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世界最早的激光器 科学家梅曼于1960年制成
2022-08-23

世界最早的激光器是什么样的?激光器——能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围,1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。下面就跟一起具体看看世界最早的激光器等相关内容。

梅曼和他的第一台红宝石激光器

激光器的种类很多,但其制造原理基本相同。大多由激励系统、激光物质和光学谐振腔三部分组成。激励系统就是产生光能、电能或化学能的装置。目前使用的激励手段,主要有光照、通电或化学反应等。

激光物质是能够产生激光的物质,如红宝石、铍玻璃、氖气、半导体、有机染料等。光学谐振腔的作用是用来加强输出激光的亮度,调节和选定激光的波长和方向等。目前激光器按激光物质的物理状态分,主要有固体激光器、半导体激光器、气体激光器和液体激光器4种。

世界上第一台激光器,是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年制成的,它是一种固体激光器。它的激励系统是一支能突然爆发出强光的螺旋形闪光管,激光物质是插在螺旋管中间的一红宝石棒。红宝石经闪光管发出的光照射后,发出激光,通过光学谐振腔的加强和调节后,便射出一束强有力的激光。

激光器的专利之争

激光器最早是科学家GordonGould在1958年搭建出来,但是直到1959年才发表相关论文,但在其申请专利的过程中却被拒绝了,因为他的导师就是maser(微波谐振腔)技术的发明者CharlesTownes(发明了产生微波microwave输出技术)。由于受到导师的影响专利一直没有被批复。直到1977年激光器的专利才在美国批准。长期的专利之战,反而对Gould更为有利,因为他获得专利的时候,激光器已经大规模应用,受专利保护期的限制问题,如果专利一申请就批复下来,因为应用不广泛,反倒赚不到太多钱了。

激光器的种类和用途

激光器发出的光质量纯净、光谱稳定可以在很多方面被应用。红宝石激光:最初的激光器是红宝石被明亮的闪光灯泡所激励,所产生的激光是“脉冲激光”,而非连续稳定的光束。这种激光器产生的光束质量和我们现在使用的激光二极管产生的激光有本质的区别。这种仅仅持续几纳秒的强光发射非常适合捕捉容易移动的物体,例如拍摄全息的人物肖像画,第一副激光肖像在1967年诞生。红宝石激光器需要昂贵的红宝石而且只能产生短暂的脉冲光。

氦氖激光器:1960年科学家AliJavan、WilliamR.BrennetJr.和DonaldHerriot设计了氦氖激光器。这是第一台气体激光器,这种激光器是全息摄影师常用的装备。两个优点:1、产生连续激光输出;2、不需要闪光灯泡进行光激励,而用电激励气体。

激光二极管:激光二极管是当前最为常用的激光器之一,在二极管的PN结两侧电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射。当自发辐射所产生的光子通过半导体时,一旦经过已发射的电子—空穴对附近,就能激励二者复合,产生新光子,这种光子诱使已激发的载流子复合而发出新光子现象称为受激辐射。如果注入电流足够大,则会形成和热平衡状态相反的载流子分布,即粒子数反转。当有源层内的载流子在大量反转情况下,少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反射而产生感应辐射,造成选频谐振正反馈,或者说对某一频率具有增益。当增益大于吸收损耗时,就可从PN结发出具有良好谱线的相干光——激光。激光二极管的发明让激光应用可以迅速普及,各类信息扫描、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光唱片、激光指示器、超市的收款等等,各类应用正在不断被开发和普及。