Lasers

I. Introdução

O laser é um diferente tipo de fonte de luz, com características inteiramente diferentes das outras fontes de luz conhecidas. O princípio básico de sua operação foi desenvolvido primeiro no domínio de microondas, com a invenção do maser, que foi proposto nos primeiros anos da década de 1950, independentemente por Weber e Townes nos Estados Unidos e por Basov e Prokhorov na antiga União Soviética, e foi realizado experimentalmente, pela primeira vez por Townes e colaboradores, em 1954. A palavra “maser” é formada com as iniciais de “Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, que significa “Amplificação de Microondas por Emissão Estimulada de Radiação”. Esquematicamente, o primeiro maser era formado por um feixe nuclear constituído por moléculas de amônia (), é produzido por uma fonte. A molécula pode existir em dois estados, um nível mais baixo, indicado por , e um mais alto, , com uma diferença de energia correspondente a aproximadamente . O feixe passa por um “campo focalizador”, que é um campo elétrico não-homogêneo, o qual deflete os dois estados em sentidos contrários, permitindo separá-los. O feixe de moléculas no estado excitado () penetra numa cavidade ressonante de aproximadamente 24.000 Mcs (microondas). Um campo eletromagnético desta freqüência produz transições de para , através do fenômeno da emissão induzida, ou seja, com emissão de radiação de 24.000 Mcs, que se escoa através de um guia de ondas. Como a radiação emitida está em ressonância, ela própria provoca um aumento da emissão induzida, de forma que há um fenômeno análogo a uma reação em cadeia. O maser permite assim seja amplificar um sinal de freqüência apropriada (daí o seu nome), seja gerar um tal sinal, funcionando como oscilador. A possibilidade de estender esta idéia à região do visível foi primeiro considerado por Schawlow e Townes em 1958. Juntamente com o aperfeiçoamento do “bombeamento óptico”, feito pelo professor A. Klaster e J.