激光：小身材大作為科學技術應用造福人類

第43屆日內瓦國際發明展上，中國科技大學先研院顧春副教授課題組選送的一種小型倍頻綠光光纖激光器，由于其結構緊湊、穩定性高、效率高、適用于激光投影機等領域，獲得了銀獎。很多人會覺得這種新發明對平民大眾來說是遙不可及的，其實小小的激光對我們的生活有著巨大的影響。它的應用可從科學領域的光纖通信、激光光譜、激光測距、激光雷達，到日常生活中的激光指示器、激光矯視、激光美容、激光掃描、激光滅蚊器等。

激光的發明與應用和其他大部分科學發明一樣，也經歷了漫長的過程。早在1917年，愛因斯坦便認為組成物質的原子中，有不同數量的粒子分布在不同的能級上。高能級的粒子受到某種光子的激發，會從高能級跳躍到低能級上，然后會輻射出與激發它的光相同性質的光。1953年12月，美國物理學家查爾斯·哈德·湯斯和他的學生阿瑟·肖洛制造出了世界上第一臺微波激射器，產生了所需要的微波束。1958年，美國科學家肖洛和湯斯發現物質在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發時，都會產生這種不發散的強光——激光。1960年5月，美國加利福尼亞州休斯實驗室的科學家梅曼經過多次實驗，獲得了波長為0.6943微米的激光。1960年7月7日，梅曼發明了世界上第一臺激光器。他使用人造的紅寶石作為工作媒質，用閃光燈取代了電影放映機的燈泡，較之前有了很大的進步。1960年，前蘇聯科學家尼古拉·巴索夫發明了半導體激光器。

在此之后，科學家們仍在不斷地追求激光領域的新突破。1996年，美國得克薩斯州大學的科學家研制出世界上功率最強大的可操作激光。美國伊利諾伊州紐約大學的科學家和一家光學公司的科研人員試驗了一種名為“光學捕獲”的技術，試圖更便利地操縱碳納米管。2013年時生物學家已能用激光鑷子夾住單個細胞。2014年4月，美國國家航空航天局噴氣推進實驗室成功完成了一項光學技術演示驗證實驗。2015年1月27日，《新科學家》報道，科學家首次捕捉到了激光在空氣中飛行的畫面。

激光的空間控制性和時間控制性很好，對加工對象的材質、形狀、尺寸和加工環境的自由度都很大，特別適用于自動化加工，激光加工系統與計算機數控技術相結合可構成高效自動化加工設備，已成為企業實行適時生產的關鍵技術，為優質、高效和低成本的加工生產開辟了廣闊的前景。激光技術是涉及光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術，激光加工，包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標、畫線、微雕等各種工藝。激光在醫學上的應用主要是激光生命科學研究、激光診斷、激光治療。另外，激光在通信、測速和工業上的應用也極為廣泛。相信在科學家的共同努力下，在未來，激光能有更大的作為，能夠更好地造福人類。

 （作者單位：中國科學技術大學）