每年的5月16日,是由联合国教科文组织特别设立的“国际光日”。1960年的这一天,美国杰出的物理学家与工程师西奥多·梅曼博士,在实验室中首次成功研发出了激光这一划时代的人造光源。
激光,作为20世纪继原子能、计算机、半导体之后的又一里程碑式发明,它以其独特的性质被誉为“最快的刀”“最准的尺”以及“最亮的光”。这一革命性的科技成果,不仅拓展了人类对光的认知边界,更在诸多领域催生了前所未有的应用。
第一束激光诞生
西奥多·梅曼1927年7月11日出生于美国加利福尼亚州洛杉矶的一个普通家庭。他的早年生活充满了对科学的热爱与追求。在科罗拉多大学获得工程物理学的理学士学位后,他继续在斯坦福大学深造,并于1955年获得了电子工程学的博士学位,师从1955年诺贝尔物理学奖得主威利斯·兰姆。
梅曼的科研之路并非一帆风顺,他面临着资金短缺、团队规模有限以及来自公司内部的质疑和舆论压力。然而,正是这些挑战激发了梅曼的坚定信念和顽强毅力。他坚持不懈地进行研究,最终在1960年5月15日成功制成了世界上第一台可操作的波长为0.6943微米的红宝石激光器。
1960年5月16日,梅曼利用这台红宝石激光器产生了人类历史上的第一束激光——波长为694.3纳米的红光激光。梅曼因此成为了世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。
红宝石激光器的工作原理相对简单而巧妙。梅曼将直径1厘米、长2厘米的红宝石两端先镀上银膜,在其一端开个小孔让激光输出。然后,他将红宝石晶体放在螺旋氙闪光灯中,并将他们放进高反射的圆筒内。当闪光灯发出强烈的光脉冲时,红宝石晶体中的掺铬氧化铝晶体会吸收光能并激发出相干脉冲激光光束。这一光束具有高度的方向性和单色性,能够在空间中传播很远的距离而不发散。梅曼的发明不仅为人类带来了前所未有的光源,也开启了激光技术在各个领域的应用。
随着科技的不断进步,激光技术逐渐在医学、通讯、军事、工业等领域展现出巨大的潜力和价值。例如,在医学领域,激光技术被广泛应用于眼科手术、皮肤治疗等方面;在通讯领域,激光技术为光纤通信提供了高速、稳定的传输手段;在军事领域,激光武器和激光雷达等设备的出现,极大地提升了现代战争的精确度和效率。
为了纪念梅曼的这一伟大发明,联合国教科文组织于2015年将5月16日设立为“国际光日”。这一节日的设立,不仅是对梅曼及其团队辛勤努力的肯定,也是对人类在光学领域取得重大突破的庆祝。
我国激光技术稳步发展
20世纪60年代初期,全球激光技术尚处于萌芽与探索的初期阶段,各国对这一新兴科技领域的认知尚浅,我国也不甘落后,积极投身于激光技术的研发浪潮之中。
1961年,在中国科学院(长春)光学精密仪器机械研究所悄诞生了中国首台激光器。这台凝聚着“中国激光之父”物理学家王之江等科研精英心血的激光器,以其桔红色的璀璨光芒,照亮了我国激光科技发展的崭新篇章。尽管它的问世比国外同类产品晚了将近一年,但其在激发效率等多个方面展现出的独特优势,尤其是激发方式的创新,标志着中国激光技术已跻身世界先进行列。
1964年,中国科学院上海光学精密机械研究所正式成立,这是全球首个专注于激光技术研究的科研机构。同年,在杰出科学家钱学森的倡议下,“受激发射的光”被正式命名为“激光”,这一命名至今仍被广泛沿用。与此同时,著名物理学家王淦昌提出了激光核聚变的初步理论,这一理论成果使中国在激光科技领域的探索走在了世界的前端。
此后,激光技术作为中国国家级战略性科技计划的重要组成部分,受到了高度重视。例如,“863”计划中的七大领域便涵盖了激光技术和光电子技术(特别是信息领域的激光技术),而1995年更是增设了“惯性约束聚变”主题。在这些重大科技项目的有力支持下,中国激光技术不断迈向新的高度,面向实际应用、面向全球市场、面向未来发展,取得了一系列具有国际先进水平的科研成果,彰显了中国在激光科技领域的强大实力与无限潜力。
参考来源:中国科学院高能物理研究所官微、科普中国、人民网
来源: 江苏省科学技术协会