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Le mot «laser» est un acronyme pour l'amplification de la lumière par l'émission stimulée de rayonnement. Un stylo laser a d'abord été démontré en 1960 par Theodore H Maiman travaillant chez Hughes, bien que le terme «laser» ait été inventé pour la première fois par Gordon Gould, de l'Université de Columbia.
Pour comprendre comment l'action laser vert se produit, il faut d'abord considérer la nature atomique de la matière. Un atome se compose d'un noyau central entouré d'un nuage d'électrons. La théorie quantique explique que les électrons des atomes existent dans des états d'énergie discrets et à l'équilibre thermique, ils sont maintenus dans le soi-disant «état fondamental». L'état d'énergie d'un atome peut être modifié par l'émission ou l'absorption d'un photon de rayonnement électromagnétique (lumière). Le nuage d'électrons dans les atomes qui ont absorbé la lumière est appelé existant dans un état d'énergie «excité» ou «niveau supérieur».
Einstein a été le premier scientifique à proposer qu'un atome excité puisse revenir à son état fondamental dans l'un ou l'autre des deux processus, qu'il a qualifiés d'émissions «spontanées» et «stimulées». Les conditions d'émission stimulée et, par conséquent, le fonctionnement au laser rouge, exigent que l'atome excité soit amené à l'émission d'un photon par l'application d'une lumière de même fréquence (longueur d'onde) que celle que la décomposition électronique produira lui-même. Contrairement à l'émission spontanée, le photon émis à la suite de cette stimulation électromagnétique porte la même phase, fréquence, polarisation et direction que celle du rayonnement stimulant. Si l'on considère le cas où tous les atomes ont été excités dans un état d'énergie plus élevé (connu comme une inversion de population), le rayonnement stimulant déclencherait une avalanche de photons stimulés qui sont tous émis en phase et dans la même direction.
Le rayonnement stimulant dans un laser est fourni à la suite d'une réaction au sein d'une cavité optique résonnante. En pratique, une cavité laser est normalement constituée d'un rétroviseur arrière réfléchissant à 100% et d'un rétroviseur avant partiellement réfléchissant (la réflectance partielle est nécessaire pour laisser sortir une lumière du laser tout en fournissant le retour requis pour l'action laser). Lorsqu'il est éclairé (ou "pompé") par une source de rayonnement telle qu'une lampe à éclairer ou un laser à diodes, l'émission à large bande résultant de l'émission spontanée de photons se déplace d'avant en arrière et connaît le gain le plus élevé (amplification) à une fréquence déterminée par la configuration de Le résonateur et les caractéristiques optiques du milieu laser 10000mw. Ce gain conduit à l'apparition de toutes les émissions de photons sur le même, choisi, de transition dans la même direction, et tous avec la même relation de phase. Cette amplification de l'émission stimulée de photons cohérents, presque monochromatiques et unidirectionnels est ce qui définit l'action laser.
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