縱觀諾貝爾獎(jiǎng)百年歷史,與光學(xué)直接或間接相關(guān)的獲獎(jiǎng)成果多達(dá)40余項(xiàng),約占諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的40%。其中,在1960年后,幾乎所有與光學(xué)相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)或多或少都與激光有關(guān)聯(lián)。以下例舉其中較為著名的幾項(xiàng)。
1964年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 激光最早獲得的諾獎(jiǎng)
獲獎(jiǎng)?wù)撸翰闋査埂梗绹?guó))、尼古拉·根納季耶維奇·巴索夫(前蘇聯(lián))、亞歷山大·普羅霍羅夫(前蘇聯(lián))
獲獎(jiǎng)理由:在量子電子學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果,該成果發(fā)展出了基于激微波—激光原理建造的振蕩器和放大器
依據(jù)該研究成果,科學(xué)家在1954年制造出了激光器的前身——微波激射器。此后,基于微波器的開(kāi)放式諧振腔構(gòu)型,科學(xué)家在1960年研制出了激光器。
1971年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 構(gòu)建三維逼真立體圖
獲獎(jiǎng)?wù)撸嘿げさつ崴梗ㄓ?guó))
獲獎(jiǎng)理由:發(fā)明并發(fā)展全息照相法
由于激光器的問(wèn)世,光源的相干性和亮度有了顯著提高,全息技術(shù)得到迅猛發(fā)展。全息技術(shù)的原理是利用光的干涉和衍射,將物體信息以干涉圖的方式存儲(chǔ)下來(lái),通過(guò)圖像反演,恢復(fù)出原物體的三維逼真立體圖。該技術(shù)大量運(yùn)用在科幻電影中,如《阿凡達(dá)》中的全息沙盤(pán)展示、《鋼鐵俠》中的懸空投影等。如今,計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展已催生出全息投影技術(shù)。例如,微軟基于計(jì)算全息技術(shù)于2015年開(kāi)發(fā)出了Hololens,可以生成只有佩戴者能夠看見(jiàn)的虛擬3D圖像。
1981年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 靈敏探測(cè)的激光光譜儀
獲獎(jiǎng)?wù)撸耗峁爬埂げ悸〔绹?guó))、阿瑟·肖洛(美國(guó))
獲獎(jiǎng)理由:對(duì)開(kāi)發(fā)激光光譜儀的貢獻(xiàn)
激光器問(wèn)世后,非線性介質(zhì)和激光光譜的研究成為了熱點(diǎn),布隆伯根發(fā)明的基于非線性光學(xué)原理的光倍頻、脈沖壓縮展寬、電光調(diào)制等技術(shù)和器件,在強(qiáng)激光領(lǐng)域、激光通訊領(lǐng)域都不可或缺。
1997年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 冷凍原子捕捉“第五態(tài)”
獲獎(jiǎng)?wù)撸褐扉ξ模绹?guó))、克洛德·科昂-唐努德日(法國(guó))、威廉·菲利普斯(美國(guó))
獲獎(jiǎng)理由:發(fā)展了用激光冷卻和捕獲原子的方法
激光冷卻技術(shù)是通過(guò)激光光子與運(yùn)動(dòng)的原子碰撞,從而使得原子減速,獲得超低溫原子。利用該技術(shù),科學(xué)家首次觀測(cè)到了物質(zhì)的第五態(tài)——玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)。
1999年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 飛秒級(jí)拍攝分子變化過(guò)程
獲獎(jiǎng)?wù)撸喊~德·澤維爾(埃及、美國(guó))
獲獎(jiǎng)理由:運(yùn)用激光技術(shù),使通過(guò)化學(xué)反應(yīng)觀測(cè)原子在分子中的運(yùn)動(dòng)成為可能
澤維爾被譽(yù)為“飛秒化學(xué)之父”,他應(yīng)用飛秒激光技術(shù)在化學(xué)反應(yīng)中觀測(cè),這也是諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)第一次頒發(fā)給激光領(lǐng)域。由于飛秒超短脈沖激光的出現(xiàn),可觀測(cè)化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間尺度縮減至飛秒量級(jí)。澤維爾利用該技術(shù)測(cè)得了環(huán)丁烷裂解實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)過(guò)度壽命為700飛秒,并在NaI的光解反應(yīng)中首次觀察到化學(xué)反應(yīng)過(guò)渡態(tài)的變化過(guò)程。
2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 光纖帶來(lái)通訊劃時(shí)代變革
獲獎(jiǎng)?wù)撸焊哏ㄓ?guó)、美國(guó))
獲獎(jiǎng)理由:在光學(xué)通信領(lǐng)域,光在纖維傳輸方面的突破性成就
基于高琨的理論和激光器,上世紀(jì)70年代以來(lái),康寧公司發(fā)展出可用于通訊的光纖,已成為目前主流的高速、大容量有線通信方式。
2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) “千倍放大”和“激光鑷子”
獲獎(jiǎng)?wù)撸簛喩ぐ⑹步穑绹?guó))、杰哈·莫羅(法國(guó))、唐娜·斯特里克蘭(加拿大)
獲獎(jiǎng)理由:在激光物理領(lǐng)域的突破性發(fā)明:“光學(xué)鑷子及其在生物系統(tǒng)的應(yīng)用”“產(chǎn)生高強(qiáng)度超短光學(xué)脈沖的方法”
作者:伍藝通(中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所博士生)
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