December 1958: Uitvinding van de Laser

Charles Townes

Arthur Schawlow

Zo nu en dan een wetenschappelijke doorbraak optreedt die heeft een revolutionaire impact op het dagelijks leven. Een voorbeeld hiervan is de uitvinding van de laser, die staat voor lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling. Weinig mensen realiseerden zich op het moment van de uitvinding dat het zo ‘ n nuttig (en lucratief) apparaat zou blijken te zijn, maar de laser lanceerde uiteindelijk een nieuw wetenschappelijk veld en opende de deur naar wat vandaag de dag een multi-miljard dollar industrie is.het principe van de laser dateert uit 1917, toen Albert Einstein voor het eerst de theorie van de gestimuleerde emissie beschreef, maar het praktische apparaat heeft zijn wortels in de jaren 1940 en vroege jaren 1950, met name het werk aan microgolfspectroscopie-een krachtig hulpmiddel voor het ontdekken van de kenmerken van een grote verscheidenheid aan moleculen-door natuurkundigen Charles Townes, Arthur Schawlow en anderen, en de daaropvolgende uitvinding van de maser (microgolfversterking door gestimuleerde emissie van straling).na het einde van de Tweede Wereldoorlog was Townes geïntrigeerd door de mogelijkheid om gestimuleerde emissie te gebruiken om gassen te onderzoeken voor moleculaire spectroscopie. Naarmate de golflengte van de microgolfstraling korter werd, werden de interacties met moleculen sterker, waardoor het een krachtiger spectroscopisch hulpmiddel werd. Townes en collega ‘ s van Columbia University demonstreerden een werkende maser in 1953, twee jaar nadat soortgelijke apparaten onafhankelijk werden uitgevonden door onderzoekers aan de Universiteit van Maryland en Lebedev Laboratories in Moskou.Townes realiseerde zich echter dat de golflengten van infrarood en optisch licht, omdat ze korter waren, nog krachtiger instrumenten zouden zijn voor spectroscopie, en noemde het idee om het maser-principe uit te breiden naar kortere golflengten naar Schawlow tijdens een bezoek aan Bell Labs. Schawlow kwam met het idee van het regelen van een set van spiegels, een op elk uiteinde van de holte van het apparaat, om het licht te stuiteren heen en weer, waardoor de versterking van eventuele bundels stuiteren in andere richtingen. Hij dacht dat dit hen in staat zou stellen om de afmetingen zo aan te passen dat de laser slechts één frequentie zou hebben die binnen een bepaalde lijnbreedte kan worden geselecteerd, en dat de spiegelgrootte Zo kan worden aangepast dat zelfs een lichte beweging van de as kan worden gedempt. Hij stelde ook voor om bepaalde vaste stoffen te gebruiken voor de lasers.acht maanden later schreven de twee mannen een paper over de proof of concept voor hun werk, gepubliceerd in het December 1958 nummer van The Physical Review (Vol. 112, No.6, pp. 1940-1949), en kreeg een patent voor de uitvinding van de laser twee jaar later-hetzelfde jaar werd de eerste werkende laser gebouwd door Theodore Maiman bij Hughes Aircraft Company. Townes was een mede-ontvanger van de Nobelprijs 1964 voor de Natuurkunde voor zijn fundamentele werk in kwantumelektronica die de basis van het maser/laser Principe. Schawlow kreeg in 1981 de Nobelprijs voor zijn bijdragen aan de ontwikkeling van laserspectroscopie.hoewel Townes en Schawlow de namen zijn die het vaakst geassocieerd worden met de uitvinding van de laser vanwege hun papier uit 1958 en het daarop volgende patent, hebben vele anderen belangrijke bijdragen geleverd. Misschien is dat de reden waarom de vraag wie de laser echt heeft uitgevonden een vrij omstreden is gebleken, voor een groot deel te wijten aan de inspanningen van Gordon Gould, een wetenschapper aan Columbia en later met Technical Research Group (TRG), om octrooirechten te verdienen op basis van zijn onderzoek notebook. Een vermelding op zijn eerste ideeën voor de laser werd gedateerd en notariseerd November 1957. Gould vocht tientallen jaren, en in 1973 oordeelde het Amerikaanse Hof Van Douane en octrooi beroepen dat het oorspronkelijke patent toegekend aan Schawlow en Townes was te algemeen, en niet genoeg informatie om bepaalde belangrijke onderdelen te creëren. Gould kreeg uiteindelijk patentrechten en ontving zijn vierde en laatste patent op lasers in 1988.hoewel het een opmerkelijke technische doorbraak was, had de laser in zijn beginjaren niet veel praktische toepassingen, omdat hij niet krachtig genoeg was voor gebruik in op straal gebaseerde wapens, en zijn vermogen om informatie door de atmosfeer te verzenden werd ernstig belemmerd door zijn onvermogen om wolken en regen te penetreren. Maar het duurde niet lang voordat onderzoekers de eerste laserwaarnemingssystemen ontwikkelden en de eerste hulpmiddelen voor laserchirurgie.

tegenwoordig zijn lasers alomtegenwoordig in de commerciële markt, gebruikt in CD-spelers, in corrigerende oogchirurgie, tatoeage verwijderen, industriële assemblagelijnen, supermarktscanners, optische communicatie en optische gegevensopslag.verder lezen:

Bromberg, Joan L.,” The Birth of the Laser”, Physics Today, October 1988, pp. 26-33.”A Laser Patent That Upsets the Industry,” Business Week, 24 oktober 1977, blz. 121-130.

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