激光見世50年

1960年是激光技術(shù)史上具有重要意義的一年。這年的3月22日，美國(guó)人亞瑟·萊納德·肖洛和查爾斯·哈德·湯斯獲得了首個(gè)激光專利。兩人的論文已于1958年12月發(fā)表并引起強(qiáng)烈反響。湯斯因此于1964年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。不過，第一臺(tái)激光器卻是由美國(guó)年輕的物理學(xué)家梅曼做出的。1960年5月15日，梅曼正在研究室里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。突然，一束深紅色的亮光從實(shí)驗(yàn)裝置中的人造紅寶石棒里射出，亮度竟然超過了太陽光!這是科學(xué)家渴望多年的新型光源，于是，梅曼用英文“受激輻射光放大”的縮寫，將這一新型光源命名為萊塞(Laser)，即“激光”(又稱“鐳射”)。

產(chǎn)生激光的裝置被稱為激光器，有固體、液體、氣體和半導(dǎo)體等多種類型。梅曼研制成功了世界第一臺(tái)能夠?qū)嶋H應(yīng)用的紅寶石激光器，標(biāo)志著激光技術(shù)從此誕生。激光和激光器的問世，是20世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。

近年來，激光技術(shù)的發(fā)展十分驚人，逐漸成為現(xiàn)代科技的熱門領(lǐng)域。如今，你只要稍加留意就會(huì)發(fā)現(xiàn)：激光唱機(jī)的動(dòng)聽樂曲不斷回蕩在樓宇之間；激光影碟機(jī)悄然走進(jìn)了千家萬戶；商場(chǎng)里商品貼的是激光防偽標(biāo)志；貨架上的蔬菜經(jīng)過了激光掃描以保鮮；激光照排則包攬了所有的報(bào)刊雜志；我們遠(yuǎn)隔千里就可以同親人朋友通話，光纖傳送的正是激光。

激光時(shí)鐘準(zhǔn)確無誤

前不久，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所成功開發(fā)出一種能準(zhǔn)確地走時(shí)20億年的激光時(shí)鐘。這種新型時(shí)鐘用激光“注視”并測(cè)量汞離子的振動(dòng)頻率，從而能夠極其精確地分割時(shí)間。巴黎塞夫爾國(guó)際度量衡委員會(huì)計(jì)劃在2020年前用這種激光鐘來代替從1967年以來一直使用的原子鐘。盡管原子鐘能夠非常準(zhǔn)確地走時(shí)8000萬年而不差1秒，但仍遜于激光時(shí)鐘。

在衛(wèi)星發(fā)射、導(dǎo)彈和導(dǎo)航定位等領(lǐng)域，準(zhǔn)確計(jì)時(shí)非常重要。所以，激光時(shí)鐘問世之后將首先應(yīng)用于跟蹤飛機(jī)、船只和汽車的GPS全球定位系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)通過接收衛(wèi)星發(fā)射的微波信號(hào)，計(jì)算它們到達(dá)地球的時(shí)間來確定目標(biāo)在地球上的具體位置，目前的誤差通常在10米左右。如果在衛(wèi)星上安裝了新型激光鐘，GPS設(shè)備則能夠把誤差精確度提高到1米以內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)駕駛和飛機(jī)自動(dòng)著陸。

新型激光鐘還可以使衛(wèi)星更精確地繪制冰帽和山脈的地圖，監(jiān)控地震斷層線附近地區(qū)的移動(dòng)跡象，并用來檢驗(yàn)現(xiàn)代物理學(xué)的基本定律。

激光清洗祛除污垢

高能激光束照射物品時(shí)，可以使被照射物質(zhì)發(fā)生振動(dòng)、熔化、蒸發(fā)、燃燒等一系列物理化學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)表面污染物的清除。這一過程不需要清潔液或其他化學(xué)溶液，而且激光清除下來的廢料基本上都是固體粉末，體積小、無污染，是一種“綠色”工藝。

用激光束沿著一定的軌跡掃描，就可以實(shí)現(xiàn)大面積清洗。與機(jī)器人或者機(jī)械手聯(lián)合，還能夠清洗傳統(tǒng)方法不易達(dá)到的部位。激光清洗能清除各種材料表面的不同類型的污染物，達(dá)到很高的潔凈度。激光清洗還可以選擇性地清洗材料表面的污物，不損傷材料的內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)。

