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激光技術(shù)誕生50年應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展歷程

   2012-03-06 中國全息網(wǎng)龍飛51611160
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      北京時(shí)間5月19日消息,據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站報(bào)道,當(dāng)今應(yīng)用廣泛的激光已經(jīng)誕
生整整50年。讓我們看看激光技術(shù)在各大應(yīng)用領(lǐng)域里50年內(nèi)的發(fā)展軌跡吧。    
  
1. 激光的誕生

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 1960年在加利福尼亞州馬里布的休斯研究實(shí)驗(yàn)室,西奧多·梅曼(Theodore Maiman)設(shè)計(jì)和建造了一臺(tái)小型的激光發(fā)生器。他將閃光燈線圈纏繞在指尖大小的紅寶石棒上,產(chǎn)生了第一束激光,激光時(shí)代由此開啟,從此和人們的生活息息相關(guān)。
 
梅曼的實(shí)驗(yàn)顯示,閃光燈發(fā)出的足以致盲的強(qiáng)光可以使紅寶石棒充能,這些能量隨后以純粹的紅色光脈沖的形式釋放,這些相干光有恒定的相位差,就像是列隊(duì)前進(jìn)的士兵們。
 

    2. 激光武器

激光武器

 

隨著激光的誕生,軍事機(jī)構(gòu)和小說家看到射線槍能夠成為現(xiàn)實(shí),就開始著手打造激光武器。1964年,007電影《金手指》中大反派“金手指”奧瑞克威脅詹姆斯-邦德,要用激光將他鋸成兩半——這在當(dāng)時(shí),還是純粹的幻想。 

   

    3. 三維激光

三維激光

 

    1948年科學(xué)家發(fā)明了全息技術(shù),以提高電子顯微鏡的分辨率,但埃米特·利斯(Emmett Leith)和朱瑞斯·烏帕特尼克斯(Juris Upatnieks )在1964年使用激光對(duì)全息技術(shù)進(jìn)行了徹底改造,發(fā)明了第一個(gè)不需要特制眼鏡就能看到的三維圖像。
 
     他們用分裂的激光光束將全息圖記錄在感光片上,其中一束激光先被從被攝物體上反射開來,然后再與另一束會(huì)合,在感光片上成像。用一束與成像時(shí)相同方向的激光照射感光片,就會(huì)在觀看者眼前產(chǎn)生一幅逼真的三維圖像。這張玩具火車圖是這兩位科學(xué)家在密歇根大學(xué)的威洛·魯恩實(shí)驗(yàn)室第一次記錄的全息圖。
 

    4. 夢(mèng)幻激光

夢(mèng)幻激光

    最初時(shí),激光的色彩是相當(dāng)有限的:氦氖激光器和紅寶石發(fā)出紅光,其他激光器則產(chǎn)生不可見的紅外線。人們借助離子激光器第一次實(shí)現(xiàn)了如彩虹般的七彩激光,它通過在氬或氪中的高壓放電產(chǎn)生激光。氬氣產(chǎn)生藍(lán)色和綠色的光,氪產(chǎn)生其他幾種顏色,兩種氣體的混合可以產(chǎn)生整個(gè)可見光譜中的顏色。夢(mèng)幻的激光秀從此誕生。

     5. 無處不在的激光

無處不在的激光

    光激光技術(shù)第一次走進(jìn)日常生活,是美國超市使用發(fā)出紅色氦氖激光的條形碼掃描槍實(shí)現(xiàn)收款自動(dòng)化。若爾斯·阿爾費(fèi)羅夫(Zhores Alferovand )和赫伯特·克勒默(Herbert Kroemer)改進(jìn)了制作半導(dǎo)體二極管激光器的方法,讓激光真正地?zé)o處不在。

這兩位科學(xué)家因此獲得了2000年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。(圖中所示為一個(gè)半導(dǎo)體二極管激光器和五美元鈔票大小的對(duì)比。)如今,這樣的芯片隨處可見,比如說CD播放器、藍(lán)光播放器、紅色激光筆并構(gòu)成了全球電信網(wǎng)絡(luò)的骨干。

    6. 用途廣泛的刀片

激光切割
 

在工業(yè)上,激光被用作永遠(yuǎn)不會(huì)變鈍的鋸和鉆頭。最初人們使用激光來加工硬度很高的材料,如鉆石,或非常柔軟的材料,例如嬰兒奶瓶的奶嘴。
 
低功率激光切割機(jī),激光雕刻機(jī)可用于切割塑料、亞克力、布料、皮革等非金屬材料;高功率激光切割機(jī)和激光打標(biāo)機(jī)可加工金屬材料。早期的工業(yè)激光器,必須要有非常龐大的體形,才能產(chǎn)生足夠的能量,但新型固態(tài)激光器卻非常小巧,給人印象深刻:如今一段細(xì)光纖或幾分之一毫米厚、撲克大小的盤片就能產(chǎn)生千瓦級(jí)的能量,足以切開幾厘米厚的金屬片。


7. 激光廣泛的醫(yī)學(xué)用途

 


激光醫(yī)學(xué) 


       
   激光的首次在醫(yī)學(xué)上的成功應(yīng)用是進(jìn)行眼內(nèi)手術(shù),無需要切開眼球。早在1962年,一臺(tái)紅寶石激光器將病人脫落的視網(wǎng)膜與眼球重新連接,使他恢復(fù)了視力。更大的成功在1968年到來,外科醫(yī)生弗朗西斯·萊斯佩朗斯和貝爾實(shí)驗(yàn)室的工程師使用氬離子激光器破壞異常的血管,以避免這些血管在視網(wǎng)膜中擴(kuò)散,這種病癥后果非常嚴(yán)重,會(huì)導(dǎo)致糖尿病人失明。這種治療方法已經(jīng)挽救了數(shù)百萬人的視力。如今,激光也被用來切割角膜,以矯正視力,或者消除胎記和刺青

   8. 激光之母

 

1 

    很久以來可控核聚變都是人們最理想的清潔能源產(chǎn)生方式。1962年,在加利福尼亞州的勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室,物理學(xué)家約翰·納科爾斯(John Nuckolls),提出用激光脈沖加熱和壓縮重氫同位素塊來實(shí)現(xiàn)可控核聚變。

  自此之后,勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室一直追尋著這個(gè)理念,他們使用的激光器也越來越大,終于在美國國家點(diǎn)火裝置(National Ignition Facility))中達(dá)到巔峰。 這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),可以同時(shí)發(fā)出192束激光,去年,在十億分之幾秒的時(shí)間內(nèi),產(chǎn)生了能量達(dá)到100萬焦耳的激光脈沖,使之成為有史以來能量最強(qiáng)的激光器。國家點(diǎn)火裝置是美國科學(xué)家研制的、世界最大的激光核聚變裝置。據(jù)悉,這個(gè)被稱為“人造太陽”的裝置能產(chǎn)生類似恒星內(nèi)核溫度和壓力,使美國在無需核試的情況下保持核威懾力。


 
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