中国院士,一份至高无上的荣誉,一份如履薄冰的责任,他们在各自的专业领域辛勤的耕耘,他们不平凡的人生经历折射出智慧的光芒……欢迎大家每周二上午10点锁定腾讯科技院士访谈栏目,和我们一起聆听院士们的心路历程。
腾讯科技讯 3月6日,中国工程院院士许祖彦作客腾讯,漫谈激光原理,与网友互动。>>视频实录

【郭桐兴】 各位观众大家好!欢迎大家来到院士访谈栏目,今天我们请到了我国著名激光技术专家,中国科学院物理研究所研究员,中国工程院院士许祖彦先生,许老师欢迎您。今天我们请许老师主要是谈一下有关激光技术的一些问题。首先请许老师介绍一下什么是激光?
【许祖彦】 激光也是一种光,它是根据爱因斯坦的受激辐射原理所产生的一种单色光,它跟一般光相比具有三个特点,一个是单色性特别好,第二是方向性特别好,第三个是亮度特别高。比如说单色性特别好的话,过去我们都是用光谱灯如氪86,它的线宽是万分之一个纳米,而我们通常用的氦氖激光是一亿分之一纳米。普通的灯方向性很差,我们激光可以达到千分之一个弧度。同时它的亮度高,比如说电灯泡发光亮度最多是106cd/m2,太阳光可以达到109量级,而激光可以达到1014。有一个说法是激光可以做到比太阳还亮。
【郭桐兴】 能不能给我们介绍一下世界上激光技术发展的现状是什么情况?
【许祖彦】 在这之前我们先说一下激光是怎么产生的。激光必须是具备一个泵浦源,一个激光介质,中间会有一些发光中心,发光中心一般状态下是低能态,如果被激发以后就会是高能态,如果高能态粒子数比低能态的多,叫粒子数反转,这个时候介质就会产生荧光。如果发生了一个光子辐射的话,这个辐射可能就被这个介质放大,放大后产生的光和原来的辐射也是同波长,同方向,同偏振,这就是爱因斯坦的受激辐射原理。如果我们产生光放大以后,用谐振腔规范了它的发射方向,就会产生振荡。这就是激光产生的原理。激光的理论基础是1916年到1917年爱因斯坦提出光量子理论,1951到1954年的时候,汤斯、巴索夫、普罗霍夫做了氨分子微波振荡器,到了1958年他们又指出,能够把微波的发射扩展到光波波段,这就是我们通常说的激光了。1960美国人做了世界上第一台激光器,它的波长是红色的,用的是红宝石晶体,自从1960年激光出现了以后,全世界都知道了激光的重大意义,所以都在搞。我们中国是1961年由中国科学院长春
光机所研制出来的。
【郭桐兴】 现在激光技术的现状是一个什么情况呢?
【许祖彦】 激光技术已经发展了近50年,这半个世纪以来激光技术得到了长足的进步,产生了多种多样的神奇激光。激光学界经常是以产生激光的介质来对激光进行分类。比如说固体激光、气体激光、液体激光、自由电子激光、半导体激光、化学激光、准分子激光和光纤激光等等。这些都是当前用途很广的。比如说固体激光,我们有红宝石激光,或者是掺钕离子的钇铝石榴石晶体激光等等。固体激光的特点是用光来泵浦,比如说闪光灯,它的特点是什么呢,就是说可以产生很高的功率,很大的能量,但它体积小,寿命很长。比如说现在的固体激光已经超过三万瓦的功率了,一个脉冲能量可以达到万焦耳,高的可以达到兆焦耳。
【郭桐兴】 它的功率是相当大了?
【许祖彦】 对,功率很大,它的亮度也很高,聚焦以后峰值功率可以到每平方厘米1023瓦。所以固体激光是当前非常重要的一种激光器。第二种就是气体激光器,这个就比较广泛了。比如说用氦氖来做,用氩气来做,用二氧化碳、一氧化碳气体都能做激光。氦氖激光是单色性好的红光,主要是用于做检测。氩离子激光是蓝绿色的光,主要用于科研。二氧化碳激光波长是十个微米左右,功率可以做到很大,目前都已经做到万瓦了。液体激光的介质就是液体,很大一个特点就是波长可以变化,比如说燃料激光可以从紫外变到红外。
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