60年代激光的问世,堪称本世纪物理学的重大进展之一,是光学与光子学领域具有革命意义的重大突破。由于激光在波长、方向性、时间范围所能达到的极限程度,对于光的本质、光与物质的相互作用都具有划时代的认识,从根本上推动了现代科学技术和产业的发展。
激光是Laser的中译名,亦可译成激光器,是1964年12月根据钱学森院士的建议采用的,准确而又符合汉语习惯。50年代第一台NH3分子微波量子放大器研制而成,1958年物理学家A.L.Schawlow、C.H.Townes和A.M.Prokhorov分别提出了光频段量子放大器的计算和证明;1960年5月T.H.Ma-main研制成功世界第一台激光器。几乎同时,我国年轻的科学家王之江、邓锡铭、刘颂豪等人在王大珩、龚祖同先生的指导下,亦在冲击着同一课题,并于1961年夏天研制成功有着自己结构特色的红宝石激光器。
锁模技术的发展,使激光器的输出功率已高达10 14 W;脉冲压缩技术的进一步完善,激光脉冲的持续时间已短至4.6fs,as激光脉冲的实现已有可能;稳频技术的进步,使激光器输出频率的稳定度可高达10 14;微腔量子电动力学新效应的发现,垂直腔面发射激光器的问世,小至微米量级激光器的问世已经不是神话,理论上激光器的集成度要比超大规模集成电路的集成度还要高。
光子作为信息载体、能量载体功能的应用,只有在激光器得到长足发展的今天,才得到最大的发挥。激光测量使之很多难以测量和不能测量的领域成为可能,使之微细尺寸的测量深入到1/10原子级尺度或者更小;激光冷却技术的发展,0.18μK超低温度已经实现,实验证明了Bose-Eins tain凝聚物质(物质第五态)的存在,证实了宏观量子规律的存在,推动了原子物质波激光器的发展,把原子钟的计量时精度提高到10-15量级;与原子冷却技术相比,分子冷却技术更难,目前用调谐激光冷却分子已有很大进展;超短激光脉冲探针技术的发展,研究物质在原子范围内结构,特别是研究原子级的动态过程成为可能,为揭开光合作作用之类过程的神密面纱奠定了基础。激光核聚变在本世纪将会有突破,为一劳永逸解决人类的能源问题奠定了理论、实验和实现技术的基础。激光调谐波长的宽度、纯度和强度,几乎是分离同位素的最好选择。激光武器的研制已经走出了实验室,1997年以来,已经有多个国家成功进行了激光攻击人造卫星和其它航天器的试验。用激光来发射宇宙飞行器的计划已经启动,美国于1998年已经进行了初步实验。
激光为光通讯、光计算、光存储创造了美好的未来,没有激光、没有激光技术的发展,这些技术的发展将是一句空话:本世纪的标志性突破可能是全光通讯、量子通讯和光子计算机,下个世纪的信息技术将达到3 T目标(通信干道的传输容量达到Tb/s,信息量的存储能力达到Tb/c m2,单元处理信息的速度达到Tb/s)。激光焊接、激光加工、激光热处理和激光成型,提高了产品的精度、耐用度和生产效率,不仅如此,还解决了以往难以加工和不能加工的难题。激光在医疗上的应用方兴未艾,激光手术、激光监护、激光美容、激光植发、激光搭桥和激光治疗某些顽症甚至“不治之症”都得到了飞速进展,简化了医疗手续,节省了时间和费用。激光辐照基因工程和蛋白质大分子重组正为生物学发展和农业增产描绘了美好的远景。
激光技术几乎渗透进科研、军事、医疗、农业、工业、环保等各个领域,应用日益广泛,激光在信息领域的应用优为突出,激光正培植和孕育着新的学科、新的产业,……。在进入下个世纪―――光子世纪的关键时期,大力发展激光产业和以激光技术、光纤技术为基础的光子产业,是执下个世纪高新产业之牛耳的关键。
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