Измишљен пре више од 60 година, полуводички ласери су темељ многих данашњих технологија, укључујући скенере баркода, оптичке комуникације, медицинско снимање и даљинско управљање.
Могућности ласерске технологије омаловажала је научну заједницу 1960. године када је први пут демонстриран дугорочни ласер. Три америчка истраживачка центара започела је трку да развију прву полуводичку верзију технологије, а да га не знају. Три генералне компаније Електрични истраживачки центар ИБМ-ове ИБМ-а Тхомас Ј. Ватсон и МИТ-ова Линцолн лабораторија - свака је пријавила прву демонстрацију ласера полуводича у року од неколико дана једни друге 1962. године.
Ласер за полуводиче је означен иеее прекретнице у три церемоније, са комеморативном плаком инсталираном за сваки уређај.
Изум ласера изазвао је тросмерни трка
Основни концепт ласера датира из 1917. године, када је Алберт Ајнштајн предложио теорију "стимулисане емисије". Научници су већ знали да би електрони могли спонтано да апсорбују и емитују светлост, али је Ајнштајн мислио да могу да се манипулише да емитују на одређеним таласним дужинама. Инжењери су требали деценијама да своју теорију претвори у стварност.
Крајем 40-их, физичари су радили на побољшању дизајна вакуумских цеви које је америчка војска користила у Другом светском рату да би открила непријатељска авиони појачањем сигнала. Један од њих био је Цхарлес Товнес, истраживач у Белл Лабс у Мурраи Хилл-у, Нев Јерсеи. Предложио је изградњи снажнијег појачала преласком снопа електромагнетних таласа кроз шупљину која садржи молекуле гаса. Талас би подстакао атоме у гасу како би пустио енергију по потпуно истој брзини као и талас, стварајући енергију која би то проузроковала да шупљина остави као снажнији сноп.
1954. године, тада је професор физике на Универзитету Цолумбиа, изумио уређај који је назвао "масерком" (кратак за појачање стимулисане емисије зрачења). Показало се да је то важан прекурсор ласера.
Многи теоретичари су рекли да је Градама да његов уређај никада неће радити, према чланку које је објавио америчко физичко друштво. Једном када је то успело, и други истраживачи су га брзо копирали и започели измишљање варијација, рекао је чланак.
Товнтес и други инжењери Мислили су да могу створити оптичку верзију масер-а који би могао да произведе сноп светлости искориштавајући високу фреквенцију енергије. Такав уређај може произвести сноп снажнији од микроталаса, али би такође произвели греде светлости на разне таласне дужине, од инфрацрвеног на видљиво светло. 1958. године, товне су објавиле теоретски преглед "ласера".
"Невероватно је да су ове три организације на североистоку Сједињених Држава пре 62 године дали су нам све ове могућности и у будућности."
Неколико тимова је радило заједно да би изградила уређај, а у мају 1960. године, Тхеодоре Маиман, истраживача Хугхес истраживачке лабораторије у Малибуу у Калифорнији, саградио је први радни ласерски. Три месеца касније, Маиман је објавио папир у часопису Природи који описује проналазак, лампица са високом напајањем која је засјачала светлост на рубин шипку смештеном између две сребрне површине налик огледали. Светлост коју је произвела осцилирајући рубин флуоресценција у оптичкој шупљини која је формирана површином остварује Ајнштајнов стимулисана емисија.
Основни ласери су сада били стварност. Инжењери су брзо почели да дизајнирају различите моделе.
Многи су вероватно највише били узбуђени због потенцијала полуводичких ласера. Полудски материјали се могу манипулисати да спроведу електричну енергију под правим условима. У суштини, ласери направљени од полуводичких материјала могли би да поставе све компоненте потребне за ласерске изворе и појачале, сочива и огледала у уређаје величине микрометра.
"Ове пожељне својства заробиле су машту научника и инжењера преко дисциплина", према Википедији, историји инжењеринга и технологије.
1962. године пар истраживача је открио да је постојећи материјал одличан ласерски полуводич: Галлиум Арсенид.
Галлиум Арсенид је идеалан материјал за полуводичке ласере
9. јула 1962. године, МИТ Линцолн Лабораторијски истраживачи Роберт Кеиес и Тхеодоре Куист најавили су се пре публике на истраживачком конференцији за државну уређају да развијају експериментални полуводич ласера, ИЕЕЕ колегу Паул В. Јуодавлкис рекао је током говора на ИЕЕЕ прекретницу Откривање церемоније на МИТ-у. Јуодавлкис је био директор квантних информација и интегрисане групе наносистемса на лабораторији МИТ Линцолн.
Ласери у то време нису могли да емитују кохерентан сноп, али рад је брзо напредовао, рекао је Јуодавлкис. Јуодавлкис и Куист је тада запањен публиком: они би могли да покажу, они су рекли да је скоро 100 посто електричне енергије убризгано у семикон у селијумском арсениду да се претвори у светло.
