Light Amplified by Stimulated Emission of Radiation. Dat is een hele mondvol, maar de afkorting is de afgelopen vijftig jaar van de wetenschap langzaam het dagelijks leven binnengeslopen. De laser begon als een uitvinding waarmee wetenschappers nog weinig raad wisten. Het was het logische gevolg op de uitvinding van de maser, twee jaar eerder. Deze microgolfversterker werd uitgevonden bij het Amerikaanse Bell Labs, destijd één van de grote centra van de toegepaste wetenschap. De maser kon radiosignalen versterken, waardoor hij geschikt was om piepkleine signalen uit de ruimte helder op te vangen. De ontdekkers van de maser, Charles Townes en Arthur Schawlow, dachten al dat er ook een versie van hun vinding met zichtbaar licht te maken zou zijn.
Hoe werkt een laser?
Lawrence Livermore National Security, LLC, and the Department of Energy
Lasers maken gebruik van spontane emissie door atomen. Dat wil zeggen dat atomen die in een hoog-energetische toestand zitten soms een lichtdeeltje uitzenden. In de eerste laser werd die emissie gestimuleerd door een cilindrisch robijnkristal te beschijnen met een puls heel intens licht.
De lichtdeeltjes die uit de atomen in het robijn komen hebben allemaal precies dezelfde kleur en gedragen zich precies hetzelfde. Ze bewegen door het kristal. Aan de ene kant van de cilinder zit een spiegel, aan de andere kant een halfdoorlatende spiegel. Als de lichtdeeltjes andere aangeslagen atomen tegenkomen, maken ze daaruit een nieuw lichtdeeltje vrij. Zo krijg je een waterval aan lichtdeeltjes, die stukje bij beetje ontsnapt door de halfdoorlatende spiegel.
De robijnlaser maakt pulsen van laserlicht: gedurende heel korte tijd wordt een grote hoeveelheid lichtdeeltjes (fotonen) losgemaakt. Tegenwoordig zijn er ook veel lasers die een constante stroom van laserlicht produceren.
Getouwtrek om patenten
Het is niet helemaal duidelijk wie de laser heeft uitgevonden. Townes en Schawlow werkten eraan bij Bell Labs, maar hoewel hun theoretische werk aan de laser erg belangrijk was, bouwden ze de eerste werkende laser niet. Die eer valt waarschijnlijk ten deel aan Theodore Maiman, werkzaam bij Hughes Research Laboratories in Californië. Op 16 mei 1960 demonstreerde hij een robijnlaser. Deze laser maakt korte pulsen coherent laserlicht. Maar later kwam doctoraalstudent Gordon Gould met een door een notaris gedateerde schets van een laser die hij al in 1958 gemaakt zou hebben.
Gordon Gould ging er uiteindelijk, na een juridische strijd van dertig jaar, met het patent op de laser vandoor. Townes won in 1964 de Nobelprijs voor zijn werk aan lasers en masers. Maar de echte hoofdprijs was voor de laser zelf. Na de gepulste kristallaser die als eerste werd gebouwd volgenden nieuwe modellen, die gebruik maken van gas of halfgeleiders om laserlicht te produceren. Naast gepulste lasers kwamen er lasers met een continue straal. Ze geven alle kleuren licht, van ultraviolet tot infrarood. En ze zitten overal in.
Een wereld vol lasers
Een gemiddeld huishouden heeft al snel een half dozijn lasers in huis. In alle cd-spelers zit er één, in diep rood of zelfs infrarood. Ook in dvd-spelers zit een rode laser, en in de moderne Blu-ray-spelers zit een blauwpaarse laser die dankzij zijn korte golflengte veel kleinere details van een schijfje kan aflezen. In de bouwmarkt zijn kleine apparaatjes te koop die een laserstraal uitzenden om afstanden heel precies te meten. Pennetjes die een klein laserstraaltje uitzenden vervangen de aanwijsstok bij presentaties. Sommige computermuizen hebben een piepklein lasertje om te bepalen waar ze heen gaan. En een laserprinter zorgt ervoor dat inktkorrels met superprecisie op de bladzijden die je afdrukt terecht komen.
Buiten de deur kom je nog veel meer lasers tegen. In de supermarkt worden je boodschappen door een laser gescand, zodat de winkel weet wat er verkocht is. Langs de snelweg staan politieagenten die met lasers je snelheid meten. Discotheken sturen laserstralen de lucht in als kleurrijk uithangbord. Iedere grote stad heeft zijn laser gaming centrum, waar je je vrienden kunt besluipen met een lasergeweer. Last van slechte ogen? In één van de vele behandelcentra word je met behulp van goed gerichte lasers in een oogwenk van je afwijking af geholpen. Telecommunicatie gaat bliksemsnel door glasvezelkabels, in de vorm van laserpulsen.
Sinds de ontdekking van de laser zijn er acht Nobelprijzen vergeven aan onderzoek met lasers. De bijzondere lichtbron die in 1960 nog op zoek was naar toepassingen heeft zijn plaats in de wereld veroverd. En daar is hij nog niet mee klaar. De allersterkste laser ter wereld is dit jaar in gebruik genomen, met als doel om kernfusie te bewerkstelligen. Aan de andere kant worden lasers geminiaturiseerd, zodat ze de overdracht van informatie in computers kunnen gaan dragen. Na vijftig jaar lasers is er één ding heel helder geworden: we kunnen niet meer zonder.
Het laatste nieuws over lasers op Kennislink:
Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/laser/index.atom", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}