激光技术发展简史
化学先生 / 2019-08-31
光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。 它使人们终于有能力驾驭尺度极小,数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从面获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线，乃至X射线和y射线的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。
激光器的诞生史 大致可以分为几个阶段，其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。这一~理论指出，处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态，并产生第二个光子，与第一个光子同时发射出来，这就是受激辐射。这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光，即多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。此后，量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深人的认识，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到了更有力的证明，这就在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论，为激光器的产生进一- 步奠定了理论基础。20世纪40年代末，量子电子学诞生后，被很快应用于研究电磁棚射与各种微观粒子系统的相互作用，井研制出许多相应的器件，这些科学理论和技术的快速发展都为散光器的发明创造了条件。
如果一个系统中处于高能志的粒子数多于低能态的粒子数，就出现了粒子数的反转状态。那么只要有一个光子引发， 就会迫使- 个处于高能态的原子受散辐射出一个与之相同的光子，这两个光子又会引发其他原子受徽辅射，这样就实现了光的放大:如果再加上酒当讲振腔的反馈作用便形成光振荡，从面发射出激光。这就是激光器的工作原理。1951年， 美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转，并获得了每秒SOkHz的受教辐射。稍后，美国物理学家查尔斯.汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计，
然而上述的微波波请学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。但科学家的努力终究有了结果，1954 年前面提到的美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例。
汤斯等人研制的微波激射器只产生了 1. 25em波长的微波，功率很小。生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理，以产生新的性能优异的光源，1958 年，汤斯与他的姐夫阿瑟.肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来，提出了采用开式谐振腔的关键性建议，并提出了激光的相干性、方向性、线宽和噪声等性质。同期，巴素夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辅射光放大的原理性方法。此后，世界上许多实验室都被卷人了一场激烈的研制比赛，看谁能成功制造并且运转世界上第一台激光器。
1960年， 美国物理学家西奥多，梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室，用一个高强闪光灯管来刺激在红室石水晶里的铬原子，从面产生-条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度。 至此， 他勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛的胜利。
“梅曼设计” 引起了科学界的震惊和怀疑，因为科学家们一直在注视和期待着的是氨氖激光器。尽管梅曼是第一个将激光引人实用领城的科学家，但在法庭上，关于到底是谁发明了这项技术的争论，曾一度引起很大争议。竞争者之一就是“激光”(“受激辐射式光频放大器”的缩略词)一词的发明者戈登，古尔德。他在1957年攻读哥伦比亚大学博土学位时提出了这个词。与此同时，微波激射器的发明者汤斯与肖洛也发展了有关激光的概念。经法庭最终判决，汤斯因研究的书面工作早于古尔德9个月面成为胜者。不过梅曼的激光器发明权却未受到动摇。1964年，汤斯、巴索夫和普罗霍夫由于对激光研究的贡献分享了诺贝尔物理学奖。
中国第台红宝石徽光器于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。这台激光器在结构上比梅曼所设计的有了新的改进，尤其是在当时我国工业水平比美国低得多，研制条件十分困难，全靠研究人员自己设计、动手制造。在这以后，我国的激光技术也得到了迅速发展，并在各个领城得到了广泛应用。1987 年6月，10正12次方W 的大功率脉冲徽光系统一一神光装置， 在中国科学院上海光学精密机械研究所研制成功，多年来为我国的激光聚变研究做出了巨大的贡献。
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