北京時間5月19日消息，據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站報道，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
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)計和建造了一臺小型的激光發(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，就像是列隊前進(jìn)的士兵們。
2. 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，還是純粹的幻想。
3. 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年使用激光對全息技術(shù)進(jìn)行了徹底改造，發(fā)明了第一個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，然后再與另一束會合，在感光片上成像。用一束與成像時相同方向的激光照射感光片，就會在觀看者眼前產(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. 夢幻激光
最初時，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)生整個可見光譜中的顏色。夢幻的激光秀從此誕生。
5. 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。(圖中所示為一個半導(dǎo)體二極管激光器和五美元鈔票大小的對比。)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
在工業(yè)上，激光被用作永遠(yuǎn)不會變鈍的鋸和鉆頭。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
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。 這是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，可以同時發(fā)出192束激光，去年，在十億分之幾秒的時間內(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。
