December 1958: találmány a lézer

Charles Townes

Arthur Schawlow

időnként tudományos áttörés történik, amely forradalmi hatással van a mindennapi életre. Ennek egyik példája a lézer találmánya, amely a sugárzás stimulált kibocsátásával történő fényerősítést jelenti. A találmány idején kevesen vették észre, hogy ilyen hasznos (és jövedelmező) eszköznek bizonyul, de a lézer végül új tudományos területet indított el, és megnyitotta az ajtót a mai több milliárd dolláros ipar számára.

az elv A lézer nyúlik vissza, hogy 1917-ben, mikor Albert Einstein első leírt elmélete stimulált emisszió, de a gyakorlati eszköz gyökerei az 1940-es években, majd 1950-es évek elején, különösen a munka mikrohullámú sütő spektroszkópia-egy hatékony eszköz felfedezni thecharacteristics különféle molekulák-fizikusok által Charles Townes, Arthur Schawlow mások, a későbbi találmány a maser (mikrohullámú sütő hangerősítő által stimulált-kibocsátás, sugárzás).

A második világháború befejezése után Townes-t izgatta az a lehetőség, hogy stimulált kibocsátást alkalmazzanak a gázok molekuláris spektroszkópiához való szondázására. Ahogy a mikrohullámú sugárzás hullámhossza rövidebbé vált, a molekulákkal való kölcsönhatása erősebbé vált, így erősebb spektroszkópiai eszköz lett. Townes és kollégái a Columbia Egyetemen 1953-ban mutattak be egy működő masert, két évvel azután, hogy hasonló eszközöket önállóan találtak fel a Marylandi Egyetem és a Moszkvai Lebedev laboratóriumok kutatói.

Azonban Townes rájött, hogy a hullámhosszú infravörös-optikai fény, mert rövidebb, lenne még erősebb eszközök spektroszkópia, valamint említette azt az elgondolást, hogy a maser elv, hogy a rövidebb hullámhosszú, hogy Schawlow, míg a látogató az utóbbi a Bell Labs. Schawlow azzal a gondolattal jött létre, hogy tükröket rendez, amelyek az eszköz üregének mindkét végén vannak, hogy oda-vissza ugrálják a fényt, ezáltal kiküszöbölve a más irányba pattogó gerendák erősítését. Azt hittem, hogy ez lehetővé tenné számukra, hogy állítsa be a méretek, így a lézer csak egy frekvencia, amely lehet kijelölni egy adott vonal szélesség, hogy a tükör méretét lehet beállítani, hogy még enyhe le tengely mozgás lehet csillapított. Azt is javasolta, hogy bizonyos szilárdtest-anyagokat használjanak a lézerekhez.

nyolc hónappal később, a két férfi írt egy papírt a proof of concept munkájukhoz, megjelent a decemberi 1958 számában a Fizikai felülvizsgálat (Vol. 112, No.6, pp. 1940-1949), két évvel később szabadalmat kapott a lézer találmányára-ugyanebben az évben az első működő lézert Theodore Maiman építette a Hughes Aircraft Company-nál. Townes az 1964-es fizikai Nobel-Díj társszerzője volt a kvantumelektronikában végzett alapvető munkájáért, amely a maser/laser elv alapját képezte. Schawlow elismerése sokkal később jött; megosztotta az 1981-es Nobel-díjat a lézerspektroszkópia fejlesztéséhez való hozzájárulásáért.

míg a Townes és a Schawlow az 1958-as papírjuk és későbbi szabadalmuk miatt a lézer feltalálásához leggyakrabban társított nevek, számos más fontos hozzájárulást tett. Talán ezért az a kérdés, hogy ki találta fel a lézert, meglehetősen peresnek bizonyult, nagyrészt Gordon Gould, a Columbia tudósa, majd később a műszaki kutatócsoport (TRG) erőfeszítéseinek köszönhetően, hogy kutatási jegyzetfüzete alapján szabadalmi jogokat szerezzen. A lézerrel kapcsolatos kezdeti elképzeléseiről szóló bejegyzést 1957 novemberében keltezték és közjegyzővel hitelesítették. Gould évtizedekig harcolt, és 1973-ban az amerikai vám-és Szabadalmi Bíróság kimondta, hogy a Schawlow-nak és Townes-nak odaítélt eredeti szabadalom túl általános, és nem szolgáltatott elegendő információt bizonyos kulcsfontosságú elemek létrehozásához. Gould végül szabadalmi jogot kapott, 1988-ban megkapta negyedik és végleges lézerszabadalmát.

bár figyelemre méltó technikai áttörés volt, korai éveiben a lézernek nem volt sok gyakorlati alkalmazása, mivel nem volt elég erős a gerenda alapú fegyverzetekben való felhasználáshoz, és az információ atmoszférán keresztüli továbbításának képességét súlyosan akadályozta a felhők és az eső behatolásának képtelensége. De nem tartott sokáig, amíg a kutatók kifejlesztették az első lézeres megfigyelő rendszereket és az első lézeres sebészeti eszközöket.

Ma, lézerek, amelyek mindenütt a kereskedelmi piacon, használt CD-lejátszó, a korrekciós műtét szem, tetoválás eltávolítás, ipari futószalag, szupermarket szkenner, optikai kommunikáció, valamint optikai adattároló.

további olvasmányok:

Bromberg, Joan L., “A lézer születése”, fizika ma, 1988. október, 26-33.

“A Laser Patent That Upses the Industry,” Business Week, 24 October 1977, PP.121-130.

Hecht, Jeff, “Winning the Laser Patent War,” Laser Focus World, December 1994, PP.49-51.