激光

激光

激光，由受激发射的光放大产生的辐射。激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、镭捷激光灯管镭捷激光灯管“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。激光作为20世纪的一项重大发明,带来了光学及其应用技术的革命。近几十年来的发展表明,激光科学和技术有力促进了物理学、化学和生物学的发展。

1916年美国著名物理学家爱因斯坦发现了激光的原理，1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘光与物质相互作用’。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。但直到1960年才得到第一束激光，主要因为普通光源中粒子产生受激辐射的概率极小。当频率一定的光射入工作物质时，受激辐射和受激吸收两过程同时存在，受激辐射使光子数增加，受激吸收却使光子数减小。物质处于热平衡态时，粒子在各能级上的分布，遵循平衡态下粒子的统激光激光计分布律。按统计分布规律，处在较低能级E1的粒子数必大于处在较高能级E2的粒子数。这样光穿过工作物质时，光的能量只会减弱不会加强。要想使受激辐射占优势，必须使处在高能级E2的粒子数大于处在低能级E1的粒子数。这种分布正好与平衡态时的粒子分布相反，称为粒子数反转分布，简称粒子数反转。如何从技术上实现粒子数反转是产生激光的必要条件。要实现粒子数反转采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。随着人们对激光原理的的认识，激光的技术开始迅速发展。

1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一台激光器诞生，梅曼利用一个高强闪光灯管，来激发红宝石。当红宝石受到刺激时，就会发出一种红光。获得了历史上第1束激光,波长为694.3nm;从第一台激光黔,,J世以来,各种激光器新器件如雨后春笋。1960年未研制成了HeNe混合气体连续激光器,]961年提出了Q调制皮术,同年夏天在实验上以克尔盒作为Q开关,制成了第一台调Q激光器,这一年还

制成了诗玻璃激光器,1962年,美国三个研空小组几乎同时分别公布了关于砷化稼半导体激光器j:.传的报导,1964年研制成了氢离子激光器,二氧化碳激光器、化学激光器,碘原子激光器乃掺钦的忆铝石榴石激光器,1965’激光器,1965年实现了妮酸铿光学参量振荡器,同年,人们招叻半经典理论预言了锁模疚的存在,1966年研制成功固体锁模激光器,获得了超矩激光脉冲.同年还研制成染料激光器,铜蒸汽激光器。60年代获得高功率的方法是制作由漫布式横向政电和纵向放电所激励的很长的气体放电激光器。1974年美国联合公司运转了第一台紫翠宝石连续波激光器。1975年美国的J.Madey研制成功第一台将co:激光束放大的白由激光器。1977年美国的D.A.G.Deacon研制的自由电子激光器问世。1988年：北美和欧洲间架设了第一根光纤，用光脉冲来传输数据。1990年：激光用于制造业，包括集成电路和汽车制造1991年：第一次用激光治疗近视，海湾战争中第一次用激光制导导弹。1996年：东芝推出数字多用途光盘（DVD）播放器。2008年：法国神经外科学家使用广导纤维激光和微创手术技术治疗了脑瘤。2010年：美国国家核安全管理局（NNSA）表示，通过使用192束激光来束缚核聚变的反应原料、氢的同位素氘（质量数2）和氚（质量数3），解决了核聚变的一个关键困难。

我国激光技术在起步阶段就发展迅速,无论是数量还是质量都和当时国际水平接近。在梅曼发明第1台激光器的巧个月后,在王之江院士的主持下,中国第1台红宝石激光器于1961年8月在中国科学院长春光学精密机械研究所研制成功。到80年代,我国研制成功的激光器几乎复盖了已问世的所有固体、气体、液体、半导体激光器的族谱。1985年我国研制的Pbsnse等系列半导体可调谐激光器,用于分子法激光分离同位素。1963年，邓锡铭等研制成我国第一台He-Ne激光器；干福熹等研制成我国第一台掺钕玻璃激光器；王守武等研制成我国第一台GaAs同质结半导体激光器。1964年，脉冲Ar离子激光器研制成功。1965年，CO2分子激光器研制成功。1966年，CH3I化学激光器和YAG激光器研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术(如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等)纷纷提出并获得实施，其中不少具有独创性。作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源，激光很快应用于各技术领域，显示出强大的生命力和竞争力。通信方面，

1964年9月用激光演示传送电视图像，1964年11月实现3~30公里的通话。工业方面，1965年5月激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产，获得显著经济效益。医学方面，1965年6月激光视网膜焊接器进行了动物和临床实验。国防方面，1965年12月研制成功激光漫反射测距机(精度为10米/10公里)，1966年4月研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。我国中科院上海光机所于1987年6月建成1俨w大型高功率激光系统—“神光”装置,为开展激光核聚变研究奠定了坚实的基础,使我国成为世界上拥有这种大型激光装置的少数几个国家之一,对促进x射线激光、激光等离子体物理、武器物理、激光将作出重要贡献。

新的科技突破激动人心,并能打开无尽的发展机会。激光的发展在激光源方面,半导体激光器和半导体泵浦固体激光器将成为未来的主导。激光技术对产品投人产出比和技术基础的优化作用更加明显,融合在产品与服务中的技术含量越来越高，激光技术与众多新兴学科相结合,更加贴近人们的日常生活。随着科技的发展，激光会更好的服务我们。