物質(zhì)受激輻射發(fā)射強(qiáng)光的基本物理原理,早在1917年就由愛因斯坦提出。不過直到1960年,才在美國造出第一臺(tái)真正的激光發(fā)生器,人類才第一次見到了激光的真容。原子受激輻射發(fā)光,所以叫“激光”。其原理在于原子中的電子吸收能量后,會(huì)從低能級躍遷到高能級,再從高能級回落到低能級的時(shí)候,所釋放的能量以光子的形式放出。被激發(fā)出來的光子束,其中的光子光學(xué)特性高度一致。因此激光相比普通光源單色性、方向性更好,亮度更高。1958年,美國人肖樓Schawlow和湯尼斯Townes發(fā)現(xiàn)了一種特殊現(xiàn)象:當(dāng)他們將氖光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí),晶體的分子會(huì)發(fā)出鮮艷的、始終會(huì)聚在一起的強(qiáng)光。根據(jù)這一現(xiàn)象,他們提出了一套原理,即物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發(fā)時(shí),
都會(huì)產(chǎn)生不發(fā)散的強(qiáng)光。不過此時(shí)的這束強(qiáng)光還不能算嚴(yán)格意義上的激光。不過兩人因?yàn)楣餐l(fā)表了有重大價(jià)值的論文,因此獲得了1964年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。此時(shí)距離真正的激光只有一步之遙。1960年5月,加州休斯實(shí)驗(yàn)室的梅曼宣布獲得了波長為0.6943微米的激光,這是有史以來第一束真正的激光,梅曼成為第一個(gè)將激光現(xiàn)實(shí)化的發(fā)明者。到了1960年7月,梅曼公開了世界上第一臺(tái)實(shí)用激光器。其方案是,利用一個(gè)高強(qiáng)閃光燈管,來激發(fā)紅寶石。紅寶石的物質(zhì)基礎(chǔ)其實(shí)是含有鉻原子的剛玉。當(dāng)紅寶石受到強(qiáng)光激勵(lì)時(shí),就會(huì)發(fā)出紅光。在一塊外層鍍上反光層的紅寶石的表面鉆一個(gè)孔,光從這個(gè)孔溢出,就是一束相當(dāng)集中的纖細(xì)紅色光柱。這臺(tái)最原始的激光器,從一開始就顯示出其當(dāng)武器的驚人潛力。
當(dāng)光束集中射向一點(diǎn)時(shí),可使物質(zhì)照射表面迅速超過3萬攝氏度,比太陽光球?qū)拥臏囟榷几邘妆?。地球上幾乎沒有什么物質(zhì)可以承受如此劇烈的高溫。如果多束激光疊加或者聚焦,會(huì)讓焦點(diǎn)上的物質(zhì)瞬間灰飛煙滅。在美國人宣布發(fā)明紅寶石激光器的當(dāng)年。蘇聯(lián)人巴索夫又發(fā)明了半導(dǎo)體激光器。其特點(diǎn)是尺寸小、耦合效率高、響應(yīng)速度快、波長和尺寸與光纖尺寸適配、可直接調(diào)制、相干性好。因此后來的大多數(shù)低功率激光實(shí)用裝置和激光通信大多數(shù)用半導(dǎo)體激光。后來人們對激光的激勵(lì)方式進(jìn)行了更深入的探索和總結(jié),發(fā)現(xiàn)有幾種激勵(lì)方式。1,光泵式激光器。包括絕大多數(shù)的固體激光器和液體激光器,以及少數(shù)氣體激光器和半導(dǎo)體激光器。也就是等于用一束普通光激勵(lì)出真正的激光。2,電激勵(lì)激光器。大部分氣體激光器均是采用氣體放電方式進(jìn)行激勵(lì),而一般常見的半導(dǎo)體激光器多是采用結(jié)電流注入方式進(jìn)行激勵(lì),也可采用高能電子束注入方式激勵(lì)。
3,化學(xué)激光器,屬于用化學(xué)反應(yīng)釋放的能量對工質(zhì)進(jìn)行激勵(lì)的激光器。這種激光可以做的功率較大,曾經(jīng)被認(rèn)為可以作為有潛力的戰(zhàn)略激光。比如昨天提到的美國搞的747機(jī)載激光就是采用化學(xué)激勵(lì)激光,不過最終項(xiàng)目半途而廢。另外還有核泵氦氬激光器;用激光激勵(lì)激光等新手段,瀚海狼山(匈奴狼山)認(rèn)為這都算是前沿科技了。
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