Viktige øyeblikk i lasers første halvdel


Den 6. august 1960 publiserte Hughes Research Laboratories-forsker Theodore Maiman en studie i Nature (pdf) som beskriver hans eksperimenter med "stimulert optisk stråling i rubin". (er en del av Nature Publishing Group.) Med denne undersøkelsen tok han laser-opprinnelig "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" - ut av rike av science fiction og skapte et verktøy som ville forandre verden på måter få mennesker kunne har tenkt på den tiden. Disse

Den 6. august 1960 publiserte Hughes Research Laboratories-forsker Theodore Maiman en studie i Nature (pdf) som beskriver hans eksperimenter med "stimulert optisk stråling i rubin". (er en del av Nature Publishing Group.) Med denne undersøkelsen tok han laser-opprinnelig "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" - ut av rike av science fiction og skapte et verktøy som ville forandre verden på måter få mennesker kunne har tenkt på den tiden.
Disse mulighetene tantalized mange selskaper, inkludert General Motors, Boeing og Raytheon, som hver har eid et stykke Hughes Research Laboratories de siste tiårene. Labbet, etablert av Howard Hughes på 1940-tallet for å gjøre forskning og utvikling for sitt Hughes Aircraft Company, har siden omdøpt HRL Laboratories og er fortsatt eid av GM og Boeing (Raytheon solgte sin eierandel i 2007).
I 1979, Daniel Nyheterma og senere samme år, kom Bob Byren sammen med Hughes Aircraft Company's Laser Engineering Division med håp om å utvikle nye typer lasere og nye måter å bruke teknologien på. Mens Malibu, California-baserte Hughes Research Laboratories var selskapets forskningsarme, ble alt som lovet å ha en praktisk søknad, kommet ned til Hughes Aircraft Company, lokalisert i Culver City, California.
Det amerikanske militæret var på den tiden interessert i laseren for sin evne til å forbedre radaren, lede langdistanse våpen og potensielt tjene som et våpen i seg selv. Imidlertid anerkjente Newsma, nå senior hovedfysiker for Raytheon Space og Airborne Systems (SAS) Optics and Lasers Department, og Byren, hovedtekniker og teknologirektor for elektrooptisk, infrarød og laserteknologi hos SAS, teknologiens potensial i Andre områder, inkludert kommunikasjon, elektronikk og medisin.
Nylig snakket med Nyheterma og Byren om laserens fortid, nutid og fremtid.
[Et redigert transkripsjon av intervjuet følger.]
Var hensikten med å bygge den første laseren for å bevise teorier fremført av Einstein, Planck og andre forskere angående stråling, eller har Hughes-forskerne en mer praktisk anvendelse i tankene?
Nyheterma: Hughes 'og Ted Maimans laserarbeid var en utvikling av MASER [Mikrobølgeforsterkning ved stimulert utslipp av stråling] arbeid fra 1940- og 50-tallet som forsøkte å skape kraftigere mikrobølgekilder for å forbedre ting som radarsystemets evne. [Maiman] jobbet seg opp til laseren [som bruker lyse bølger] som en måte å få enda mer kraft på.
Byren: Med lys, selv om det er noen begrensninger på overføring knyttet til atmosfæriske forhold, opererer du på tre størrelsesordener høyere enn mikrobølger når det gjelder frekvens, med 1000 ganger bedre oppløsning, noe som betyr at du kan pakke 1000 ganger mer informasjon inn i lysbølger enn i mikrobølger. Økningen i frekvens er også en fordel i båndbredde når det gjelder [overføring] -informasjon. Det er hele ideen bak fiberoptikk teknologi.
Så laseren var ikke en løsning på jakt etter et problem, som det har vært sagt tidligere?
Nyheterma: Når laseren var først utviklet, kunne ingen ha muligens tenkt på antall bruksområder vi ser i dag. Kanskje det er virkelig hvor kritikken av teknologien kom fra.
Byren: Det var litt kylling-og-egg. I den populære pressen snakket folk om laservåpen, og da de ikke kom til uttrykk, lurte folk på hva det kunne brukes til. I bakgrunnen jobbet forskerne på dette.
Når hver av dere startet med Hughes i 1979, hva slags laserarbeid gjorde du?
Nyheterma: Jeg ble ansatt for å få inn noen av lasere ut av laboratoriene og inn i produksjonen. En del av dette brukte lasere til å lage rekkeviddefindere eller mål designatorer som soldatene kunne bruke på bakken for å belyse et mål for fly. En lasersøker knyttet til en bombe kan fly inn i belysningen fra laseren. Lasere ble for det meste brukt som sensorer og for presisjonssamfunnsmålretting for å få akkurat det du sikter mot mer nøyaktig.
