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激光组件与材料

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那些年我们一起追过的“微波激射器”

导读: 在激光(Laser)被发明出来之前,它还有个孪生兄弟,叫做激微波(Maser),只因其产生的条件太过苛刻,所以一直被搁置至今。

  我们都对激光器十分熟悉,它放大的激光光束照亮了motley crüe的演唱会,扫描我们的日用品,通过移除沉重的近视眼镜让我们看起来不那么书呆子气。您还知道其他更酷酷的事情吗?答案是全新的室温微波激射器。

  其实,在激光(Laser)被发明出来之前,它还有个孪生兄弟,叫做激微波(Maser),只因其产生的条件太过苛刻,所以一直被搁置至今。

  如今,英国国家物理实验室和伦敦帝国理工学院的研究人员已经制造出一种制造激微波简易设备——微波激射器(masers)。据团队带头人马克•奥克斯波罗(Mark Oxborrow)博士称,这个“新型电子仪器”可以像激光一样给世界带来一场革命,甚至会超过激光的影响。

  什么是激微波(maser)?

  激微波,是受激放大微波辐射(Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的简称,指通过受激辐射放大和必要的反馈,产生同一波宽、准直、相干的微波的过程及仪器。其基本的物理原理是爱因斯坦在1917年提出的“受激发射(stimulated emission)”这一概念。详细的物理原理介绍本文不做过多论述,有兴趣的请看 这里 。

新型微波激射器

图为 新型微波激射器

  1952年,微波激射器就被列别捷夫物理研究所的尼古拉•巴索夫(Nikolay Basov)和亚历山大•普罗霍罗夫(Alexander Prokhorov)描述了出来。他们因这项研究获得了1964年的诺贝尔物理学奖。一年之后,由美国哥伦比亚大学的汤斯(Charles H. Townes)和戈登(J. P. Gordon)做出了真实的仪器。那是一个复杂的仪器,需要一连串受激励的氨分子。

  由于他们当时无法再对其进行简化,所以汤斯和亚瑟•肖洛(Arthur L. Schawlow)继续对一个非常类似的想法进行了研究,最终由戈登•古尔德(Gordon Gould)将其盖棺定论,起名为LASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),也就是今天人们所说的激光,而汤斯也因激光而获得了当年的诺贝尔物理学奖。

  使用可见光代替微波可在很大程度上简化仪器,因此微波激射器后来仅应用在小范围的领域,如原子钟;而激光的应用则非常广泛,如数据存储、武器、外科手术设备、通信甚至迪斯科舞厅的灯光等等。

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