目前，激光清洗技術(shù)已經(jīng)用于文物的保護(hù)清洗。銹蝕的古錢幣、彩繪在羊皮紙上的古畫，甚至砂巖上的陳舊的雕刻畫都能通過激光清洗，恢復(fù)其本來面目?？茖W(xué)家采用激光來清洗法國(guó)巴黎盧浮宮中的油畫，已經(jīng)將原來因?yàn)榉N種原因而看不清畫面的油畫恢復(fù)了原貌。德國(guó)技術(shù)人員采用激光清洗技術(shù)，還成功地清洗了科隆大教堂，使這座舉世矚目的大型歷史建筑煥發(fā)新顏。

激光醫(yī)療嶄露頭角

由于激光束可以聚集到比針尖還小的范圍內(nèi)，絲毫不會(huì)損傷發(fā)病區(qū)以外的正常組織，所以用激光做手術(shù)，尤其是眼部手術(shù)快捷又安全，而且手術(shù)的時(shí)間極短。如果患了胃結(jié)石、胃息肉，以往要開刀，現(xiàn)在只需從口腔中插一根管子進(jìn)胃，用激光將結(jié)石炸碎，將息肉燒掉，短期內(nèi)即可痊愈。此外，治療腫瘤也是激光的拿手好戲。

當(dāng)人們?yōu)槟樕系陌毯?、色斑而煩惱時(shí)，激光可以為人解憂。這種激光治療系統(tǒng)利用皮膚中不同顏色的組織對(duì)激光波長(zhǎng)的選擇吸收的特點(diǎn)，在基本不破壞正常組織的情況下，對(duì)皮膚中的黑色素在極短的瞬間用極高峰值的脈沖激光進(jìn)行照射，使之發(fā)生迅速的熱膨脹和粉碎，最后由吞噬細(xì)胞運(yùn)走并排出體外，疤痕和色斑就會(huì)慢慢消失。

德國(guó)一項(xiàng)名為“高重復(fù)頻率和脈沖能飛秒激光治療老花眼”的科研項(xiàng)目，于2009年正式啟動(dòng)。飛秒激光是一種周期可以用飛秒(即千萬億分之一秒)計(jì)算的超強(qiáng)超短脈沖激光。老花眼是由于晶狀體硬化造成的，用超短飛秒激光脈沖在老花眼患者眼球晶狀體內(nèi)部作微，J沏割，就可以達(dá)到恢復(fù)晶狀體彈性的目的。

激光武器初試鋒芒

激光槍是束能武器中的一種，它的特點(diǎn)是將激光高能粒子集束再定向發(fā)射出去，它是所有新概念武器中理論最成熟、發(fā)展最迅速、最具實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用價(jià)值的一種武器，理所當(dāng)然地成為各國(guó)武器研制的重點(diǎn)。

用激光直接照射目標(biāo)或者間接地將激光反射到目標(biāo)上，會(huì)造成假象，引起敵人慌亂或者將敵人誘騙到其他地方。若是用激光照射敵人導(dǎo)彈、炸彈引信或敵方光電偵察、通信、指揮、控制裝置，則會(huì)使其功能失調(diào)，造成混亂。這些，就是激光干擾武器的制造原理。美國(guó)空軍研制的“閃光”激光干擾裝置是目前投入使用的一種典型的激光干擾武器。該裝置采用小功率化學(xué)激光器作為紅外干擾光源，安裝在飛機(jī)上。當(dāng)飛機(jī)受到敵人紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊時(shí)，駕駛員立即采取措施，跟蹤來襲導(dǎo)彈，并在適當(dāng)距離開啟紅外激光干擾器，干擾敵方導(dǎo)彈，使其失去攻擊目標(biāo)。

激光武器的發(fā)展將推動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)的演變。部署在衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站等航天器上的激光武器，在陸地、海洋、空中、太空大顯神通，使硝煙彌漫的戰(zhàn)場(chǎng)變成“光芒四射”的戰(zhàn)場(chǎng)，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)將進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。