Byren: Jeg jobbet allerede på dazzlersområdet [som var designet for å være ikke-dødelige våpen som forårsaket midlertidig blindhet eller desorientering]. Derfra gikk jeg videre til laserradar og 3-D laser imaging som kunne brukes til å styre autonome kjøretøy som cruise missiler. Vi kunne bruke en enkelt sensor for å se på den tredimensjonale oversikten over et mål eller objekt av interesse.
Når begynte lasere å bli brukt til mindre dødelige enheter, og hvorfor har bruken deres utvidet seg så sterkt de siste tiårene?
Nyheterma: Andre bruksområder for lasere begynte å ta av i 1970-tallet, sannsynligvis fordi det var mye statlige penger satt inn i teknologien på 1960-tallet for å gjøre kjerneforskningen. Men som forskere likte vi å se på ulike typer applikasjoner. En av de tidlige bruksområder var å ta lasermålrettingsteknologi og bruke den til å lage bilder, [opprinnelsen til det som skulle bli] laserlysshow. I 1974 gjorde de laserskanning av strekkoder. De gjorde tidlig medisinsk arbeid med lasere i 1962. Raytheon utviklet den første lasersveiseren i 1965, noe som var signifikant, ikke bare for sveising, men også for å understreke kraften til lasere og sikkerhetsproblemer fra lasere til regjeringen. Oftalmologi ble en åpenbar bruk av lasere, ved hjelp av lys for å spot-sveise retina i øyet. Du vil ikke kutte øyet fordi det ikke helbreder godt. Også tannlegen bruker lasere til boring. Du kan justere laseren slik at den absorberes av et mørkt hulrom og ikke den hvite i tannen.
Hvilke store gjennombrudd gjorde det mulig for lasere å brukes i så mange andre teknologier, inkludert CD-spillere, medisinsk utstyr og fiberoptikk?
Byren: Den første virkelige revolusjonen var i antall og typer lasere tilgjengelig [til oppfinnere]. Halvlederlaseren [også kalt en laserdiode], utviklet hos General Electric i 1962, tillot at lasere skaleres ned i størrelse til noe veldig lite, som det du finner i dag i en CD-spiller. En annen innovasjon var bruken av en rekke forskjellige typer materialer for å lage forskjellige lasere, enten de er gasslasere, frielektronlasere eller solid-state lasere.
En andre revolusjon var diodpumping, som er når du lagrer energien som brukes til å lage laserstrålen i laserdiodens krystall. Diodepumpe gjorde at du kunne kutte ned mengden strøm som trengs for å betjene laseren, og redusere mengden varme som genereres, noe som kan føre til at laseren beveger seg ut av justeringen. Lasere ble mer bærbare fordi du kunne kjøre dem på batterier i stedet for en større strømkilde.
En tredje revolusjon var fiberlasere, som oppsto i langdistanse fiberoptikkindustrien. Disse linjene inneholder laseren inne i en fleksibel kabel.
Hva er noen av hindringene som forskere prøver å overvinne i utviklingen av neste generasjon lasere?
Nyheterma: Militæret ønsker at hver soldat skal ha en størrelse på en mobiltelefon som de kan bruke til en rekke forskjellige ting, for eksempel å finne avstander nøyaktig, å identifisere objekter på avstand bedre, eller opplysende mål på bakken som kan være ødelagt via ubemannet fly. Utfordringen er å få nok strøm ut av en enhet som er liten til å kjøre laseren lenge nok til å gjøre jobben, der vi prøver å dra nytte av fremskritt i energilagring og batterier laget av datamaskiner og mobiltelefoner. Det er litt av den lave enden. Den høye enden er å sette en laser inn i rommet, hvor den kan observere jorden veldig nøyaktig for å identifisere militære mål, måle endringer i ispakken eller atmosfæren for å observere klimaet og biosfæren, eller til og med for å beskytte mot ballistiske missiler. En av utfordringene er at lasere avhenger, ofte på svært subtile måter, på å ha en atmosfære rundt seg, eller en retning for tyngdekraften, og de blir ofte skadet av den naturlige strålingen i rommet. Til dags dato har lasere blitt bokset opp for å simulere jorden når de lanseres i rommet. Både militæret og NASA vil ha en ekte plasskvalifisert laser som ikke er avhengig av å være i en beskyttet boks.
Byren: En laser [som kan plasseres utenfor jordens atmosfære] krever absolutt en nærmere titt på hvordan du lager laserens forskjellige komponenter og monterer dem, fordi du en gang har satt en laser i rommet, du har en lang vei å gå for å fikse det hvis det bryter.

"Jesu evangeliums ektemann" vist å være ekte i testSecretive Bezos-Funded Group avslører Spacecraft Plan DetaljerGiant Antarctic Ice Shelf Crack truer med å bli et massivt isbergHurtigvoksende hav som er satt for å frigjøre varme inn i atmosfærenNye EPA-bensinregler hjelper presidentens klimagruppeVellykket malariavaksine viser også effektive hos spedbarnForskere lager ny solcelle4 nye innovasjoner for å energisere verden