Wie heeft de laser uitgevonden?

Fysici hadden generaties lang gewerkt aan het beheersen van steeds kortere golflengten. Na radio (meter) en radar (centimeter, dan millimeter), zou de logische volgende stap ver-infraroodgolven zijn.

Masers waren bescheiden bruikbaar geweest, meer voor wetenschappelijk onderzoek dan voor militaire of industriële toepassingen. Slechts een paar wetenschappers dachten dat een infrarood-maser belangrijk zou kunnen zijn en vroegen zich af hoe ze er een konden maken. Infraroodstralen konden niet zoals radar worden gemanipuleerd en waren zelfs helemaal moeilijk te beheren.

Townes dacht intensief na over de problemen. Toen hij op een dag in 1957 de vergelijkingen voor het versterken van straling bestudeerde, realiseerde hij zich dat het gemakkelijker zou zijn om dit te laten gebeuren met zeer korte golven dan met ver-infraroodgolven. Hij kon over het verre infrarode gebied springen naar de al lang bekende technieken voor het manipuleren van gewoon licht. Townes besprak het met zijn collega, vriend en zwager Arthur Schawlow.

Schawlow vond de sleutel - plaats de atomen die je wilde stimuleren in een lange, smalle holte met spiegels aan elk uiteinde. De stralen zouden heen en weer naar binnen pendelen, zodat er meer kansen zouden zijn voor het stimuleren van atomen om uit te stralen. Een van de spiegels zou slechts gedeeltelijk verzilverd zijn, zodat een deel van de stralen eruit zou kunnen lekken. Deze opstelling (het Fabry-Pérot etalon) was bekend bij generaties optica-onderzoekers.

Dezelfde regeling trof ondertussen Gordon Gould, een afgestudeerde student aan de Columbia University die het probleem met Townes had besproken. Voor zijn afstudeeronderzoek werkte Gould al met het "pompen" van atomen naar hogere energietoestanden zodat ze licht zouden uitzenden. Terwijl Gould zijn ideeën uitwerkte en speculeerde over alles wat je kon doen met een geconcentreerde lichtstraal, realiseerde hij zich dat hij iets ver voorbij de veelbesproken "infrarood maser" realiseerde. In zijn notitieboekje noemde hij het nog uit te vinden apparaat vol vertrouwen een LASER (voor lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling).

Gould, Schawlow en Townes wisten nu hoe ze een laser moesten bouwen - in principe. Om echt te bouwen zou je meer ideeën en veel werk nodig hebben. Sommige ideeën waren al in de hand. Andere natuurkundigen in verschillende landen, met als doel betere masers te bouwen, hadden verschillende ingenieuze schema's bedacht om energie in atomen en moleculen in gassen en vaste kristallen te pompen. In zekere zin waren ook zij de uitvinders van de laser. Zo waren vele anderen duidelijk terug naar Einstein.

De patentoorlog

In 1957 besprak Townes enkele ideeën over het pompen van lichtenergie in atomen met Gordon Gould, een afgestudeerde student die op dezelfde manier had nagedacht. Gould was bang dat hij zou worden gegrepen en schreef zijn ideeën voor de goede orde op.

Hij ontwikkelde nog veel meer ideeën over hoe lasers konden worden gebouwd en gebruikt, en in april 1959 diende hij patentaanvragen in bij zijn werkgever, het hightech onderzoeksbureau TRG.

Negen maanden eerder hadden Schawlow en Townes een octrooi aangevraagd namens Bell Laboratories, dat Schawlow als medewerker in dienst had en Townes als consultant.

Toen het Bell-patent werd verleend, klaagde Gould een rechtszaak aan en beweerde dat hij de eerste was die het apparaat bedacht. De komende dertig jaar woedden juridische strijd. Als Goulds patenten geldig waren, zou iedereen die een laser heeft gebouwd of gebruikt hem geld schuldig zijn - en hoe langer de patenten onbeslist waren, hoe waardevoller ze werden naarmate de laserindustrie groeide. In 1987 begonnen Gould en zijn geldschieters nederzettingen te winnen. Een van de grootste patentoorlogen in de geschiedenis was voorbij.

De historische vraag hoe krediet moet worden toegekend aan het uitvinden van de laser, blijft controversieel. De meeste ideeën zijn door iemand gepatenteerd, maar dat zegt weinig over hoe de ideeën eigenlijk zijn.