激光技術(shù)是二十世紀與原子能、半導體及計算機齊名的四項重大發(fā)明之一。作為一種先進(jìn)的技術(shù)，激光不僅在材料加工上展現了其獨特優(yōu)勢，并且在科研、航空等前沿領(lǐng)域扮演著(zhù)重要的角色。OFweek激光網(wǎng)為您呈現2012年度，技術(shù)技術(shù)的“十大”突破：（不計排名）
1、激光冷卻電子云
研究人員開(kāi)發(fā)出一種新穎的激光冷卻半導體膜技術(shù)，為以后冷卻超敏傳感器和量子計算機鋪平了道路。
科學(xué)家開(kāi)發(fā)出新的制冷方法，該方法通過(guò)加熱材料，這與量子力學(xué)和納米物理學(xué)相悖。他們制作了160 nm厚和表面積為1×1毫米的半導體納米薄膜。研究小組發(fā)現利用鏡片將薄膜發(fā)射回來(lái)的光再次反射回薄膜，這個(gè)過(guò)程反復進(jìn)行，形成一個(gè)光學(xué)諧振腔。這種方法能夠將薄膜冷卻到負269攝氏度。薄膜吸收的一部分光用來(lái)產(chǎn)生自由電子。當自由電子減少時(shí)，研究人員加熱薄膜，形成熱擴散。通過(guò)這種方式，在薄膜和鏡子間不斷波動(dòng)。
“相矛盾的是薄膜整體獲得一點(diǎn)熱量，薄膜就會(huì )在振蕩中被冷卻，這種冷卻方式可以通過(guò)激光控制。所以是通過(guò)加熱材料來(lái)使材料冷卻。”這一發(fā)現將促進(jìn)新式電流和機械傳感器的發(fā)展。
2、世界最小半導體激光器誕生
德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的物理學(xué)家們說(shuō)，他們與臺灣和中國的同事們共同研究開(kāi)發(fā)出了世界上最小的半導體激光器。“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種在低于3D衍射極限下運行得很好的納米激光器設備，” 一位來(lái)自德克薩斯大學(xué)的物理學(xué)教授Chih-Kang “Ken” Shih在一則聲明中說(shuō)，“我們相信我們的研究會(huì )對納米科技產(chǎn)生很大的影響。”
研究人員稱(chēng)，這種新器件是由參雜了氮化銦鎵的氮化鎵異質(zhì)納米棒構成的。這兩種合金是普遍用于LED的半導體。納米棒被安置在一層原子級薄的硅絕緣層銀膜頂層，研究人員說(shuō)。
對于發(fā)展完全片上通信系統的芯片來(lái)說(shuō)，納米激光器被看作是一很重要的組成部分。它將能夠阻止熱量積聚和在多個(gè)芯片間傳遞數據時(shí)信息的損失。
3、美制造出最小的無(wú)閾值室溫納米激光器
美國科學(xué)家們制造出迄今最小的室溫納米激光器以及一臺效率很高的無(wú)閾值激光器，其能讓所有光子都以激光形式進(jìn)行發(fā)射，不浪費任何光子。
激光器越小，達到發(fā)射激光的閾值所需的抽運功率越大。為了解決這一問(wèn)題，科學(xué)家們?yōu)樾录す馄髟O計了一種新方法，使用共軸納米腔內的量子電動(dòng)力效應來(lái)減輕閾值限制。該激光腔包含有一個(gè)金屬棒，其被一圈金屬鍍層所包裹，通過(guò)修改該激光腔的幾何形狀，科學(xué)家們制造出了這種無(wú)閾值激光器。
這兩臺激光器需要的操作功率都非常低，這是一個(gè)重要的突破，這些小尺寸且超低功率的納米激光器可成為未來(lái)微型計算機芯片上的光學(xué)電路的重要元件。費曼表示，這些高效的激光器可被用于增強未來(lái)光子通訊使用的計算芯片的能力，光子通訊領(lǐng)域需要使用激光器在芯片上遙遠的點(diǎn)之間建立通訊鏈接。這種激光器需要的抽運功率更少，也意味著(zhù)傳送信息需要的光子數量也更少。
4、英國激光聚變設施將于2013年實(shí)現點(diǎn)火
英國原子武器研究機構（Atomic Weapons Establishment, AWE）正在規劃Orion巨型釹玻璃激光系統研究項目，該項目將在明年英國奧爾德瑪斯頓正式開(kāi)展，2013年4月正式運作。
