Laser adalah penemuan besar umat manusia sejak abad ke-20, setelah energi nuklir, komputer, dan semikonduktor. Ia dikenal sebagai "pisau tercepat", "penggaris paling akurat", dan "cahaya paling terang". Pada tanggal 16 Mei 1960, fisikawan Amerika Theodore Maiman menemukan laser pertama di dunia. Untuk pertama kalinya, umat manusia memiliki akses ke sumber cahaya ajaib dengan monokromatisitas yang sangat baik, kolimasi tinggi, dan kepadatan energi yang tinggi. Sejak penemuan laser pertama pada tahun 1960, laser telah banyak digunakan dalam komunikasi, kedokteran, produksi industri, senjata militer, dan bidang lainnya, menjadi teknologi tujuan umum lintas disiplin yang memiliki dampak luar biasa pada penelitian di banyak bidang dan telah mendorong peningkatan efisiensi produksi sosial. Jadi, apa sebenarnya laser itu? Dan bagaimana cara produksinya?
Laser adalah singkatan dari "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", yang berarti amplifikasi cahaya yang disebabkan oleh emisi radiasi yang terstimulasi. Ketika teknologi ini diperkenalkan ke Tiongkok pada tahun 1964, Qian Xuesen menciptakan nama ini untuknya. Dalam penggunaan populer, kata ini juga memiliki nama transliterasi yang cukup mengesankan, "leishe". Sebelum memahami laser, mari kita lihat dulu apa itu cahaya.
Cahaya dihasilkan oleh foton. Pada tahun 1905, Albert Einstein pertama kali memperkenalkan konsep foton dalam makalahnya tentang efek fotolistrik. Foton adalah salah satu partikel dasar penyusun materi. Foton berukuran sangat kecil dan tidak mempunyai massa saat diam. Menurut prinsip mekanika kuantum, ketika sebuah elektron jatuh dari kulit terluar yang berenergi lebih tinggi ke kulit dalam yang berenergi lebih rendah, inti atom yang bersangkutan akan melepaskan foton, sehingga menghasilkan cahaya. Semakin banyak jumlah kulit yang dilewati elektron, semakin besar pula energi fotonnya. Proses ini bersifat reversibel; ketika foton bertabrakan, inti atom menyerap foton tersebut, dan elektron, setelah memperoleh energi, berpindah dari kulit dalam yang berenergi-lebih rendah ke kulit terluar-yang berenergi lebih tinggi.
Ciri khas laser adalah semua fotonnya bergerak bersama dengan panjang gelombang dan fase yang sama. Dalam sistem atom, elektron pada dasarnya bergerak berlapis-lapis. Ketika sebuah atom dipengaruhi oleh lingkungan luarnya, dan elektron berenergi tinggi bertransisi ke tingkat energi yang lebih rendah, terdapat dua fenomena: "emisi spontan" dan "emisi terstimulasi". Laser diproduksi melalui emisi terstimulasi. Sederhananya, laser adalah "radiasi cahaya" yang dipancarkan ketika atom suatu zat "tereksitasi" oleh "sumber pemompaan" tertentu.
Laser adalah perangkat yang menghasilkan sinar laser, terutama terdiri dari sumber pompa, media penguatan, dan rongga resonansi. Sumber pompa adalah sumber eksitasi laser, yang memberikan energi kepada-elektron berenergi rendah untuk merangsangnya ke tingkat energi yang lebih tinggi. Sumber pompa yang umum termasuk eksitasi optik, eksitasi pelepasan gas, eksitasi kimia, dan eksitasi energi nuklir. Rongga resonansi adalah sirkuit antara sumber pompa dan media penguatan, biasanya terdiri dari dua cermin dengan bentuk geometris tertentu dan karakteristik refleksi optik yang digabungkan dengan cara tertentu. Hal ini memungkinkan cahaya yang tereksitasi untuk melakukan perjalanan bolak-balik beberapa kali di dalam rongga, membentuk osilasi yang koheren dan berkelanjutan yang diperkuat, dan juga membatasi frekuensi dan arah berkas cahaya. Media penguatan mengacu pada media kerja yang memperkuat cahaya.
Sejak Einstein mengusulkan emisi terstimulasi pada tahun 1917, para ilmuwan menghabiskan 43 tahun eksplorasi tanpa henti sebelum akhirnya menciptakan laser pertama di dunia pada tahun 1960. Ilmuwan Maiman, dari Hughes Research Laboratories di California, menggunakan lampu flash-intensitas tinggi untuk menerangi batu delima, menarik atom kromium di dalam batu delima untuk memancarkan cahaya merah. Dengan mengebor sebuah lubang di permukaan batu rubi, yang dilapisi dengan cermin reflektif, cahaya merah dapat keluar melalui lubang ini, menghasilkan berkas cahaya merah yang sangat terkonsentrasi dan sempit. Jika pancaran sinar ini diarahkan pada suatu titik, maka bisa mencapai suhu yang lebih tinggi dari permukaan Matahari. Dengan demikian, lahirlah laser-laser rubi-pertama di dunia, dengan panjang gelombang 0,6943 mikrometer. Ini adalah sinar laser pertama yang dihasilkan umat manusia.
