Lazer Tarihi

1917'de Albert Einstein, Max Planck'ın radyasyon yasasını, elektromanyetik radyasyonun soğurulması, kendiliğinden emisyonu ve uyarılmış emisyonu için olasılık katsayılarına (Einstein katsayıları) kavramsal olarak dayanan bir yeniden türetme yoluyla, Zur Quantentheorie der Strahlung (Radyasyonun Kuantum Teorisi Üzerine) adlı makalesinde lazer ve mazer için teorik temelleri atmıştır.

Albert EinsteinMax Planck

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

1928'de Rudolf W. Ladenburg, uyarılmış emisyon ve negatif soğurma fenomenlerinin varlığını doğrulamıştır.

Rudolf W. Ladenburg

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

1939'da Valentin A. Fabrikant, uyarılmış emisyonun "kısa" dalgaları yükseltmek için kullanımını öngörmüştür.

1947'de Willis E. Lamb ve R.C. Retherford, hidrojen spektrumlarında belirgin uyarılmış emisyon bulmuş ve uyarılmış emisyonun ilk gösterimini gerçekleştirmişlerdir.

Willis Lamb

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

1950'de Alfred Kastler (1966 Nobel Fizik Ödülü), iki yıl sonra Brossel, Kastler ve Winter tarafından deneysel olarak doğrulanan optik pompalama yöntemini önermiştir.

Alfred Kastler

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

1951'de Joseph Weber, uyarılmış emisyonları kullanarak bir mikrodalga yükselteci yapma üzerine bir makaleyi, Haziran 1952'de Ottawa, Ontario, Kanada'daki Institute of Radio Engineers Vakum Tüpü Araştırma Konferansı'na sunmuştur. Bu sunumdan sonra RCA, Weber'den bu fikir üzerine bir seminer vermesini istemiş ve Charles Hard Townes ondan makalenin bir kopyasını talep etmiştir.

1953'te Charles Hard Townes ve lisansüstü öğrencileri James P. Gordon ve Herbert J. Zeiger, lazerle benzer prensiplerle çalışan ancak kızılötesi veya görünür radyasyon yerine mikrodalga radyasyonunu yükselten bir cihaz olan ilk mikrodalga yükselteci üretmişlerdir. Townes'ın mazeri sürekli çıkış sağlayamıyordu.

Charles H. Townes

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

Bu arada Sovyetler Birliği'nde Nikolay Basov ve Aleksandr Prokhorov, kuantum osilatörü üzerinde bağımsız olarak çalışıyorlardı ve ikiden fazla enerji seviyesi kullanarak sürekli çıkışlı sistemler sorununu çözdüler. Bu kazanç ortamları, temel seviye değil, uyarılmış bir durum ile daha düşük bir uyarılmış durum arasında uyarılmış emisyonlar salarak popülasyon terslenmesinin korunmasını kolaylaştırabiliyordu. 1955'te Prokhorov ve Basov, daha sonra lazer pompalamanın ana yöntemi haline gelen, popülasyon terslenmesini elde etmek için bir yöntem olarak çok seviyeli bir sistemin optik pompalanmasını önermişlerdir.

Nikolay BasovAlexander Prokhorov

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

1957'de, o zamanlar Bell Labs'te bulunan Charles Hard Townes ve Arthur Leonard Schawlow, kızılötesi lazer üzerine ciddi bir çalışmaya başladılar. Fikirler geliştikçe, kızılötesi radyasyonu terk ederek bunun yerine görünür ışığa odaklandılar. Kavram başlangıçta "optik mazer" olarak adlandırılmıştı.

Arthur Leonard SchawlowCharles H. Townes

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

Eş zamanlı olarak, Columbia Üniversitesi'nde lisansüstü öğrencisi olan Gordon Gould, uyarılmış talyumun enerji seviyeleri üzerine bir doktora tezi üzerinde çalışıyordu. Gould ve Townes karşılaştıklarında, genel bir konu olarak radyasyon emisyonu hakkında konuştular; sonrasında, Kasım 1957'de Gould, açık bir rezonatör (daha sonra temel bir lazer cihazı bileşeni) kullanmak da dahil olmak üzere "lazer" için fikirlerini not etti.

Gordon Gould

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

1958'de Bell Labs, önerdikleri optik mazer için patent başvurusunda bulundu; Schawlow ve Townes, teorik hesaplamalarının bir taslağını Physical Review'a sundular ve bu çalışma aynı yıl 112. Cilt, 6. Sayı'da yayımlandı.

1958'de Prokhorov, bağımsız olarak açık bir rezonatör kullanmayı önermiştir; bu, fikrin (SSCB'de) ilk yayımlanan görünümüdür. Başka bir yerde, ABD'de, Schawlow ve Townes, Prokhorov'un yayınlarından ve Gould'un yayımlanmamış lazer çalışmalarından habersiz bir şekilde açık rezonatörlü bir lazer tasarımında anlaşmışlardı.

Alexander Prokhorov

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

1959'daki bir konferansta Gordon Gould, LASER terimini The LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER, Radyasyonun Uyarılmış Emisyonu ile Işık Yükseltilmesi) adlı makalede yayımladı.

Gould'un notları, spektrometri, interferometri, radar ve nükleer füzyon gibi bir lazer için olası uygulamaları içeriyordu. Fikri geliştirmeye devam etti ve Nisan 1959'da bir patent başvurusunda bulundu.

