纪念激光发明50年（1.1.2）

作者 NUA CCThere ，原载 http://www.ccthere.com/alist/3083231  经作者特别授权发表

 第一章:太多正式选手 
         第二节:东方的巨人墙
这里要说一下当时美国的西部尤其是相对东部来说还科学还很不发达.哥伦比亚大学那时是电子无线电光学的圣地,MASER的发明人TOWNES从BELL实验室转到哥大,从国防部弄了很多的冷战研究基金来搞他的MASER研究.他花了很多钱,MASER还没有影,以至于哥大的大牛们,RABI(NMR原理的发明人,1944年NB奖)和系主任KUSCH(GOULD的导师)都说"CHARLIE 你的发明估计应该放弃了".但是有钱能使鬼推磨,加上正确的方向,MASER终于在1953年被TOWNES发明了.
TOWNES发明MASER之后立刻就想到类似原理的机器是应该可以做到光波段的. 他有这方面的联想主要是由于他希望有高分辨率和高亮度的光源来进行分子和原子的光谱研究,还没有想到高能量激光的加工能力,甚至没有想太多激光在通讯方面的应用. 而GOULD在1959年的专利申请里就科幻一般把激光说成是能开天辟地的神器.
网上资料:
链接出处http://www.laserfest.org/
链接出处http://www.aip.org/history/exhibits/laser/
与此同时,冷战的东方阵营苏联也没歇着,BASOV和Prokhorov也独立地甚至更早地造出了MASER.这几个巨人几乎同时意识到类似的器件也可以在光波段实现.

但是这从微波到光波段的变化是联想起来很容易,做出来就不容易了.主要难点有两处:
1.   实现常规温度下大规模的违反热力学第二定律的原子和分子在高低能级间分布数量的反转."热力学第二定律"说白了就是原子分字爱呆在低能量处---高能级的地方的数量总少于低能级的地方的数量,受激辐射"开闸放水"就无法发生. 但是可以先把原子蓄在不容易下来的高处再通过受激辐射"开闸放水". TOWNES通过利用原子能级间衰减寿命的不同设计了钾原子的四能级反转受激辐射"开闸放水"结构,这一想法估计最早在1956年就被TOWNES想出来了.

2.   而LASER的共振腔是另一难点.估计TOWNES在想出4能级实现翻转之后就和SCHAWLAW 和GOULD都吹了牛,他们2位先后都加入了FP的概念. TOWNES并且和SCHAWLAW一起把FP腔想法也加在一起发表在1958年6月的PHYSICAL REVIEW上.这一里程碑的文章和日子被BELL实验室说成是激光LASER的诞生日,也是日后NB奖的主要依据. 但是GOULD的公证草图明显早于这篇文章--而这篇纲领性文件居然连一个FP腔草图也没有.苏联的2位大师也在这其间提出了类似的能级分布反转和激光腔设计理论,并且发表了俄文文献.
甚至可以说对激光来说,FP腔是比实现能级分布反转更重要的. 后来很多的激光并不需要实现能级分布反转就能够发射激光,比如说半导体的二极管(DIODE)和量子级联(QUANTUM CASCADE)激光.

链接出处http://www.laserfest.org/lasers/video-history.cfm