驾驭“最亮的光”

时间:2022-03-17 11:10:33 来源:网友投稿

材料学等领域也有广泛的应用。

让激光变强变快

现在医院用激光做手术已经是较为常见的事情了,比如一些近视眼患者会去医院做激光手术,对角膜进行修正。然而,激光手术用的激光并非普通的由激光器发出来的激光,而是经过处理后的激光。直接用普通激光做手术,失败率会非常高,而且患者感受的痛苦会很大。因为普通激光功率相对较小、脉冲波长相对较大,对角膜的切割精度较低、切割范围过大,甚至可能误伤角膜周围的眼组织。啁啾脉冲放大技术出现之后,激光眼科手术变得可能了。

1985年,穆鲁和斯特里克兰发明了一种方法,可以让激光的脉冲波长缩短,从而让激光的功率增强,他们把这种方法命名为啁啾脉冲放大。所谓啁啾,原本是指鸟叫声,但是在通信领域,它有其特殊的含义。在初期的通信研究中,当脉冲信号变到音频时,会发出一种声音,听起来像鸟叫的啁啾声,故名“啁瞅”。穆鲁等人发明的啁啾脉冲放大技术,就是让激光的脉冲发生快速的变化。

更强更快不仅是体育界的口号,也是激光科学家的追求目标。当时,众多的科学家一味想提升功率,就是不断地放大激光,然后再加以压缩,以获得更强更快的激光,但是这个思路并没有带来理想中的效果,因为过大的功率会将作为激光器核心部件的放大元件烧毁,导致整台仪器报废。与众不同的是,穆鲁他们采用了一种欲擒故纵的方法。当时,实验小组中的一名研究助理威廉姆斯提供了一个新的思路:是否可以先缩小激光功率再放大呢?后来的研究证明,这个思路是正确的。穆鲁等人先将激光拉伸,拉伸之后功率变小,就可以顺利地通过放大元件,将放大之后的拉伸激光再压缩,就可以获得短脉冲、高功率激光束了。当时,正在攻读博士学位的斯特里克兰在导师穆鲁的指导下,顺利地完成了这个实验,而威廉姆斯因为没有参与实验而与诺贝尔奖无缘。

林德罗特院士评价说:“这项研究涉及如何让激光变得更强。有了强大的激光,我们可以做很多实际的事情。比如,精准、低成本地为粒子加速;强激光带来的短脉冲,又可帮助我们以简单且尽可能不损伤眼球的方式来矫正视力。”超强激光在核物理、粒子物理等物理学分支中得到广泛应用,利用这项技术,物理学家制造出超高速相机,利用飞秒量级的脉冲对原子和分子进行拍照,得以更好地洞察微观世界中的秘密。

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