这项60年前的伟大发明,为科学和社会带来了革命性的改变( 二 )
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1960年 , 在休斯研究实验室工作的梅曼成为了第一个创造出可运行的激光设备 。 它将一种合成的红宝石晶体作为受激发射的介质 , 红宝石晶体被制作成立方体的形状 , 它会吸收光线 。 梅曼在红宝石的两端添上了一层银镜 , 其中一层比另一层更薄 , 可以让一些光以光束的形式逸出 。 他用一根闪光管来给晶体的原子提供能量 , 并将整个装置放置在一个抛光过的铝管中 。 最终 , 他成功的让装置发射出高亮度、高强度的单色红光脉冲 。 激光时代从此到来 。
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○ 1960年 , 梅曼在《自然》杂志上发表的论文 。 | 图片来源:Wikipedia
梅曼将这一成果发表在《自然》杂志上 , 题为《红宝石中的受激光辐射》(Stimulated Optical Radiation in Ruby) 。 这篇文章中只含有两张简单的图 , 总字数不到300 。 而且有别于现代的许多重要发表 , 这篇文章甚至没有一个结尾段落来畅想这一发现有可能导致怎样的科学和技术进步 。 在文中 , 梅曼所提供的设备设计图非常简单 。 60年过去了 , 科学家和大众都已将激光以及激光的诸多应用视作所当然的事 , 这在一定程度上导致许多人忽视了激光在科学研究中所起到的关键作用 。
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自1960年以来 , 许多诺贝尔物理学奖被授予了激光领域或由激光做出的成果的领域 。 梅曼本人曾两次被提名诺贝尔物理学奖 , 却从未获奖;1964年 , 汤斯、巴索夫 , 以及普罗霍罗夫获得该奖 , 以表彰他们在量子电子学领域所做的基本工作 , 导致了基于激光原理的振荡器和放大器的构建 。 1966年 , 阿尔弗雷德·卡斯特勒(Alfred Kastler)因其光泵技术再次获奖 。
不久之后 , 大量不同的制造激光的新机制开始涌现 。 在20世纪后半叶 , 激光成为了研究、医药和工业的重要工具 。 在过去的20多年里 , 更多的诺贝尔奖被授予了因为激光的使用而成为可能的科学技术 。 例如 , 利用超高速激光进行精确的频率测量的光学频率梳 , 它在计量、光谱学和天文学等领域等具有广泛应用;再比如光镊是另一种利用激光的新技术 , 它可以用于拾取和移动微小的粒子 。 2018年的诺贝尔物理学奖再一次颁发给了激光物理学 , 获奖者之一阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)就是光镊的发明者 , 另外两名获奖者热拉尔·穆鲁(Gérard Mourou)和唐娜·斯特里克兰(Donna Strickland)则为创造出最短且最强的激光脉冲铺平了道路 。
激光的出现给我们带来无数美好的惊喜 , 它以前所未有的方式揭示了光与物质的不同寻常的相互作用 , 并催生了非线性光学这一硕果累累的科研领域 。 从梅曼在1960年5月16日首次成功使用激光至今 , 整整60年过去了 。 在过去的60年中 , 激光在光谱学、外科手术、生物学和分子成像以及一系列其他领域都得到了重要应用 , 为科学和社会带来革命性的变化 。
参考链接:
http://www.cambridgeblog.org/2020/04/a-brief-history-of-lasers-60th-anniversary-of-the-laser/
https://www.osa.org/en-us/history/milestones/laser_60th/
https://www.nature.com/articles/s42254-020-0181-9
https://doi.org/10.1038%2F187493a0
https://physicsworld.com/a/six-decades-of-laser-science/
https://www.wired.com/2008/05/dayintech-0516-2/
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