由冷原子云產(chǎn)生激光

普通的激光是利用一個(gè)充滿增益介質(zhì)的空腔來產(chǎn)生激光的，光子在空腔兩端的鏡面上反復(fù)碰撞后獲得放大，最終在一個(gè)確定的方向輻射激光，最近，法國(guó)國(guó)家科學(xué)中心的R.Kaiser教授和他的同事們卻從冷原子云中產(chǎn)生出無序激光(random la-ser)，它的特點(diǎn)是可以散射到各個(gè)方向，類似于一個(gè)“迪斯科球”，無序激光是由單個(gè)原子散射并獲得放大的，它不需要固定的空腔，只需要有足夠濃的原子密度，當(dāng)原子云成為不透明時(shí)，原子將激發(fā)出無序激光，光學(xué)上的不透明程度可以用光學(xué)厚度來定義，也就是將原子云內(nèi)的原子自由程作為單位來測(cè)定原子云的光學(xué)厚度。

R.Kaiser教授的研究組對(duì)二能級(jí)原子系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，這里輻射激光不需要利用空腔的鏡面進(jìn)行碰撞來獲得增大，取而代之的是一些微米大小的粒子漂浮于水中，當(dāng)外部注入光波時(shí)，可以使部分原子處于激發(fā)態(tài)而形成復(fù)雜的三光子躍遷，這就是所謂的布居反轉(zhuǎn)，通常布居反轉(zhuǎn)時(shí)可以發(fā)生增益效應(yīng)，改變注入光波的頻率與強(qiáng)度，可使原子云在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)束縛住光子，并讓它們變成相干光束且同步傳播，產(chǎn)生無序激光的必要條件是原子云的厚度要達(dá)到200－250原子自由程，R.Kaiser教授的研究組是用磁光阱來約束原子的，所以實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是要使約束原子云的密度達(dá)到必要的厚度。

無序激光的激發(fā)與正常激光相比，它的工藝不必非常精確和復(fù)雜，因此它的生產(chǎn)成本也比較低，它可在數(shù)字顯示、光噴射繪畫和溫度傳感器方面得到應(yīng)用。

(云中客摘自Physics Review Letters，1 May 2009)