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激光的发明与发展史

发布时间:2023-09-02 阅读:306

激光( light amplification by stimulated emission of radiation,简称LASER)是受激发射的光,含义是“通过辐射的受激发射而实现光的放大”。所谓受激发射是指:处于高能级E2态的原子,受到外来光子的作用,若外来光子携带的能量hν正好等于它的某一对能级的能量差E2-E1 ,它就会从高能级E2 态跃迁到低能级E1 态,并发出与外来光子完全相同的另一光子,这就是受激发射的过程。受激发射产生的光子在频率上、发射方向上、偏振态、相位和速率等都与入射光子完全一样。受激发射的结果,使原子从高能级回到低能级,而光子数则由一个变为两个,这两个光子又可以使另外两个处于E2 态的原子产生受激发射,形成四个相同状态的光子..因此受激发射意味着原来光讯号的放大。显然,如果光源的发光是受激发射,那么得的光辐射就是单一频率的、并朝着一个方向传播。这样放大的光是一般自然条件下得不到的“相干光”,由此获得一种单色性好、相干性好和亮度(能量很集中)的新光源———激光。

以红宝石激光器为代表的固体激光器和以氦氖激光器为代表的气体激光器研制成功以后,引起了全世界科技界研究激光的热潮,各类激光器如雨后春笋相继诞生。如以半导体材料砷化镓( GaAs) 、硫化镉(CdS)和碲锡铅( Pb2SnTe)为工作物质的半导体激光器;以有机化合物和无机化合物为工作物质的液体激光器;基于化学反应来建立粒子数反转而产生激光的化激光器以及自由电子激光器、准分子激光器、离子激光器等等。

由于激光具有高强度、高单色性、高相干性等特点,使得它在工业、农业、医学、通信、能源、军事等各个领域得到广泛应用,其影响是十分巨大的。激光从问世到应用,比以往任何新技术所用时间都短。电话从发明到应用大约为50年,飞机为20年,晶体管缩短为3年,而激光仅为几个月。1997年美国斯坦福大学的华裔科学家朱棣文因其在利用激光技术冷却囚禁气体原子实验方面的杰出贡献,与法国和美国两位学者一起分享了1997年诺贝尔物理奖。为此激光被誉为创造奇迹的光,照亮21世纪之光。

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