激光器是20世紀以來繼核能、電腦、半導體(ti) 之後,人類的又一重大發明,其產(chan) 生的激光輻射被稱為(wei) “最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”。現如今,在醫療、軍(jun) 工、通信等各個(ge) 領域,都有激光器存在的身影。
激光器的發明,傾(qing) 注了無數科學家的努力與(yu) 艱辛。
早在1917年,愛因斯坦發表的關(guan) 於(yu) 輻射量子理論的論文裏首次提出“受激輻射”的概念,這奠定了激光的理論基礎。
然而在當時,激光存在的理論雖然被提出,實現起來卻很困難。到了20世紀50年代,隨著光子和微波技術的發展,發明一種能產(chan) 生可控製光波的振蕩器被提上日程,這就是今天所說的激光器。一時間,各國科學家開始了一場激烈的發明爭(zheng) 奪戰。
首先站出來的是美國科學家查爾斯·湯斯,他在1954年成功研製了世界上第一台微波激射器。
不久後,他的妹夫肖洛也加入其中。他們(men) 在實驗中發現,利用分子或原子體(ti) 係的受激輻射原理研製出的放大器和振蕩器,在原理上可以推廣到紅外、可見光和更短波段,產(chan) 生很好的相幹輻射。隨後,他們(men) 全身心地投入到紅寶石晶體(ti) 的研究中,並認為(wei) 在紅寶石中一定能夠產(chan) 生激光。
與(yu) 此同時,蘇聯的科學家們(men) 也在緊鑼密鼓地進行著相關(guan) 研究。科學家普羅霍洛夫和巴索夫聯手推出了半導體(ti) 激光器的具體(ti) 設計方案,列別捷夫物理研究所也在嚐試用半導體(ti) 材料作為(wei) 介質來製造激光器。
就在這場世紀之爭(zheng) 進行到白熱化時,美國物理學家梅曼出現在眾(zhong) 人的視野。梅曼大學畢業(ye) 後到休斯公司研究所,從(cong) 事紅寶石微波放大器的研究。他對紅寶石微波放大器進行改造,使得其性能大為(wei) 改善,體(ti) 積變得更小。
1960年5月,梅曼終於(yu) 獲得了波長為(wei) 0.6943微米的激光。這是人類有史以來獲得的第一束激光。
激光的發現,在近現代光學領域開辟了一片新天地。而梅曼經過不懈努力,最終成為(wei) 了這場世紀之爭(zheng) 的贏家。1960年7月,梅曼製成了第一台以紅寶石為(wei) 光源的量子放大器,也就是第一台激光器,他因此成為(wei) 世界上第一個(ge) 將激光引入實用領域的科學家。
從(cong) 那以後,激光技術不斷創新,各種各樣的激光器如雨後春筍般相繼出現。
1965年,第一台可產(chan) 生大功率激光的器件——二氧化碳激光器誕生;1967年,第一台X射線激光器研製成功;1997年,美國麻省理工學院的研究人員研製出第一台原子激光器……
在應用方麵,激光已經飛入了平常百姓家。其最常見的用途就是運用於(yu) 光纖通信,激光可以用來作為(wei) 光纖通信的載波,很大程度上解決(jue) 了過去很長一段時間困擾研究人員的光源問題。
今後,隨著人類對激光技術的進一步研究和發展,激光器的性能將進一步提升,成本也將進一步降低,其應用範圍將持續擴大,並發揮出越來越大的作用。(宋 琢 李雅楠)
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