Нико никада раније није учинио такву тврдњу. Публика је била у неверици и њихова неверица је дељена.
"На крају Јуодавлкисовог разговора, члан публике је устао и рекао:" Па, ово крши други закон термодинамике ", рекао је Јуодавлкис.
Публика је избила у смеху. Али физичар Роберт Н. Халл, полуводички стручњак за опште електричне истраживачке лабораторије у Сцхенецтади, Њујорку, угурали су их.
"Боб Халл је изашао и објаснио зашто то није прекршило други закон", рекао је Јуодавлкис. "То је било осећај."
Вишеструки тимови су се развили да развију радни ласерски полуводич, а победник је дошао у року од неколико дана.
Ласери полуводича направљени су од ситних полуводичких кристала суспендованих у стакленој посуди испуњеној течним азотом, што помаже да се уређај охлади.
Дворана се вратила у ГЕ и, инспирисала презентацијама Јуомавлкис и Куистове, постала је уверена да би могао да води тим да створи ефикасан, ефикасан ласерски торбични арсенид. Већ је провео године радећи са полуводичима, измишљајући такозвани "ПИН" диодни исправљач.
Исправљач, који је користио кристале од чистог германима, полуводичка материјала, могао би претворити наизменичну струју у директању струју - кључни развој у чврстом државним полуводичима за пренос напајања.
Ово искуство је убрзало развој полуводичких ласера. Халл и његов тим користили су уређај сличан "ПИН" исправљачу. Изградили су диода ласер који је произвео кохередно светло од кристал галијума, величине ми милиметте у шупљини, у шупљини између два огледала, тако да је светлост више пута одскочила светлост. Новости о проналаску објављене су у 1. новембра 1962. године издавање физичких прегледа.
Као ходник и његов тим су радили, тако да су истраживачи на Ватсон истраживачком центру у Иорктовн Хеигхтс-у, Нев Иорк. Према ЕТВ-у, у фебруару 1962. године, Марсхалл И. Натхан, ИБМ истраживач који је раније радио на галијум-арсениду, добио је задатак од његовог одељења за одјељење: да изгради први ласер Галлиум Арсениде.
Натхан је водио тиму истраживача који су укључивали Виллиам П. Думке, Гералд Бурнс, Фредерицк Х. Диехл и Гордон Расцхер у развоју ласера. Задатак су завршили задатак у октобру и пружили су папир који је нагласио свој рад на примени физичких слова, које је објавило 4. октобра 1962.
На МИТ-овој Линцолн лабораторији, Куист, Јуодавлкис и њихов колега Роберт Реддицк известили су резултате у 5. новембра 1962., питање примењених физичких слова.
Све се то тако брзо догодило да се чланак Њујоршког пута чувело на "запањујућу случајност", примећујући да званичници ИБМ-а нису знали за ГЕ-овог успеха док ГЕ не пошаље позив на позив на конференцију за новинаре.
Све три организације сада је почаствовала ИЕЕЕ за свој рад. "Можда је полуводичка ласери имали свој највећи утицај на област комуникације", написао је чланак ЕТВ-а. "Сваки секунди, полуводичка ласери тихо кодирају збир људског знања у светлост, омогућавајући му да се дели готово одмах преко океана и простора."
Портпарол МИТ-а је рекао да су МИ постигли свој успех "неколико дана или недељно" пре сопственог тима. И ИБМ и ГЕ су се пријавили за америчке патенте у октобру, а обоје су на крају одобрени.
На церемонији лабораторије Линцолн Гиоударкис је истакао да сваки пут када се "упути телефонски позив" или "Гоогле Силли Цат Видеос", користите полуводичко ласер.
"Ако погледамо шири свет", рекао је ", рекао је" Семицондуцтор ласер је заиста један од темеља у доба информација ".
Говор је завршио са цитатом из чланака часописа из 1963. године: "Ако је свет морао да бира између хиљада различитих телевизијских програма, само неколико диода са њиховим ситним инфрацрвеним гредама могло би да одабере све истовремено."
Био је то "Пресудност полуводичких ласера", рекао је Гиоударкис. "Невероватно је што су ове три организације на североистоку пре 62 године дали све ове могућности сада и у будућности."
Генерал Елецтриц, Тхе Ватсон Ресеарцх Центер, а Линцолн Лаборатори сада приказују плакете у част технологије. Они читају:
У јесен 1962. године, прве демонстрације полуводичких ласера је пријавила биљке Генерал Елецтриц Сцхенецтади и Сирацусе биљке, ИБМ-ов истраживачки центар Тхомас Ј. Ватсон и МИТ-ова лабораторија за Линцолн. Мањи од зрна пиринча, покреће се директном тренутном ињекцијом, а са таласним дужинама ујутро од ултраљубичастих до инфрацрвених, полуводичких ласера је свеприсустних у модерним комуникацијама, складиштењу података и прецизним мерним системима.
