激光：小身材大作为 科学技术应用造福人类

纤手香凝

　　第43届日内瓦国际发明展上，中国科技大学先研院顾春副教授课题组选送的一种小型倍频绿光光纤激光器，由于其结构紧凑、稳定性高、效率高、适用于激光投影机等领域，获得了银奖。很多人会觉得这种新发明对平民大众来说是遥不可及的，其实小小的激光对我们的生活有着巨大的影响。它的应用可从科学领域的光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达，到日常生活中的激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等。

　　激光的发明与应用和其他大部分科学发明一样，也经历了漫长的过程。早在1917年，爱因斯坦便认为组成物质的原子中，有不同数量的粒子分布在不同的能级上。高能级的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳跃到低能级上，然后会辐射出与激发它的光相同性质的光。1953年12月，美国物理学家查尔斯·哈德·汤斯和他的学生阿瑟·肖洛制造出了世界上第一台微波激射器，产生了所需要的微波束。1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时，都会产生这种不发散的强光——激光。1960年5月，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼经过多次实验，获得了波长为0.6943微米的激光。1960年7月7日，梅曼发明了世界上第一台激光器。他使用人造的红宝石作为工作媒质，用闪光灯取代了电影放映机的灯泡，较之前有了很大的进步。1960年，前苏联科学家尼古拉·巴索夫发明了半导体激光器。

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　　在此之后，科学家们仍在不断地追求激光领域的新突破。1996年，美国得克萨斯州大学的科学家研制出世界上功率最强大的可操作激光。美国伊利诺伊州纽约大学的科学家和一家光学公司的科研人员试验了一种名为“光学捕获”的技术，试图更便利地操纵碳纳米管。2013年时生物学家已能用激光镊子夹住单个细胞。2014年4月，美国国家航空航天局喷气推进实验室成功完成了一项光学技术演示验证实验。2015年1月27日，《新科学家》报道，科学家首次捕捉到了激光在空气中飞行的画面。

　　激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工，激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。激光技术是涉及光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，激光加工，包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、画线、微雕等各种工艺。激光在医学上的应用主要是激光生命科学研究、激光诊断、激光治疗。另外，激光在通信、测速和工业上的应用也极为广泛。相信在科学家的共同努力下，在未来，激光能有更大的作为，能够更好地造福人类。

　　（作者单位：中国科学技术大学）

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