激光器

物理学家在研究原子结构时发现了激光。自从激光出现以来，激光的应用已经扩展到工业、农业、科学研究和国防的各个领域。激光科学技术已经成为当代发展最快的科学技术领域之一。

1913年，丹麦物理学家玻尔提出原子可以以一系列不同能级的状态存在，并且只能从一个能级跃迁到另一个能级。低能级的原子吸收能量后会变成高能级。当高能级的原子变成低能级时，多余的能量将以辐射(自发辐射)的形式释放出来。

1917年，爱因斯坦提出，当原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，它们可以通过自发辐射或受激辐射来实现。普通光源的发光主要是自发发射。处于激发态的原子在其他作用下，如光照，会引起原子跃迁。原子*发光。这种发光方式被称为受激辐射。

受激辐射理论提出后，并未受到重视。三十年后，直到1951年，美国物理学家托马斯开始对它感兴趣。一天，散步后，他坐在长凳上，静静地思考这个问题。突然，他想出了一个新主意:在正常情况下，大多数物质分子都处于低能状态。这可以改变吗？几个分子处于高能状态，然后用微波照射这些分子，使它们受到刺激而发出能量，这就产生了放大效应。将容器中的大多数原子或分子转移到高能的过程称为粒子数反转，这是量子放大器和激光的必要条件。他立即在信封背面概述了一些基本的设计要求。经过3年的实验，微波受激放大器(量子放大器)终于研制成功。早期的微波受激放大器是一个装满受激氨分子的小金属盒子。当微波进入装有受激氨分子的盒子时，会发出一束纯净而强烈的高频微波束。

苏联科学家巴索夫和普罗奇·哈罗兹已经独立完成了类似的工作，并取得了成功。1964年，托马斯、巴索夫和曾·洛克·哈洛夫获得诺贝尔物理学奖。

随着量子放大器的发展，人们开始考虑将这些原理从微波波段扩展到光波波段的可能性。

1958年，托马斯和肖洛提出了第一个激光理论方案。他们建议由放大材料制成的细长圆柱体两端应该有相等的镜子。反射器的一侧是全反射器，另一侧是部分反射器，因此光沿圆柱体来回反射，形成光频谐振腔。

世界上第一台激光器是由美国的满妹博士于1960年研制的。他使用红宝石单一产品作为工作物质，两端面抛光和镀银。红宝石的主要成分是氧化铝，其晶格中的一小部分铝原子被铬原子取代。当氙灯作为激发源发出强光照射红宝石时，红宝石中的铬原子吸收绿光和蓝光，并从基态跃迁到激发态，导致粒子数反转。第一台激光器的输出功率为10，000瓦，晶体棒非常纯净，是手工制作的。发射的激光强度是阳光的1000万倍。