前沿科技之美科學家發明反激光器

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美國科學促進會網站報道，在人類發明激光器50多年后，耶魯大學科學家近日研制出世界上首臺反激光器（anti-laser）。與激光器發射激光不同，反 激光器能通過光束間互相干涉從而完全被消耗掉，達到將光束吸收而不是發射的目的。這一發現將為光學計算和放射學應用領域新技術的發展鋪平道路。相關研究成 果發表在2月18日出版的《科學》雜志上。
* E$ H# h) V# H8 y% H) Y5 ?1960年7月美國科學家梅曼發明了第一臺激光器，是指將窄幅頻率的光輻射線，通過受激輻射放大和必要的反饋共振，產生準直、單色、相干光束的儀器。目前激光器使用的增益媒介大多是砷化鎵半導體，用以產生一束聚焦的相干光束，這種光束有相同的頻率和振幅，且運行方向一致。
耶魯大學物理學家道格拉斯·斯通和他的研究團隊曾于去年夏天發表過關于反激光器的理論文章，認為這種裝置可以用硅這種最普通的半導體材料制成。通過與同事曹輝（音譯）的實驗小組合作，研究團隊最終研制出了一臺功能性反激光器，并將之命名為相干完全吸收器（coherentperfectabsorber，簡稱CPA）。CPA將兩束相同頻率的光集中于含有一個硅晶片的諧振腔中，硅晶片作為“損耗媒介”捕捉光波，直到光波在往返振蕩過程中被完全吸收并轉化成熱量。
研究人員用裝有普通硅晶片的CPA演示了吸收近紅外線放射物的效果。他們希望通過對諧振腔和損耗媒介的不斷完善，CPA能夠吸收可見光和一些紅外波段，以應用在光纖通訊中。
; D/ E/ J/ O; z7 J3 m- x6 q斯通教授表示，他相信CPA有一天會應用于下一代計算機光學計算機的光學開關、探測器及其他部件。另外也可運用于醫用放射學領域，利用CPA原理將電磁輻射對準人體組織中很小的某個區域，用來治病或者成像。
! {, b7 W7 h' ?$ C3 H據介紹，CPA理論上可以吸收99.999%的光，但由于實驗條件的限制目前只能吸收99.4%。電腦模擬證明，CPA的大小也可以從現在1厘米發展到6微米（相當于人頭發粗細的1/20）。
3 F+ P3 u0 n. L( C9 h正因為它吸收光束，反激光器不可用作高功率激光武器的“防御工具”。“這是一種用于吸收激光光束的儀器，”斯通說，“有人拿激光槍射殺你時（拿反激光器保護自己），你照樣會被殺死。”
反激光器用途十分廣泛。斯通說，反激光器將用于制造光學計算機。光學計算機用光，而不是用電處理信息，處理數據的能力比電子計算機大1000多倍。另外，反激光器可用于制造感光開關。
6 P" E% c6 t1 `! \$ |. N# x反激光器能在放射學領域顯身手。斯通介紹，反激光器可以用于捕捉人體不透明組織中一小部分區域釋放的電磁射線，用于醫學透視成像和疾病治療。
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