主题：纪念激光发明50年曁NB颁奖季节讨论NB奖 -- nua
家园 好看！ 家园 1.1.2太多的选手--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:
http://www.laserfest.org/
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"说白了就是原子分子总爱呆在低能量处---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.
网上资料:
http://www.laserfest.org/lasers/video-history.cfm
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SCHAWLOW 和GOULD都吹了牛,他们2位先后都加入了FP的概念. TOWNES并且和SCHAWLOW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, 还有非线性光学的参量光学激光(OPO).
[正写改稿]===请不时回来
家园 1.1.3.太多的选手--发令枪响了 这些59年前的想法和出版的文章等于给所有做实验的光学物理人员打了一个发令枪---下面就看谁能第一个发出创世纪的第一束激光了.
而听到这发令枪的赛马就多得去了,光在BELL实验室就有3家.东部的其他老牌大公司也有半打.
BELL实验室叫的最响的研究项目是SCHAWLAW的晶体激光和伊朗人ALI JAVAN的HE-NE气体激光;还有叫的不特别响的印度人KUMAR PATEL的CO2气体激光和BELL实验室有关系的TOWNES在哥大的钾金属气体激光.
在哥大系统,有TOWNES的钾金属气体激光,红爸爸GOULD所在的TRG的碱金属激光---TRG的1百万美金在当时是那么顶用,他们甚至多头出击,同时实验其他几种可能.
在IBM系统,SOROKIN在搞一个CaF2晶体不需要额外腔镜的激光;
在RCA,也有一个激光研究项目--考虑到当时RCA就象90年代的SONY,也算够重量了.
在GE,有人在试验半导体激光--他们相信有FP腔就足够了,增益可以由半导体LED发光提供.
在西屋,有一个和BELL实验室合作的固体激光项目--考虑到当时的西屋就象今天的INTEL,质量也很大了.
这几个实验室的项目,虽然钱有多有少,但都瞄准了一个终点--激光,看谁能做出第一束激光.
而苏联的冷战阵营就不知道多少的激光项目和无限的资金了.
而这时候,在西部洛山矶的HUGHES公司和MAIMAN呢?
HUGHES公司在MASER出现后,开始在1956年重复MASER的工作,主要想做脉冲MASER,采用RUBY晶体来缩小MASER的体积.为此他们雇佣了长晶体和做光谱实验的一系列人员,MAIMAN也是其中之一.MAIMAN刚从STANFORD毕业,其他人对MASER有或多或少的经验,但都无法和东部的几个正式从事MASER研究的相比.而HUGHS内部的计划里面完全是事实求事的非常实际的MASER追赶计划,根本没有激光这个词汇.
家园 1.2.1MAIMAN成黑马-东方不亮西方亮-潜力,动力 第一部MAIMAN成黑马
第二章:东方不亮西方亮
第一节:潜力和动力
MAIMAN的潜力首先在于他是在工业社会中长大的--LA出生,COLORADO长大.
他的父亲是一个有博士学位的电气工程师,发明过直流直流转换器.在父亲的培养下,MAIMAN从小就开始动手动脚修电器搞发明创造--比如说设计不同频率响应的喇叭.十几岁时MAIMAN还开了修理电器的街道店铺.
MAIMAN的潜力还在于他是斯坦福大学物理系的LAMB(和哥大系主任KUSCH同时在1955年由于电子磁矩获得NB奖)那里获得了博士学位.所以他对光谱学很有研究,撞到激光上绝对不算改行--至少他和GOULD算是同行.
MAIMAN发明激光的动力除了对科学发明的好奇心以外,还有一个外人很少提及的超级动力--这也和他在LAMB那里获得的学位有关.他的师弟,一个叫WIEDER的用他做的仪器写了毕业论文,但是在论文只字不提他做的仪器.所以他对WIEDER颇有成见---实验技能不行,人品也差劲.WIEDER毕业后到了西屋公司,在BELL实验室的SCHAWLOW指导下做MASER和激光.所以当MAIMAN1959年初听说WIEDER在做这创世纪的工作时,肯定有点酸.而HUGHS公司偏偏连做LASER的计划都没有,他也许都想了这是天意如此吧,准备认命了.
幸运的是HUGHS仍然有复制提高MASER的计划,并且用到RUBY红宝石.MAIMAN到HUGHS的头两年做的工作就是缩小MASER的体积和重量,他把2吨重的汽车一样重的MASER缩小到了当时便携式收音机大小,只有几公斤.而其中用的介质就是RUBY.
所以MAIMAN也去了1959年纽约有关MASER的第一次量子光学会议,从SCHAWLOW那听了WIEDER的研究LASER的成果.SCHAWLOW说WIEDER在用RUBY做MASER过程中发现RUBY的R系列荧光效率很低,只有1%,因此不适合做激光,倒是另外一个N系列可以发生激光,他们正在这N系列方面的实验.就是这短暂的10多分钟有关WIEDER结果的报告重新燃起了MAIMAN黑马的希望. MAIMAN当时凭他玩RUBY MASER的经验,更重要的是对WIEDER能力没有信心,他对WIEDER的1%R系列荧光效率的结果产生了极大的怀疑.
他从纽约回到LA后异常兴奋,立刻着手测量R系列的荧光效率---报复心理和求新的发明欲望交织在了一起成了让黑马异军突起的巨大的动力!
