據悉,第一台激光器隻能輸出波長為(wei) 6943埃的激光。實際應用當然希望能有許多種輸出各種波長的激光器供選擇使用,甚至希望激光器象收音機一樣,可以調諧。在1958-1959年許多人提出激光器設計方案時,就已經設想了幾種工作物質。激光器問世以後,很快就形成一個(ge) 普查激光工作物質的熱潮。六十年代前半期,就湧現出各種物態的上百種工作物質,上千條激光譜線。
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二十多年來,研製出的激光器種類數以幹計,通過選擇和淘汰,現在保留下來的性能良好、真正有用的器件有幾十種。到1962年底,固體(ti) 激光工作物質的普查基本結束,其中最重要的是釹離子的發現。這種離子摻在晶體(ti) 和玻璃中可構成很有效的工作物質。敏玻璃激光器1961年11月由斯尼澤研製成功,這是一種大功率脈衝(chong) 器件,目前主要用於(yu) 激光核聚變。1964年4月範尤特製成的紀鋁石榴石激光器,應用很廣,是唯一能在室溫下連續運行的固體(ti) 器件,輸出功率也較大。
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兩(liang) 者的輸出波長都是1.06微米。繼1960年底遠紅外波段的氫氛激光器之後,1962年6月研製出產(chan) 生6328埃的氦氛激光器,它的單色性、方向性和穩定性都很好,而且輸出的是可見光,引起人們(men) 的很大興(xing) 趣。約從(cong) 1962年起,氣體(ti) 工作物質的普查工作活躍起來。惰性氣體(ti) 氬、氪、氙以及許多金屬蒸汽激光器相繼問世。采用1963年秋貝爾實驗室研製成汞離子激光器所提出的新的放電方式,氬離子激光器於(yu) 1964年問世,由於(yu) 它能連續高功率輸出在水中有良好穿透性能的綠光,特別受到重視。
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此外,1964年夏,佩特耳研製成功的在10.6微米處工作的二氧化碳激光器,由於(yu) 輸出大能量和大功率而獲得極迅速的發展。半導體(ti) 作為(wei) 激光工作物質的可能性問題重受到關(guan) 注,1962年9月美國的霍爾首先報道在0.9微米波長處工作的神化像半導體(ti) 激光器研製成功,但由於(yu) 其方向性和單色性較差,壽命短,而且工作條件苛刻,未能獲得實際應用。直到1970年貝爾實驗室的林嚴(yan) 雄等人研製成功異質結砷化綜激光器,才使半導體(ti) 激光器發展到一個(ge) 新階段。
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這種激光器連續工作,輸出波長為(wei) 0.85微米,正好對應於(yu) 當時製成的低損耗光導纖維的最小損耗波長。從(cong) 此,半導體(ti) 激光器作為(wei) 激光通信的光源,不斷得到改進,現在壽命已超過千萬(wan) 小時。六十年代前期的激光器都隻能輸出分立譜線的激光。激光的可調諧性是在1966年索洛金等人研製成功兩(liang) 種液體(ti) 染料激光器後獲得的。激光輸出的可調諧性對光譜學、非線性光學、光通信,同位素分離等許多科學技術領域有重要意義(yi) ,因此多種可調請激光器發展了起來。半導體(ti) 激光器也具有可調諧的性質。
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1970年巴索夫研製成功第一台準分子激光器,這種集“脈衝(chong) 功率技術”、“原子—分子光譜技術”和“激光技術”之大成而出現的準分子激光器,輸出的波長可在繁外和真空紫外波段調諧,準分子激光器現已發展到很高水平,它們(men) 可以高重複率工作,而且一個(ge) 脈衝(chong) 能輸出102焦耳以上的能量。為(wei) 了得到新的激光譜線,科學家們(men) 除繼續探索新的激光工作物質外,還利用了倍頻、和頻、差頻、參量振蕩等非線性光學方法,大大擴展了激光覆蓋的電磁波譜區域。到1982年,激光輸出的最短和最長的波長已分別達到335埃和2650毫米。
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現在,已有的激光器已基本上能滿足科學技術對激光譜線的需要,不過,也仍然期待著新的激光係統提供具有特殊性能的相幹光。例如,現在還沒有能夠在可見光區域產(chan) 生較大功率的激光器,基礎科學的研究也還需要波長更短的激光器。因此,激光工作者們(men) 還在努力研製新的激光器,向長和短兩(liang) 個(ge) 方向開拓。激光極高的亮度,使軍(jun) 事部門注意到實現“死光武器”的可能性。主要在軍(jun) 方的資助下,大能量激光器件獲得迅速發展。最初人們(men) 著眼於(yu) 固體(ti) 器件,這是由於(yu) 慮到輸出能量大,勢必需要原子密度大。
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不過,固體(ti) 激光器受工作物質製備尺寸的限製,而且摻雜均勻性和光學優(you) 質也因大尺寸而遇到困難,同時,熱損壞和排熱的困難也難以解決(jue) 。雖然玻璃激光器要好些,但也不能根本解決(jue) 問題,而且效率很低。出乎人們(men) 的意料,1964年佩特耳研製出高效率的二氧化碳激光器有較大的能量輸出。1966年二氧化碳激光器輸出功率達1000瓦;1969年將縱向流動的二氧化碳改為(wei) 橫向流動,功率提高到每米2000瓦以上;1968年出現的氣動二氧化碳激光器,連續輸出功率高達60千瓦。
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但氣體(ti) 器件,繼續提高大能量輸出也由於(yu) 排熱困難而受到限製。化學激光器 的研製是發展大能量激光器的另一有效途徑,1964年卡斯被和皮門托耳用閃光光解法得到了在1.30微米處工作的第一台化學激光器。但直到1969年由於(yu) 三項研究——Tal'roze等人關(guan) 於(yu) 放電引發化學反應的化學激光器的研究,斯潘塞等人關(guan) 於(yu) 超聲混合連續波化學激光器和庫爾等人關(guan) 於(yu) “純化學”轉移的化學激光器的研究之後,化學激光器開始得到深入的發展。化學激光器由於(yu) 它的效率高,而且有可能不依靠電網供電而避開了能源的限製,所以在大能量器件上,比固體(ti) 、氣體(ti) 器件更加吸引人。
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