神通激光

第五節 現代科學的奇葩

　　人類需要光源。為了衝破天然光源的限製，人們對光源進行了長期研究，創造出了各種各樣的人造光源，從豆油燈、煤油燈、蠟燭，到白熾燈、日光燈、弧光燈、霓虹燈、高壓鈉燈、高壓脈衝氙燈……

　　到20世紀初，人類對光的本質的認識已日臻完善。從那個時候起，科學家們拿著“光量子”這把金鑰匙，打開原子結構的大門，揭示物質發光的“核心機密”，開始步入創造現代新光源的廣闊的天地……

　　說起這件事，要追溯到1916年。著名的物理學家愛因斯坦在研究“黑體輻射”定律時，提出光的吸收和發射可經由受激吸收、受激輻射和自發輻射3種基本過程，預言構成物質的原子或分子可以通過“受激輻射”的形式進行光的放大。這就意味著，光可以“放大”，從而形成一種強大的光束！

　　但是，那個時候，由於科學技術和生產力發展水平所限，還沒有提出對“光放大”的實際需要。“激光”這個寶寶也就不可能超越時代的需求而創造出來。

　　直到20世紀40年代末50年代初，光學技術和微波無線電技術蓬勃發展，人們才迫切地感到需要一種可以控製光的產生和放大的“光波振蕩器”，就像無線電波可以通過“無線電波振蕩器”來產生和控製那樣。當時，一批目光敏銳而又勇於創新的年輕科學家，如美國的湯斯、蘇聯的巴索夫和普洛霍洛夫順應科學發展的潮流，開始向30多年前愛因斯坦預言的科學領域挺進，幾乎同時提出了利用物質的原子、分子受激輻射來產生和放大電磁波的嶄新的科學思想。

　　1954年，美國物理學家湯斯和他的同事采用氨分子做實驗，第一次製成了氨分子微波激射放大的實驗裝置。這是一台波長1.25厘米的“分子振蕩器”，是最早在實驗室內觀察到的微波發射。他們把這種類型的係統叫做“輻射的受激發射微波放大”（英文名稱的縮寫Maser音譯為“脈澤”）。1958年，美國的湯斯和肖洛、蘇聯的巴索夫和普洛霍洛夫分別提出了把量子放大的技術用於毫米波、亞毫米波以至可見光波段的可能性。科學家們開始向“光波量子振蕩器”——“利用輻射的受激發射實現光的放大”（英文名稱的縮寫Laser音譯為“萊塞”）發起了全麵的進攻。

　　在1958年12月15日的《物理評論》雜誌上，美國物理學家湯斯和肖洛發表了一篇關於激光的論文，成為最先發表激光器論述的作者。

　　在20世紀50年代末，許多科學家和研究小組都投入了“Laser”這場科學技術的攻堅和競賽。

　　機遇總是屬於那些有準備的有頭腦的人。在美國休斯公司實驗室裏，有一位從事紅寶石研究的年輕科學家梅曼，敏銳地看到“實現光波受激放大”的關鍵在於選擇合適的工作物質，於是，他大膽地抓住時機進行實驗。他采用一根紅寶石棒作為工作物質，采取一種今天看來非常簡單的辦法，於1960年製成了世界上第一台激光器。

　　第一台激光器的誕生，揭開了製造和使用激光器的曆史。一大批不同學科和技術背景的人投入到激光器的研製中來，發明創造了不同類型激光器百餘種，有氣體的、固體的、染料的、化學的、半導體的、準分子的，有一間房子裝不下的，有比米粒還小的，名目繁多。

　　第一台激光器的誕生，標誌著人類對光的認識和利用進入了一個新階段，揭開了光學發展曆史的新的一頁。

　　光學是物理學中最古老的一門基礎學科，經過300年的發展，似乎已經達到了頂峰，以至“山重水複疑無路”。激光的出現，使光學“柳暗花明又一村”，一度沉寂的光學煥發了青春活力，以空前未有的速度向前發展，成為現代物理學和現代科學技術領域裏的一塊最活躍的前沿陣地。

　　1961年9月，我國研製成功了自己的第一台紅寶石激光器。

　　在我國，直到20世紀40年代末，光學技術和光學工業幾乎還是空白，連一台高倍顯微鏡物鏡都造不出來。新中國成立以後，僅僅用了10年時間，就奠定了我國應用光學技術基礎。在這個基礎上，一大批充滿朝氣、勇於開拓創新的青年科研人員，靠自己的智慧和雙手，在新興的激光領域裏做出了出色的貢獻。我國的激光科學研究從中國科學院長春光機所起飛……

　　1963年，中國科學院長春光機所成立，這是世界上第一座激光研究所。那年秋天，蘇聯部長會議主席在記者招待會上展示了一把用激光打了洞的鋼板尺，以顯示蘇聯的科技力量。幾天以後，我國國家領導人到中國科學院院部視察，觀看激光演示，我們的研究人員拿出了一把和蘇聯一樣的鋼板尺——一把用中國激光打了洞的鋼板尺！

　　1964年，錢學森先生寫信給光機所，建議把當時流行的光量子放大器、萊塞等名稱統一定名為激光。這就是“激光”一詞的由來，從此英文名稱的縮寫Laser也就譯為“激光”了。

　　激光，時代的奇葩，如今已然成為現代科學技術舞台上的一顆璀璨的明星。激光技術被人們公認為是繼量子物理學、無線電技術、原子能技術、半導體技術、電子計算機技術之後的又一重大科學技術新成就。激光由於它具有很好的單色性、相幹性、方向性和高能量密度，在各種學科和技術領域紛紛得到應用，形成了一係列新的交叉科學和應用技術，如激光信息存儲與處理、激光材料加工、激光物理、激光化學、激光醫學、激光檢測、激光計量、激光通訊、激光印刷、激光全息術、激光光譜學、激光核聚變、激光分離同位素、軍用激光技術，不勝枚舉。激光的應用已經遠遠超出了人們預料，有力地推動著一些基礎學科和一係列應用技術的突破性進展。

　　我國的激光事業經過40多年的發展，在各個重要領域都取得了許多優秀科研成果、極大地促進了激光領域的技術進步和激光產業的前所未有的迅速發展。目前，全國共有5個國家級的激光技術研究中心，10多個產品研究機構，150多家公司生產和銷售激光產品及配套產品，許多家公司已經形成了具有一定規模的生產能力，據統計2004年全國激光市場銷售總額已超過百億元。激光為我國國民經濟提供了強有力的手段，激光在工業、農業、光纖通信、寬帶網絡、信息處理、醫療衛生、文化教育、科學研究和軍事方麵的應用取得了顯著的經濟效益和社會效益，對國民經濟和社會發展發揮著愈來愈重要的作用。

　　§§第二章 優異的品格