ABD Patent Ofisi, 1960 yılında Gould'un başvurusunu reddetti ve Bell Labs'e bir patent verdi.

16 Mayıs 1960'ta Theodore H. Maiman, Columbia Üniversitesi'nden Townes, Bell Labs'ten Arthur Schawlow ve TRG (Technical Research Group) şirketinden Gould'un da aralarında bulunduğu birçok araştırma ekibinin önünde, Malibu, Kaliforniya'daki Hughes Araştırma Laboratuvarları'nda ilk çalışan lazeri çalıştırdı. Maiman'ın işlevsel lazeri, 694 nanometre dalga boyunda kırmızı lazer ışığı üretmek için flaş lambasıyla pompalanan sentetik bir yakut kristali kullandı. Cihaz, üç seviyeli pompalama tasarım şeması nedeniyle yalnızca darbeli çalışmaya uygundu.

Theodore Maiman

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

Aynı yılın ilerleyen zamanlarında İranlı fizikçi Ali Javan, William R. Bennett ve Donald Herriott, kızılötesi bölgede sürekli çalışabilen helyum ve neon kullanarak ilk gaz lazerini inşa ettiler (ABD Patenti 3,149,290). Daha sonra Javan, 1993 yılında Albert Einstein Ödülü'nü aldı. Basov ve Javan, yarı iletken lazer diyot kavramını önerdiler.

Ali Javan

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

1962'de Robert N. Hall, galyum arsenitten yapılmış ve spektrumun yakın kızılötesi bandında 850 nm'de ışınım yapan ilk lazer diyot cihazını gösterdi. Aynı yılın ilerleyen zamanlarında Nick Holonyak, Jr., görünür ışınım yapan ilk yarı iletken lazeri gösterdi. Bu ilk yarı iletken lazer yalnızca darbeli ışın modunda ve sıvı azot sıcaklıklarına (77 K) soğutulduğunda kullanılabiliyordu.

Nick Holonyak Jr.Nick Holonyak Jr.

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

Townes, aralarında Niels Bohr, John von Neumann ve Llewellyn Thomas'ın da bulunduğu birçok seçkin fizikçinin, maserin Heisenberg'in belirsizlik ilkesini ihlal ettiğini ve bu nedenle çalışamayacağını savunduğunu bildirmektedir. Isidor Rabi ve Polykarp Kusch gibi diğerleri ise bunun pratik olmayacağını ve çabaya değmeyeceğini düşünüyorlardı. 1964 yılında Charles H. Townes, Nikolay Basov ve Aleksandr Prokhorov, "maser-lazer prensibine dayalı osilatörlerin ve amplifikatörlerin yapımına yol açan kuantum elektroniği alanındaki temel çalışmaları nedeniyle" Nobel Fizik Ödülü'nü paylaştılar.

Niels BohrJohn von NeumannLlewellyn ThomasCharles H. TownesNikolay BasovAlexander Prokhorov

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

1970 yılında, SSCB'den Zhores Alferov ile Bell Telefon Laboratuvarları'ndan Izuo Hayashi ve Morton Panish, heterojunction yapısını kullanarak oda sıcaklığında sürekli çalışan diyot lazerleri bağımsız olarak geliştirdiler.

Zhores Alferov

Hikaye Anlatıcıda Devam Et

Lazer tarihinin ilk dönemlerinden bu yana, lazer araştırmaları, aşağıdakiler dahil olmak üzere farklı performans hedefleri için optimize edilmiş çeşitli geliştirilmiş ve özelleşmiş lazer türleri üretmiştir: - yeni dalga boyu bantları - maksimum ortalama çıkış gücü - maksimum tepe darbe enerjisi - maksimum tepe darbe gücü - minimum çıkış darbe süresi - minimum hat genişliği - maksimum güç verimliliği - minimum maliyet Ve bu araştırmalar günümüzde de devam etmektedir.

2015 yılında araştırmacılar, ışığı çinko, kadmiyum, kükürt ve selenyumdan yapılmış, her biri 191 nm'yi kapsayan dalga boylarıyla kırmızı, yeşil ve mavi ışığı değişen oranlarda yayabilen sentetik bir nano tabaka tarafından modüle edilen beyaz bir lazer yaptılar.

2017 yılında TU Delft'teki araştırmacılar bir AC Josephson eklemli mikrodalga lazeri gösterdiler. Lazer süper iletken rejimde çalıştığı için diğer yarı iletken tabanlı lazerlerden daha kararlıdır. Cihaz, kuantum hesaplama uygulamaları için potansiyele sahiptir.

2017 yılında TU Münih'teki araştırmacılar, 200 GHz'e kadar tekrarlama frekansına sahip, faz kilitli pikosaniyelik lazer darbesi çiftleri yayabilen en küçük mod kilitlemeli lazeri gösterdiler.

2017 yılında, Physikalisch-Technische Bundesanstalt'tan (PTB) araştırmacılar, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ile Colorado Boulder Üniversitesi'nin ortak bir enstitüsü olan JILA'dan ABD'li araştırmacılarla birlikte, sadece 10 milihertz hat genişliğine sahip erbiyum katkılı bir fiber lazer geliştirerek yeni bir dünya rekoru kırdılar.