激光的历史演变

激光的理论基础源于伟大的物理学家爱因斯坦。1917年，爱因斯坦提出了一个全新的技术理论‘光与物质相互作用’。这个理论意味着在组成物质的原子中，有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上。当高能级的粒子被一个光子激发后，会从高能级跃迁(jump)到低能级。这时，它们会放射出与激发它们的光具有相同性质的光，并且在某种状态下，微弱的光也能激发出强光。这被称为“受激辐射的光学放大”，简称激光。

1951年，美国物理学家查尔斯·哈德·汤斯设想，如果用分子代替电子电路，可以获得波长足够小的无线电波。分子有各种形式的振动，其中一些就和微波波段的辐射一样。问题是如何将这些振动转化为辐射。就氨分子而言，在适当的条件下，它每秒振动24，000，000，000次(24GHz)，因此有可能发射波长为65，438+0.25 cm的微波。他设想通过热或电将能量泵入氨分子，使它们处于“受激”状态。然后，想象一下，这些被激发的分子处于与氨分子具有相同固有频率的微波束中——这种微波束的能量可以非常微弱。单个氨分子会受到这种微波束的影响，以相同波长的波束波的形式释放其能量，然后这种能量会作用于另一个氨分子，使其也释放能量。这种微弱的入射微波束相当于一个立足点来触发雪崩，最后会产生一个很强的微波束。起初用于激发分子的所有能量都被转换成一种特殊的辐射。

1953 65438+2月，唐斯和他的学生亚瑟·肖洛(Arthur Sholow)终于做出了一个根据上述原理工作并产生所需微波束的装置。这个过程被称为“受激辐射的微波放大”。在英文中缩写为M.A.S.E.R，“maser”一词就是由此产生的(此类词称为首字母缩写词，在技术语言中越来越常用)。

1958年，美国科学家肖洛(Schawlow)和汤斯(Townes)发现了一个神奇的现象:当他们将氖灯发出的光照射在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出明亮的光，这种光会一直聚集在一起。根据这一现象，他们提出了激光的原理，即当一种物质受到与其分子自然振荡频率相同的能量激发时，就会产生这种无差别的强光——激光。他们为此发表了重要论文，并获得了1964年诺贝尔物理学奖。

1960 5月15日，美国加州休斯实验室的科学家宣布，他获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，也因此成为世界上第一位将激光引入实用领域的科学家。

1960年7月7日，西奥多·梅曼宣布了世界上第一台激光器的诞生。梅曼的计划是使用高强度闪光管来激发红宝石。因为红宝石在物理学上只是一种掺有铬原子的刚玉，红宝石受到刺激时会发出红光。在红宝石的表面钻一个洞，在红宝石的表面装一个反光板，让红光从这个洞溢出，从而产生一束相当集中而细长的红色光束，打到某一点时可以达到比太阳表面还高的温度。

前苏联科学家尼古拉·巴索夫在1960年发明了半导体激光器。半导体激光器的结构通常由P层、N层和有源层组成，形成双异质结。其特点是:体积小、耦合效率高、响应快、波长和尺寸与光纤尺寸相适应、可直接调制、相干性好。