1960年1月18日，美國(guó)加利福尼亞休斯實(shí)驗(yàn)室的西奧多·梅曼研制出了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。從此，激光科學(xué)和技術(shù)得到了異常迅速的發(fā)展。

1917年，愛因斯坦首次提出，存在受激發(fā)射的發(fā)光過(guò)程，從理論上預(yù)言了激光的可能，但一直未有人能夠發(fā)現(xiàn)。1958年12月15日，美國(guó)《物理評(píng)論》雜志發(fā)表了L.肖洛和H.湯斯的題為《紅外和光學(xué)激射器》論文，宣布“將微波激射技術(shù)擴(kuò)大到紅外和光頻譜區(qū)段時(shí)……產(chǎn)生了極其單色的和相干的光”，開辟了嶄新的激光研究方向。這篇論文對(duì)激光的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

1960年，美國(guó)休斯研究室的梅曼運(yùn)用固體的紅寶石做實(shí)驗(yàn)，梅曼將氙閃光燈發(fā)出的光照射在紅寶石上，突然，一束深紅色的亮光從裝置中射出，它的亮度是太陽(yáng)表面的4倍！紅寶石由于受激而發(fā)射出方向高度集中的強(qiáng)光束，這是一種完全新型的光，科學(xué)家渴望多年而自然界中并不存在的光，它被命名為L(zhǎng)aser，是英文“受激輻射光放大”縮寫，這就是激光。產(chǎn)生激光的裝置被稱為激光器。第一臺(tái)紅寶石激光器的發(fā)明為現(xiàn)代各種激光器的研制奠定了基礎(chǔ)。

紅寶石激光器的工作物質(zhì)是紅寶石棒。激光用紅寶石晶體的基質(zhì)是Al2O3，晶體內(nèi)摻有約0.05%（重量比）的Cr2O3。Cr3+密度約為1.58×1019/cm3。Cr3+在晶體中取代Al3+位置而均勻分布在其中，光學(xué)上屬于負(fù)單軸晶體。在Xe（氙）燈照射下，紅寶石晶體中原來(lái)處于基態(tài)E1的粒子，吸收了Xe燈發(fā)射的光子而被激發(fā)到E3能級(jí)。粒子在E3能級(jí)的平均壽命很短（約10-9秒）。大部分粒子通過(guò)無(wú)輻射躍遷到達(dá)激光上能級(jí)E2。粒子在E2能級(jí)的壽命很長(zhǎng)，可達(dá)3×10-3秒。所以在E2能級(jí)上積累起大量粒子，形成E2和E1之間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)晶體對(duì)頻率ν滿足hν=E2—E1（其中h為普朗克常數(shù)，E2、E1分別為激光上、下能級(jí)的能量）的光子有放大作用，即對(duì)該頻率的光有增益。當(dāng)增益G足夠大，能滿足閾值條件時(shí)，就在部分反射鏡端有波長(zhǎng)為6943×10-10米的激光輸出。

激光和激光器的問(wèn)世，被稱為20世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，它與原子能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)一起，被稱為20世紀(jì)的“新四大發(fā)明”。

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史上今日：1960年1月18日 研制出世界上第一臺(tái)紅寶石激光器

圖文簡(jiǎn)介

1960年1月18日，美國(guó)加利福尼亞休斯實(shí)驗(yàn)室的西奧多·梅曼研制出了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。從此，激光科學(xué)和技術(shù)得到了異常迅速的發(fā)展。