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世界第一臺紅寶石激光器誕生記

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-10     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:137
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網訊:1960年1月18日,美國加利福尼亞休斯實驗室的西奧多·梅曼研制出了世界上第一臺紅寶石激光器。從此,激光科學和技術得到了異常迅速的發展。

  激光素有神奇光之稱。如今,你只要稍加留意,就會發現激光就在我們身邊:激光唱機的動聽樂曲不斷回蕩在樓宇之間;激光影碟機悄然走進了千家萬戶;商場里商品貼的是激光防偽標志;激光照排則包攬了所有的報刊雜志。我們遠隔千里就可以同親人朋友通話,也是激光的功勞,因為光纖傳送的正是激光。激光雕刻細致入微,精確無比,可在鋼板、水晶等高強度材料上雕刻,廣泛應用于工業打標、激光成型、禮品標牌。

  1960年5月15日,在休斯公司的一個研究室里,年輕的美國物理學家梅曼正在進行一項重要的實驗。他的實驗裝置里有一根人造紅寶石棒。突然,一束深紅色的亮光從裝置中射出,它的亮度是太陽表面的4倍!這是一種完全新型的光,科學家渴望多年而自然界中并不存在的光,它被命名為Laser,是英文"受激輻射光放大"大縮寫,這就是激光。產生激光的裝置被稱為激光器。激光和激光器的問世,被稱為20世紀最重大的科學發現之一。

  紅寶石激光器的工作物質是紅寶石棒。在激光器的設想提出不久,紅寶石就被首先用來制成了世界上第一臺激光器。激光用紅寶石晶體的基質是Al2O3,晶體內摻有約0.05%(重量比)的Cr2O3。Cr3+密度約為,1.58×1019/厘米3。Cr3+在晶體中取代Al3+位置而均勻分布在其中,光學上屬于負單軸晶體。在Xe(氙)燈照射下,紅寶石晶體中原來處于基態E1的粒子,吸收了Xe燈發射的光子而被激發到E3能級。粒子在E3能級的平均壽命很短(約10-9秒)。大部分粒子通過無輻射躍遷到達激光上能級E2。粒子在E2能級的壽命很長,可達3×10-3秒。所以在E2能級上積累起大量粒子,形成E2和E1之間的粒子數反轉,此時晶體對頻率ν滿足hν=E2—E1(其中h為普朗克常數,E2、E1分別為激光上、下能級的能量)的光子有放大作用,即對該頻率的光有增益。當增益G足夠大,能滿足閾值條件時,就在部分反射鏡端有波長為6943×10-10米的激光輸出。

  在第一臺激光器獲得成功后,梅曼又繼續對激光器在醫學治療上的應用進行研究,盡管當時的公眾認為這是一種“致死”的光線。不過,由于休斯公司并沒有再對激光器的潛在應用進行更多的投入,梅曼選擇了離開并于1961年創辦了自己的Korad公司。

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