南非打造全球首個(gè)數(shù)字激光器

訊：南非科學(xué)與工業(yè)研究委員會(huì)國(guó)家激光中心研究人員日前開(kāi)發(fā)出世界首個(gè)數(shù)字激光器，開(kāi)辟了激光應(yīng)用的新前景。研究成果發(fā)表在8月2日英國(guó)《自然通訊》雜志上。近日本報(bào)記者走進(jìn)這個(gè)位于比勒陀利亞的國(guó)家激光中心，見(jiàn)證了這個(gè)世界第一。

本報(bào)記者在實(shí)驗(yàn)室里看到，大小不同的各種實(shí)驗(yàn)器材有序地?cái)[在桌上。這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)只有4人：研究員桑迪耶和福布斯，訪問(wèn)學(xué)者伊戈?duì)柡退牟┦可蛩範(fàn)?。目前他們以小組名義申請(qǐng)了專利。桑迪耶向本報(bào)記者介紹并展示了數(shù)字激光的工作原理。

常規(guī)激光器一般包括3個(gè)部分。光學(xué)諧振腔，包括固定在兩端的面對(duì)面的兩個(gè)反射鏡；泵浦源，通常是電流或光；增益介質(zhì)，種類包括氣體、液體和固體等。桑迪耶介紹，常規(guī)激光器工作原理是泵浦源的電流或光射進(jìn)增益介質(zhì)，增加增益介質(zhì)里的電子能量，一些被增加能量的電子會(huì)自由釋放特定頻率的光子，諧振腔兩端的反射鏡把電子所釋放的光子再反射回增益介質(zhì)，反射回的光與增益介質(zhì)內(nèi)的電子產(chǎn)生共振并誘導(dǎo)更多電子釋放光子，如滾雪球般把光放大，如此形成激光束，部分激光束通過(guò)反射鏡射出諧振腔，其形狀由發(fā)射鏡面形狀來(lái)控制。

桑迪耶向本報(bào)記者展示反射鏡，其表面均勻分割成十幾個(gè)小鏡面，每個(gè)小鏡面代表著不同圖像，意味著反射后產(chǎn)生不同的光束。如果需要其他激光束，就需要更換反射鏡，這些光學(xué)元件昂貴且嬌貴，每更換一次還需對(duì)光進(jìn)行重新校準(zhǔn)。

研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室探討數(shù)字激光器的進(jìn)一步完善

而數(shù)字激光器的秘密在于將其中一個(gè)反射鏡換成了“空間光調(diào)制器”。“空間光調(diào)制器”如同一個(gè)可反光的微型液晶顯示屏，“只需通過(guò)電腦向顯示屏輸入特定圖像就能得到所需要的激光模式。其最大特點(diǎn)是不用為每束激光設(shè)計(jì)一個(gè)新激光器，只需在電腦上變換圖片，就能得到想要的光束形狀。”福布斯介紹道。“數(shù)字激光可以創(chuàng)建幾乎任何激光模式，而在以前，每束光都需要一個(gè)單獨(dú)激光器，為此很多人需要花費(fèi)一兩年才能做到。”記者看到，隨著電腦上圖片的不斷變化，反射鏡上的激光束不斷發(fā)生變化，非常有趣。

桑迪耶表示，這項(xiàng)技術(shù)將改變現(xiàn)狀，并可能在未來(lái)數(shù)年內(nèi)創(chuàng)造出新市場(chǎng)。南非媒體則評(píng)論說(shuō)，這項(xiàng)發(fā)明是激光技術(shù)的一個(gè)里程碑。在醫(yī)療領(lǐng)域，它可以用作無(wú)血手術(shù)，眼部護(hù)理和牙科。在工業(yè)領(lǐng)域，它可以幫助切割，焊接。在通信領(lǐng)域，它將極大促進(jìn)光纖通訊的發(fā)展。

“接下來(lái)我們的最大挑戰(zhàn)是將這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，”福布斯說(shuō)，“希望能有機(jī)會(huì)去中國(guó)，與中國(guó)同行切磋激光技術(shù)。”