激光是非常優(you) 秀的光，作為(wei) “最快的刀”和“最準的尺”應用於(yu) 各個(ge) 領域。據說激光照射到30萬(wan) 千米之外的月球上，光斑都不到兩(liang) 千米寬。

激光為(wei) 什麽(me) 有這麽(me) 優(you) 秀的品質?因為(wei) 組成激光的光子就像個(ge) 頭一樣高、訓練有素、紀律嚴(yan) 明的士兵一樣，列隊整齊、步伐一致地向前走，換句話說，激光中的光子很純，它們(men) 的頻率、振動方向和傳(chuan) 播方向都相同。而普通的光，例如太陽光，其光子很雜，且秩序混亂(luan) ，向哪個(ge) 方向，以什麽(me) 姿勢“走”的都有。

激光怎麽(me) 變“白”?

激光似乎天生就是顏色單一、朝一個(ge) 方向傳(chuan) 播的光。而白光是“雜牌軍(jun) ”，各種顏色的光都有。那麽(me) 激光有沒有可能變“白”呢?如果一種光，既是激光，又是白光，同時具有白光和激光的優(you) 秀品質，可以做很多普通激光做不到的事情。

這樣的光會(hui) 存在嗎?分析一下，如果激光的光子們(men) 沒有“個(ge) 頭一樣，步伐一致”，但它們(men) 又“列隊整齊，以同樣的姿勢向同一個(ge) 方向走”，會(hui) 怎麽(me) 樣?也就是光子們(men) 的波長和頻率不同，但振動方向一致，傳(chuan) 播方向也一致。這樣的光應該是白光，也應該具有激光的一些性質。

其實，這樣的光在40年前就出現了!那是在1969年，美國通用電話電子實驗室的兩(liang) 位研究人員用強度非常高、持續時間隻有幾個(ge) 皮秒(1皮秒=10^-12秒)的綠色激光穿過一些特殊的晶體(ti) ，他們(men) 的本意是想觀察晶體(ti) 振動持續的時間，結果卻在晶體(ti) 的另一端觀察到了白激光!

激光為(wei) 何會(hui) 變“白”呢?原來，激光的光子在穿越晶體(ti) 的過程中經曆了奇遇：激光的強度很高時，光子容易碰到晶體(ti) 中原子的電子雲(yun) ，並被電子雲(yun) 拽長;而激光的強度低時，激光光子就不會(hui) 被電子雲(yun) 幹擾。激光器發射的激光強度總是在變化，這樣有的光子就被電子雲(yun) 拽長了，有的卻沒有受到影響，每個(ge) 光子被拽長的程度不同，於(yu) 是激光從(cong) 晶體(ti) 中射出時，光子們(men) 就變成了“個(ge) 頭不同”、也就是波長不同的白激光了。

雖然這些光子的“身材”發生了變化，但它們(men) 還是盡量聽從(cong) 命令，以標準姿勢，列隊整齊地向一個(ge) 方向前進。因此，它們(men) 還算是激光。隻是因為(wei) 它們(men) “有的腿長，有的腿短”，前進距離遠了，受周圍環境的影響不同，傳(chuan) 播方向就會(hui) 受到影響。因此要把白激光投射到月球上，光斑可就不止兩(liang) 千米寬了。

未來的數據傳(chuan) 輸利器

我們(men) 知道，白激光的光子雖然“個(ge) 頭不同，步伐的頻率不同”，但它們(men) 卻都是以同樣的姿勢在一個(ge) 方向上“踏步”的，如果給它們(men) 重新“分隊”，“個(ge) 頭”一樣的在一個(ge) “隊”中，它們(men) 就可以分成很多標準的“方隊”，每個(ge) “方隊”就像單色激光一樣，“個(ge) 頭一樣、步伐一致、列隊整齊”了。因此可以說，白激光相當於(yu) 許多頻率的單色激光“擰”在一起了。

現在的光纖通信，利用的是激光光子振動方向一致的性質，頻率和振動方向一致的光子相遇時，就像兩(liang) 列同樣的水波相遇一樣，能量可以相互抵消或加強，可以把信息轉化為(wei) 光強信號進行傳(chuan) 遞，之後，光強信號再進一步轉換成數字信號。隻是現在用單色激光傳(chuan) 遞信息的速度有限，因為(wei) 一種頻率的光隻能攜帶一種信息。為(wei) 了獲得高速的信息傳(chuan) 遞，目前的做法就是用幾百個(ge) 激光器同時發射激光，不同頻率的激光信號同時穿過光纖，才可以滿足一定的需求，依靠這種方式，兩(liang) 座城市之間典型的光纖通信傳(chuan) 輸速率，隻能達到每秒1萬(wan) 兆比特左右。

而白激光出馬，情況就不同了。大量不同頻率的激光“擰”在一起，相當於(yu) 大量激光器同時發射的激光，每種頻率的激光攜帶信息後同時在光纖中傳(chuan) 播，大大提高了電信數據傳(chuan) 輸速率，達到每秒百萬(wan) 兆比特，甚至十億(yi) 兆比特，這樣就可以很容易滿足全球大容量通信和網絡數據傳(chuan) 輸的需求了。

現在日本的幾個(ge) 研究小組利用白激光，已經實現了每秒百萬(wan) 兆比特的數據傳(chuan) 輸速率，更快的傳(chuan) 輸速率，也是指日可待。

更寬闊的表演舞台

白激光還能在探測大氣環境時大顯身手。例如，空氣中不同的汙染物和懸浮物吸收的是不同頻率的光，例如有的吸收紫外線，有的吸收藍光，有的吸收紅光……如果我們(men) 向高空發射白激光，通過檢測白激光被吸收的情況，就可以知道大氣中含有什麽(me) 樣的汙染物或懸浮物了。

對視網膜、癌細胞等微小結構的觀察，也需要白激光來幫忙。以前用普通激光作為(wei) 光源時，得到的圖像是單顏色的，相當於(yu) 黑白照片，會(hui) 漏掉很多信息。如果采用白激光作為(wei) 光源，我們(men) 將得到一幅彩色圖像，獲得更多的細節信息，也會(hui) 相應提高成像的分辨率。目前采用單色激光，2微米以下的細微結構我們(men) 就看不清了;而采用白激光，我們(men) 可以看清0.5微米左右的細胞內(nei) 部結構，這樣我們(men) 就可以了解細胞更細微的結構了。

白激光還有更大的用途。比如現在最精確的時間——原子時，是用銫原子電子的特定頻率來定義(yi) 的，從(cong) 精確性上看已經很不錯了。但是對於(yu) 光合作用、化學反應的各個(ge) 步驟、視網膜中光子是如何被吸收的……這些事件的持續過程可能隻有幾個(ge) 皮秒或幾個(ge) 飛秒(1飛秒=10^-15秒)，原子時的精度就不夠了。而用已知頻率的白激光做為(wei) 時間的度量工具，可以把精確性從(cong) 原子時的級別提高100倍，一些稍縱即逝的事件就可以研究了。

白激光甚至還可以驗證狹義(yi) 相對論，探測宇宙空間是不是均勻，等等。白激光真是多才多藝!