Laser

Un laser crée de la lumière par des actions spéciales impliquant un matériau appelé "milieu à gain optique". L'énergie est introduite dans ce matériau à l'aide d'une "pompe à énergie". Il peut s'agir d'électricité, d'une autre source de lumière ou d'une autre source d'énergie. L'énergie fait passer le matériau dans ce que l'on appelle un état excité. Cela signifie que les électrons de la matière ont une énergie supplémentaire, et qu'après un certain temps, ils perdent cette énergie. Lorsqu'ils perdent cette énergie, ils libèrent un photon (une particule de lumière). Le type de support de gain optique utilisé changera la couleur (longueur d'onde) produite. La libération de photons est la partie "émission stimulée de rayonnement" du laser.

Beaucoup de choses peuvent rayonner de la lumière, comme une ampoule, mais la lumière ne sera pas organisée dans une direction et une phase. En utilisant un champ électrique pour contrôler la façon dont la lumière est créée, cette lumière sera désormais unique, allant dans une seule direction. C'est ce qu'on appelle le "rayonnement cohérent".

À ce stade, la lumière est encore faible. Les miroirs de chaque côté font rebondir la lumière d'avant en arrière, et celle-ci frappe d'autres parties du milieu de gain optique, ce qui fait que ces parties libèrent également des photons, générant plus de lumière ("amplification de la lumière"). Lorsque l'ensemble du milieu de gain optique produit de la lumière, on parle de saturation et cela crée un très fort faisceau de lumière à une longueur d'onde très étroite, que nous appellerions un faisceau laser.

La lumière passe par le milieu entre les deux miroirs qui réfléchissent la lumière dans les deux sens entre eux. L'un des miroirs, cependant, ne réfléchit que partiellement la lumière, ce qui permet à certains de s'échapper. La lumière qui s'échappe constitue le faisceau laser.

Il s'agit d'une conception simple ; le type de support de gain optique utilisé définit généralement le type de laser. Il peut s'agir d'un cristal, par exemple le rubis et un cristal de grenat fait d'yttrium et d'aluminium avec le métal de terre rare mélangé. Les gaz peuvent être utilisés pour le laser en utilisant de l'hélium, de l'azote, du dioxyde de carbone, du néon ou autres. Les grands lasers puissants sont généralement des lasers à gaz. Un laser à électrons libres utilise un faisceau d'électrons et peut être réglé pour émettre différentes couleurs. Enfin, les plus petits lasers utilisent des diodes à semi-conducteurs pour produire la lumière. Ce sont les plus nombreux, utilisés en électronique.

Albert Einstein a été le premier à avoir l'idée de l'émission stimulée qui pourrait produire un laser. À partir de ce moment, de nombreuses années ont été passées à voir si l'idée fonctionnait. Au début, les gens ont réussi à fabriquer des masers et plus tard, ils ont compris comment fabriquer des longueurs d'onde visibles plus courtes. Ce n'est qu'en 1959 que le nom de laser a été inventé par Gordon Gould dans un document de recherche. Le premier laser fonctionnel a été mis au point et exploité par Theodore Maiman aux Hughes Research Laboratories en 1960. De nombreuses personnes ont commencé à travailler sur les lasers à cette époque, et la question de savoir qui obtiendrait le brevet pour le laser n'a été décidée qu'en 1987 (Gould a obtenu les droits).

Les lasers ont trouvé de nombreuses utilisations dans la vie quotidienne ainsi que dans l'industrie. Les lasers se trouvent dans les lecteurs de CD et de DVD, où ils lisent le code du disque qui contient une chanson ou un film. Un laser est souvent utilisé pour lire les codes-barres ou les codes SQR sur les articles vendus dans un magasin, pour identifier un produit et en indiquer le prix. Les lasers sont utilisés en médecine, notamment dans la chirurgie oculaire LASIK, où le laser est utilisé pour réparer la forme de la cornée. Il est utilisé en chimie avec la spectroscopie pour identifier les matériaux, pour savoir de quel type de gaz, de solides ou de liquides quelque chose est fait. Des lasers plus puissants peuvent être utilisés pour couper le métal.

Les lasers sont utilisés pour mesurer la distance de la Lune par rapport à la Terre en réfléchissant sur les réflecteurs laissés par les missions Apollo. En mesurant le temps nécessaire à la lumière pour se rendre sur la Lune et en revenir, nous pouvons déterminer exactement la distance qui sépare la Lune de la Terre.

Les pointeurs laser sont utilisés par les gens pour pointer un endroit sur une carte ou un diagramme. Par exemple, les conférenciers les utilisent. De plus, de nombreuses personnes aiment jouer avec les pointeurs laser. Certaines personnes les ont déjà utilisés pour pointer des avions. C'est dangereux, et c'est également illégal dans de nombreux pays. Des personnes ont été arrêtées et poursuivies pour ce crime.

Les ordinateurs utilisent généralement une souris optique comme périphérique d'entrée. Les pointeurs laser modernes sont trop grands et trop puissants pour cette utilisation, c'est pourquoi la plupart des souris utilisent de petits VCSEL, ou "laser à émission de surface à cavité verticale", à cette fin. Ces lasers sont également utilisés dans les lecteurs de DVD, de CD-ROM et en holographie.