Prvý laser
V roku 1954 sa podarilo zostrojit prví kvantový generátor. Odtadial je už len krôcik vedúci k laseru. Vedci boli ale natolko zamestnaný maserom, že už nestacili mysliet na konštrukciu lasera. Bolo však treba vyriešit, z konštrukcie maseru dobre známe, dva technické problémy, rezonancní obvod a aktívne prostredie. S tím však už nemohla pomôct rádiotechnika a musela nastúpit optika. Rezonancný obvod používaný pre mikrovlny tu ale nemožno použit. Už vytvorenie rezonátora pre milimetrové vlny je velmi tažké a vytvorenie dokonale vylešteného a postriebreného rezonátoru rozmerom zrovnatelného s vlnovou dlžkou viditelného žiarenia technicky nemožné. Naviac by sa do takýchto rozmerov nevošlo príliš látky aktívneho prostredia a výkon takého zariadenia by bol velmi malý.
Preco ale uzavierat svetlo do kovovej schránky? Ved by bolo možné ho nechat kmitat medzi dvoma rovnobežnými zrkadlami. Taký systém zrkadiel sa nazýva Fabry-Perotov interferometer. Medzi optickým rezonátorom a rezonátorom mikrovln. Je však urcitý rozdiel. Tam je dlžka dutiny približne zhodná s vlnovou dlžkou a vnútri dutiny sa vytvorí stojaté vlnenie. Vedie to k tomu, že v rezonátore kmitá zároven velké množstvo vidov žiarenia, ktoré sa nepatrne líši svojou vlnovou dlžkou a teda aj frekfrenciou. Môžeme teda povedat, že i ked je laserový paprsok kohorentný, skladá z viacerých vln s rôznym kmitoctom.
Systém zrkadiel sa dá u laserov používat dvojtím spôsobom. Ak je v aktívnom prostredí kryštál, stací rovnobežne zbrúsit a vyleštit jeho dve opacne strany. Pre zvýšenie odrazivosti sa môžu plôšky pokryt vrstvickou striebra. Zrkadlá priamo spojené s aktívnym prostredím sa nazývajú vnútorné, ktoré nezávisia na type aktívneho prostredia. Majú tú výhodu, že ich je možné mechanicky nastavovat a že môžeme študovat vlastnosti laserového paprsku priamo vnútri rezonancného obvodu. Pokial používame vnútorné zrkadlá, musíme vylúcit odrazy na koncových stenách kryštálu alebo sklenenej trubice.
Preto bývajú konce trubice ci krištálu zošikmené pod takzvaným Browsterovým uhlom, kde nedochádza k odraze svetla polarizovaného v rovine dopadu. Vnútorné zrkadlá sa väcšinou nepoužívajú rovinné, ale duté kovové, výhodne umiestnené vzhladom ku svojej ohniskovej vzdialenosti. Taký generátor je menej citlivý k malým odchýlkam.
Bolo vypracovaných mnoho teoretických prác zaoberajúcich sa aktívnym prostredím. Objavovali sa návrhy požitia aktívneho prostredia pri výbojoch plynu. V roku 1959 bol navrhnutý princíp polovodicového laseru. Towens, jeden z tvorcov prvého laseru, navrhol pary draslíka. Dalšia otázka sa týkala cerpania energie. Uvažovalo sa o impulzných lampách (fotobleskoch), ci bude ich výkon stacit. To bolo už nutné vyskúšat. Koncom roku 1959 sa zacala pozornost vedcov obracat k rubínu. Rubín je po chemickej stránke oxid hlinitý s prímesou chrómu. Rubín je jeden z najušlachtilejších drahých kamenov. Naštastie bol zaciatkov nášho storocia nájdený spôsob jeho umelého pestovania a darí sa tvorit kryštály rubínu vysokej cistoty o dlžke niekolko decimetrov a priemeru okolo dvoch centimetrov.
Rubín preukazuje fotoluminisenciu. Jeho atómy pohlcujú zelené svetlo a dostávajú sa na metastabilnú energetickú hladinu, kde zotrvávajú niekolko tisícin sekundy. Ked atómy prechádzajú na nižšiu hladinu, vyžarujú charakteristické cervené svetlo. Vezmime si kryštál umelého rubínu, vyleštíme jeho koncové steny, pokryjeme ich tenkou vrstvickou striebra a ožiarime kryštál zeleným svetlom, môžeme ocakávat, že jedným zo zrkadiel prenikne cervený paprsok laserového svetla. Presne to spravil americký fyzik T. Maiman v lete v roku 1960 a stal sa tak tvorcom prvého laseru.
Maimanov laser bol velmi nedokonalý a zdaleka nie tak efektný, ako dnešné lasery. Jeho rubín mal tvar tehlicky o hrane jedného centimetra a dve protilahlé boli postriebrené. Maiman ho pravidelne osvetloval zábleskmi zeleného svetla a zrovnával svetlo, ktoré vychádzalo z okienka v postriebrenej strane so svetlom zo strany bocnej. Pri dostatocne silnom osvetlení sa zacala zužovat cervená spektrálna ciara a jej intenzita zacala narastat. Cervené svetlo vychádzajúce okienkom zacalo byt kohorentné, monochromatické a smerované. V tomto svojom prvom experimente mohol Maiman iba sledovat zužovanie spektrálnej ciary a narastanie jeho intenzity, co bol však neklamný príznak toho, že kryštál zacal laserovat.
Dokonalejším spôsobom bol Maimanov experiment uskutocnený skupinou amerických fyzikov R.I Collinsom, D.F. Nelsonom, A.L Shawlovom, W. Bondom, G. B. Garettem a W. Kaiserom.
Ich rubín mal už dlžku štyroch centimetrov a vyžiarená energia cinila jednu stotinu joulu. Laserový pulz trval niekolko desatín sekundy a výkon tohto laseru bol okolo 100 wattov. Collins so svojimi spolupracovníkmi pozoroval vedla monochromatickosti taktiež priestorové sústredenie svetla do úzkeho kužela s vrcholovým uhlom menším než jeden stupen. Uskutocnil taktiež difrakcný pokus, ktorý preukázal kohorenciu svetelného paprsku.
