानस्टाल्ट (PTB) के शोधकर्ताओं ने, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (NIST) और यूनिवर्सिटी ऑफ कोलोराडो बोल्डर के एक संयुक्त संस्थान, JILA के अमेरिकी शोधकर्ताओं के साथ मिलकर, केवल 10 मिलीहर्ट्ज़ की लाइनविड्थ के साथ एक एर्बियम-डोप्ड फाइबर लेजर विकसित करके एक नया विश्व रिकॉर्ड स्थापित किया।