参考资料:
First International Conference on Quantum Electronics, Shawanga Lodge, High-View New York, 1959, (Published as C. H. Townes, ed, Quantum Electronics, Columbia Univ. Press, 1960)
Oral History Transcript — Dr. Irnee D'Haenens
[正写着]===请不时回来
家园 短了点
家园 看来中国对激光技术的研究还是紧跟世界潮流的啊 看来中国对激光技术的研究还是紧跟世界潮流的啊
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1963年12月16日，毛泽东在听取国务院副总理兼国家科学技术委员会主任聂荣臻汇报十年科学技术规划时强调指出：“死光，要组织一批人专门去研究它。要有一小批人吃了饭不做别的事，专门研究它。没有成绩不要紧。军事上除进攻武器外，要注意防御问题的研究，也许我们将来在作战中主要是防御。进攻武器，比原子弹的数量我们比不赢人家。战争历来都需要攻防两手，筑城、挖山洞都是防嘛。”
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1963年，激光诞生后3年，中国的高层就开始重视它了，毛主席还是很有远见的啊。
家园 新发现历史问题--TG1961年就搞了2个以上的激光 今天朋友看了我的半拉子激光夜话,说他去HUGHES在加州MALIBU的实验室看的展览说苏联人一个星期后也宣布山寨成功.一年后,TG也宣布成功---那是1961年,饿着肚子居然也搞激光?
正是毛说的---：“死光，要组织一批人专门去研究它。要有一小批人吃了饭不做别的事，专门研究它。没有成绩不要紧。军事上除进攻武器外，要注意防御问题的研究，也许我们将来在作战中主要是防御。进攻武器，比原子弹的数量我们比不赢人家。战争历来都需要攻防两手，筑城、挖山洞都是防嘛。”
那时，正赶上三年自然灾害时期，在饥饿的日子里，邓锡铭带领科技人员，夜以继日地进行研制。有时候，邓锡铭看大家干得很辛苦，就让夫人晚上煮了绿豆稀饭，然后装进大桶，和女儿两人用棍子抬到实验室来，有一次送的时候正好让所长看到了，一问怎么回事，所长很是感动，马上找了后勤来解决这事情。家园 很好的资料啊！ 很好的资料啊！ 继续挖，也许会有新的发现。
家园 我家有本激光的书就是60年代出的 几十年以后看，大部分现有激光器类别的主要原理特性用途都介绍了。那书应该是给普通部队工厂院校之类人员的科普教材，可见的确跟得相当紧。90年代以前的出版业还是挺不错的，某出版社口号就是：要做出版家，不做出版商。
家园 毛时代对最新科技,尤其是国防相关的极为重视 在光纤通讯在1970年被认为是保密通讯方式后,TG立即利用中美的蜜月期引进了光纤通讯的光纤和半导体激光技术,作为VC投资了美国最先进的LASERTRON,成就了武汉邮电WTD的前身.
现在TG在激光和光学非线性晶体方面的领先地位完全是毛时代的遗产.
而在科学春天里,本来刚开始的半导体晶体生长研究被停止,于是在这最高工业技术方面仍然远远落后.
通宝推：老老狐狸,家园 兄弟，你不能这样说 毛时代对国防，科技重视，那发动机重要不重要，那时候没人拿它当回事，弄得现在的天朝凡是和动力有关的东西统统是短板！
另外你说的只要上面重视就能怎么怎么样，这个不能这么说，半导体在当时的中国即使领导重视，能发展到美国日本那个程度吗？你毕竟是个发展中国家，很多东西，特别凡是那种涉及学科领域多，精密度，材料要求高的东西我们是搞不过那些工业化国家的，不是领导重视不重视的问题。拿集成电路来说，考验的就是一个国家精密工业的能力，这个我们如何也是竞争不过美日的，人家都实现工业化多少年了，70年代中国有什么？
毛时代，国内也搞出过一些东西，但是没搞成的更多，不是某些人认为的搞一件成一件，而是搞成一件宣传一件而已！而且那些在国际上拿的出手的东西就只有很少的几个点，那种涉及学科多，烧钱的东西基本就是悲剧！就拿核潜艇来说，这个比较典型，这个比核武器更能说明一个国家的工业科研到底有多少力量，因为它涉及的不仅仅是核工业这一个领域的事情，结果我们和美俄比起来只能说是聊胜于无吧。
家园 对,高科技是整体工业化水平的结晶 楼主非常同意这一观点--高科技是整体工业化水平的结晶,尤其是基础工业.这点上一个例子就是--钱学森刚回国到上海了个把月后高层问他能否造导弹,他的回答居然是"不好说".直到后来去了工业条件最好的东北看了日本遗留和TG苏联新援建的项目才在哈工大和陈庚大将说"外国人能做的,中国人也能".导弹是救火的项目,不论怎样都要上--但是也离不开很多基础工业.因此毛对基础工业的投资是勒紧裤带也要上--才有大炼钢铁,遍地小化肥,掘地挖石油;小平同志也承认他接过来的中国已经有了一个门类齐全的基础工业.
回到不象导弹一样救火急的高科技,如半导体,毛也没有要不计成本的烧钱,只是强调对于大国聊胜于无---必须有人不做其他事情专职研究,绝对不能停. 这里强调的是人材和队伍的培养和维持.
发动机的重要,毛时代当然重视,尤其是军事航空发动机,不然也不会引进斯贝.而斯贝的继续国产化的停滞和自研项目的下马都是发生在科学的春天.