激光:点亮科技的“神光”

激光见世50年

　　

　　1960年是激光技术史上具有重要意义的一年。这年的3月22日，美国人亚瑟·莱纳德·肖洛和查尔斯·哈德·汤斯获得了首个激光专利。两人的论文已于1958年12月发表并引起强烈反响。汤斯因此于1964年获得诺贝尔物理学奖。不过，第一台激光器却是由美国年轻的物理学家梅曼做出的。1960年5月15日，梅曼正在研究室里进行实验。突然，一束深红色的亮光从实验装置中的人造红宝石棒里射出，亮度竟然超过了太阳光!这是科学家渴望多年的新型光源，于是，梅曼用英文“受激辐射光放大”的缩写，将这一新型光源命名为莱塞(Laser)，即“激光”(又称“镭射”)。

　　产生激光的装置被称为激光器，有固体、液体、气体和半导体等多种类型。梅曼研制成功了世界第一台能够实际应用的红宝石激光器，标志着激光技术从此诞生。激光和激光器的问世，是20世纪最重大的科学发现之一。

　　近年来，激光技术的发展十分惊人，逐渐成为现代科技的热门领域。如今，你只要稍加留意就会发现：激光唱机的动听乐曲不断回荡在楼宇之间；激光影碟机悄然走进了千家万户；商场里商品贴的是激光防伪标志；货架上的蔬菜经过了激光扫描以保鲜；激光照排则包揽了所有的报刊杂志；我们远隔千里就可以同亲人朋友通话，光纤传送的正是激光。

　　

　　激光时钟准确无误

　　

　　前不久，美国国家标准与技术研究所成功开发出一种能准确地走时20亿年的激光时钟。这种新型时钟用激光“注视”并测量汞离子的振动频率，从而能够极其精确地分割时间。巴黎塞夫尔国际度量衡委员会计划在2020年前用这种激光钟来代替从1967年以来一直使用的原子钟。尽管原子钟能够非常准确地走时8000万年而不差1秒，但仍逊于激光时钟。

　　在卫星发射、导弹和导航定位等领域，准确计时非常重要。所以，激光时钟问世之后将首先应用于跟踪飞机、船只和汽车的GPS全球定位系统。GPS系统通过接收卫星发射的微波信号，计算它们到达地球的时间来确定目标在地球上的具体位置，目前的误差通常在10米左右。如果在卫星上安装了新型激光钟，GPS设备则能够把误差精确度提高到1米以内，从而实现汽车自动驾驶和飞机自动着陆。

　　新型激光钟还可以使卫星更精确地绘制冰帽和山脉的地图，监控地震断层线附近地区的移动迹象，并用来检验现代物理学的基本定律。

　　

　　激光清洗祛除污垢

　　

　　高能激光束照射物品时，可以使被照射物质发生振动、熔化、蒸发、燃烧等一系列物理化学过程，实现对表面污染物的清除。这一过程不需要清洁液或其他化学溶液，而且激光清除下来的废料基本上都是固体粉末，体积小、无污染，是一种“绿色”工艺。

　　用激光束沿着一定的轨迹扫描，就可以实现大面积清洗。与机器人或者机械手联合，还能够清洗传统方法不易达到的部位。激光清洗能清除各种材料表面的不同类型的污染物，达到很高的洁净度。激光清洗还可以选择性地清洗材料表面的污物，不损伤材料的内部组成和结构。

　　目前，激光清洗技术已经用于文物的保护清洗。锈蚀的古钱币、彩绘在羊皮纸上的古画，甚至砂岩上的陈旧的雕刻画都能通过激光清洗，恢复其本来面目。科学家采用激光来清洗法国巴黎卢浮宫中的油画，已经将原来因为种种原因而看不清画面的油画恢复了原貌。德国技术人员采用激光清洗技术，还成功地清洗了科隆大教堂，使这座举世瞩目的大型历史建筑焕发新颜。

　　

　　激光医疗崭露头角

　　

　　由于激光束可以聚集到比针尖还小的范围内，丝毫不会损伤发病区以外的正常组织，所以用激光做手术，尤其是眼部手术快捷又安全，而且手术的时间极短。如果患了胃结石、胃息肉，以往要开刀，现在只需从口腔中插一根管子进胃，用激光将结石炸碎，将息肉烧掉，短期内即可痊愈。此外，治疗肿瘤也是激光的拿手好戏。

　　当人们为脸上的疤痕、色斑而烦恼时，激光可以为人解忧。这种激光治疗系统利用皮肤中不同颜色的组织对激光波长的选择吸收的特点，在基本不破坏正常组织的情况下，对皮肤中的黑色素在极短的瞬间用极高峰值的脉冲激光进行照射，使之发生迅速的热膨胀和粉碎，最后由吞噬细胞运走并排出体外，疤痕和色斑就会慢慢消失。

　　德国一项名为“高重复频率和脉冲能飞秒激光治疗老花眼”的科研项目，于2009年正式启动。飞秒激光是一种周期可以用飞秒(即千万亿分之一秒)计算的超强超短脉冲激光。老花眼是由于晶状体硬化造成的，用超短飞秒激光脉冲在老花眼患者眼球晶状体内部作微，J沏割，就可以达到恢复晶状体弹性的目的。

　　

　　激光武器初试锋芒

　　

　　激光枪是束能武器中的一种，它的特点是将激光高能粒子集束再定向发射出去，它是所有新概念武器中理论最成熟、发展最迅速、最具实战应用价值的一种武器，理所当然地成为各国武器研制的重点。

　　用激光直接照射目标或者间接地将激光反射到目标上，会造成假象，引起敌人慌乱或者将敌人诱骗到其他地方。若是用激光照射敌人导弹、炸弹引信或敌方光电侦察、通信、指挥、控制装置，则会使其功能失调，造成混乱。这些，就是激光干扰武器的制造原理。美国空军研制的“闪光”激光干扰装置是目前投入使用的一种典型的激光干扰武器。该装置采用小功率化学激光器作为红外干扰光源，安装在飞机上。当飞机受到敌人红外制导导弹攻击时，驾驶员立即采取措施，跟踪来袭导弹，并在适当距离开启红外激光干扰器，干扰敌方导弹，使其失去攻击目标。

　　激光武器的发展将推动战争的演变。部署在卫星、宇宙飞船、空间站等航天器上的激光武器，在陆地、海洋、空中、太空大显神通，使硝烟弥漫的战场变成“光芒四射”的战场，现代战争将进入一个崭新的阶段。