激光技术的先驱者——汤斯

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激光技术的先驱者——汤斯

  汤斯没有立即宣布自己的新发现,而是回到实验室,根据自己的新想法,开始着手试制微波激射器。他和同事们,还有研究生,整整工作了两年;这两年中,他们一起设计、制造、试验、拆毁、再造,翻来覆去,但一直都没有成功。有两个朋友劝他放弃这种劳而无功、浪费钱财的试验,但他毫不动摇,继续试验。

  1953年年底,汤斯应邀到一个波谱讲习班去作短期讲学。一天,他的学生飞也似的跑来报告他一个激动人心的消息:微波激射器成功了!

  师生一起来到一家地下餐厅举杯庆贺来之不易的成功。席间,他们想到应该为这一新发明起一个简明、响亮的拉丁或希腊名字。然而胜利的激情使他们无法平静下来,他们争了一夜也没有找到一个合适的名字。直到第二天晚上,他们才满意地创造了一个缩写词“Maser”——“曼塞”——作为那个新发明的装置的命名。它的意思就是“微波激射器”。以后在Maser的基础上又发明了激光器,人们也照汤斯的样子创造了“Laser”这一缩写来为它命名。两者只有一字之差。其中“aser”是受激辐射一词的英文缩写,而M和L分别代表微波和光。这也表示它们产生的原理是相同的,只是振荡频率或者说波长不一样。

  发现“曼塞”以后,汤斯谦虚地说这是他学生的胜利和光荣;因为他的学生是冒着当不成博士的风险来从事这项研究工作的。

  不久,汤斯发现“曼塞”有一个怪脾气,它产生的频率很高的电磁波,始终固定在一个频率上振荡,用什么办法都无法改变它。当时,汤斯也说不出这样一种激射器有什么实用价值。

  后来才明白,“曼塞”产生的微波能精确地稳定在一个频率上振荡,正是“曼塞”的优点而不是缺点:既然它每秒钟振荡的次数始终不变,那么,只要测量出振荡的次数,就可以知道准确的时间间隔。于是有人把这种激射器作为时钟的计时标准,造出了当时世界上最准确的钟,“走”1万年误差只有1秒。

  微波激射器只能产生厘米波。汤斯需要的是毫米波和亚毫米波。然而,产生毫米波的激射器却迟迟造不出来,也没有发现能辐射毫米波、亚毫米波的物质。

  汤斯当机立断,决定绕道前进,直接研究用激射器产生可见光振荡的可能性。

  1958年,汤斯和他的合作者肖洛,经过了长期的思考、研究、计算以后,首次提出光振荡条件的理论计算和光激射器的设计原理,并且还对这种新型激射器的用途作了一番预测。这篇文章立意新颖、论证翔实、假设大胆、计算精确,再加上技术措施切实可行,因此,立刻博得了电子物理学界的广泛注意。欧美很多有条件的实验室,按照论文的提示,纷纷试验制造。