Сегодня лазеры можно найти практически везде, от телефонных линий до новейших научных исследований, сканеров в супермаркетах и даже игрушек для кошек.
Первый лазерный луч был произведен 16 мая 1960 года в исследовательской лаборатории Хьюза в Малибу, Калифорния, когда Теодор Маймен включил свое устройство размером с кулак, которое высветило яркое красное пятно на фотодетекторе. С тех пор лазеры стали меньше, мощнее и повсеместно используются в современных технологиях.
«Это невидимое колесо. Сейчас мы принимаем это как должное», - сказал Том Баер, исполнительный директор Стэнфордского центра исследований фотоники в Пало-Альто, Калифорния. «Лазер существенно влияет на половину валового внутреннего продукта [США] ».
Лазеры оказали особенно большое влияние на информационные технологии. Отправка данных с использованием оцифрованных лазерных световых сигналов по оптоволокну произвела революцию в передаче данных. IBM Roadrunner, второй по скорости суперкомпьютер в мире, имеет более 45 000 лазеров, используемых для отправки данных через 133 000 процессорных ядер. Точно так же оптоволокно составляет основу Интернета, поскольку почти все данные передаются по оптоволоконным линиям.
«Сейчас вся наша экономическая инфраструктура основана на информации, передаваемой по волоконно-оптическому кабелю с помощью лазеров», - сказал Баер. «Если вы отключите все лазеры, это нанесет вред нашей экономике».
Аналогичным образом пострадали и другие области экономики. Все компакт-диски, DVD и Blu-ray диски используют лазеры для чтения закодированной на них информации. Лазерные резаки и сварочные лазерные аппараты играют важную роль в производстве и обработке товаров. Хирургия глаза Lasik менее инвазивна и болезненна, чем традиционные операции на глазах. Исследователи также думают, что процесс, в котором для сканирования ДНК используются лазеры, будет центральным в будущих технологиях, которые могут дешево расшифровать геном человека.
Однако так было не всегда. В 60-х годах Ирни Д'Хэненс, помощница Маймена, часто называла изобретение «решением проблемы». Продукт фундаментальных исследований, никто не знал, как превратить лазер в практическое применение.
«Прошло много времени, прежде чем это превратилось в нечто большее, чем академический интерес», - сказал Джефф Хехт, автор нескольких книг по истории лазеров и оптики.
Различные исследовательские группы по всему миру соревновались за разработку и создание первого работающего лазера. Вскоре после того, как Маймен завершил работу над своим лазером, исследователи из других лабораторий смогли создать свой собственный. Эти ранние лазеры были достаточно мощными, чтобы пробивать дыры в металле, что вскоре превратилось в небольшую гонку вооружений между различными командами, борющимися за создание самого мощного лазера. Команды измеряли мощность этих первых лазеров на основе количества бритвенных лезвий Gillette, через которые они могли стрелять.
«Поскольку производство этих лазеров стало проще, люди стали использовать их для других целей», - сказал Хехт.
Разработка различных типов лазеров началась вскоре после его изобретения. Исследователи создали лазеры, в которых использовались различные материалы, такие как гелий-неоновый газ, диоксид углерода и полупроводниковые диоды.
Наряду с разработкой новых лазеров начались первые пробные попытки найти коммерческое применение. Первое доказательство концепции, что лазеры можно использовать в медицине, появилось в 1961 году, когда Чарльз Кэмпбелл и Чарльз Кестер использовали лазеры для уничтожения опухоли глаза пациента. В 1965 году Джеймс Рассел разработал первый лазерный компакт-диск, предшественник современных лазерных дисков и компакт-дисков.
Когда небольшие и прочные диодные лазеры стали массово производиться, начиная с 70-х годов, коммерческое применение появилось быстро. Сканер штрих-кода в супермаркете считал цену на пачку жевательной резинки Wrigley в 1974 году. Потребительские лазерные диски появились в 1978 году, а компакт-диски появились двумя годами позже, а в 1988 году был проложен первый трансатлантический оптоволоконный кабель для международных телефонных звонков.
«Я думаю, что лазер произвел революцию в научных исследованиях», - сказал К. Кумар Патель, генеральный директор фирмы Pranalytica, занимающейся лазерной спектроскопией, в Санта-Монике, Калифорния. Патель изобрел первый СО2-лазер в 1963 году. «В наши дни я знаю очень, очень мало научных исследований, в которых лазеры так или иначе не используются», - сказал Патель.
С момента своего изобретения 15 Нобелевских премий по физике использовали лазеры в качестве важнейшего компонента. В 1997 году министр энергетики доктор Стивен Чу - тогда научный сотрудник Стэнфордского университета - был удостоен Нобелевской премии за свою работу с использованием лазеров для оптического улавливания и охлаждения облаков атомов до доли градуса выше абсолютного нуля.
Запуск в прошлом году Национального центра зажигания в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в Калифорнии показывает, как лазеры могут обеспечивать дешевую энергию в будущем. Исследователи надеются создать устойчивую реакцию термоядерного синтеза, направив 192 самых мощных лазера в мире на небольшую гранулу водорода. Количество энергии, которое возникает в результате реакции, должно быть больше, чем то, что потребовалось, чтобы вызвать ее, и исследователи надеются когда-нибудь использовать эту разницу.
«Ученые и инженеры ищут способы сделать что-то лучше и как делать то, чего никогда не делали», - сказал Патель. «Изобретение и развитие лазеров началось как чисто научная деятельность и долгое время оставалось научной деятельностью ... Требуется много времени, чтобы изобретение созрело и внесло свой вклад в общий экономический двигатель страны».