該12光束激光系統總投資約1.83億英鎊（約折合2.97億美元），現已完成同步，并提供80％的額定輸出AWE稱(chēng)Orion是“英國同類(lèi)設施中最大規模的資本投資之一”，這在一定程度上歸因于設備使用了許多由英國、法國和美國的特定供應商提供的超高精度光學(xué)儀器，用于轉換短脈沖光束的倍頻晶體就是其中的一種，它直徑為300mm，厚度僅為3mm，可使高強度脈沖達到較高的轉換效率。
5、美實(shí)驗車(chē)載激光武器 打造“閃電戰車(chē)”
據國外媒體報道，美國陸軍的科學(xué)家們小組正在研發(fā)一款新式裝備，可裝載在戰車(chē)上并發(fā)射激光光速摧毀敵方目標。
在實(shí)驗過(guò)程中，研究人員發(fā)現地面存在低電阻的通道，于是萌生了使用激光束向目標方向發(fā)射的想法，當激光束接近目標時(shí)，比如敵人的車(chē)輛將是一個(gè)良好的導體，可將引導大規模電流的指向并穿過(guò)其中。首席科學(xué)家喬治·菲舍爾認為光速在氣體和固體中傳播的速度比真空中要慢很多，我們通常認為在每種材料中光的傳播速度都為常量，但是光的除真空外介質(zhì)中傳播時(shí)，存在很小的附加限制因素作用于速度值。
6、挑戰雷神：科學(xué)家首次利用激光誘發(fā)產(chǎn)生閃電
據每日科學(xué)網(wǎng)報導，歐洲科學(xué)家在制造人工閃電方面取得重大突破，科學(xué)家們在美國新墨西哥州（NEWMEXICO）的鮑爾迪峰（Baldy Peak）利用激光高能誘發(fā)裝置成功誘發(fā)了經(jīng)過(guò)該地區高空烏云中的閃電，第一次成功實(shí)現了人類(lèi)在自然條件下制造出人工閃電。
據報道，歐洲科學(xué)家是利用一種最新式的激光脈沖裝置，在高空烏云中制造出能導電的等離子體通道，借用云層的摩擦，從而制造出人工閃電的。這是人類(lèi)歷史上首次利用激光制造出人工閃電，它將具有里程碑式的意義，這一新技術(shù)發(fā)展的下一步將是產(chǎn)生成熟的人工制造閃電技術(shù)，有可能帶來(lái)新的科技創(chuàng )新和替代能源。
7、激光冷卻技術(shù)將改變半導體材料世界
美國里海大學(xué)電子與計算機工程教授Yujie Ding表示，激光冷卻將改善氮化鎵（gallium-nitride）性能， 氮化鎵是繼硅之后的又一重要的半導體材料。
Ding和Khurgin，正研究氮化鎵(GaN)，已經(jīng)成功地將反斯托克斯散射與斯托克斯散射的比率降低到2：1。氮化鎵，被認為是繼硅之后最重要的半導體材料，被用于發(fā)光二極管(LEDs)和激光二極管。其他可能的應用包括：能在高溫下運行的高頻大功率晶體管，供衛星使用的太陽(yáng)能電池，生化傳感器，還因其具有相對的生物相容性，能夠作為電子芯片植入人體。
Ding說(shuō)，目前研究人員將摻雜物添加到某晶體材料的晶格里面，實(shí)現了激光冷卻技術(shù)。但部分冷卻的晶格，實(shí)際上只是整個(gè)晶格十分微小的一部分。如果能夠實(shí)現恰當的斯托克斯散射與反斯托克斯的比率，那么氮化鎵晶格的每個(gè)原子都會(huì )被冷卻，會(huì )有助于實(shí)現冷卻效果。
8、世界上首個(gè)2兆焦能量的紫外激光問(wèn)世
世界最大激光器、被稱(chēng)為“人造太陽(yáng)”的美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）近日所發(fā)射出的激光在經(jīng)過(guò)最后一個(gè)聚焦透鏡后，達到了2.03兆焦，在一舉打破紀錄的同時(shí)，也成為世界上首個(gè)2兆焦能量的紫外激光，其最終投向靶室的192束激光束射出了1.875兆焦（MJ）的能量。盡管超過(guò)了其1.8兆焦的設計能力，但激光系統并未有多余的損壞。
研究人員不肯透露何時(shí)會(huì )將這種能級的激光射向裝有燃料的聚變艙。而在真正“點(diǎn)火”中，即是將強烈激光射向燃料小球，聚變艙的內部瞬間壓縮，致使燃料球發(fā)生爆裂引起燃料發(fā)生的核聚變反應產(chǎn)生巨大能量。NIF的研究人員曾指出，該激光器就是成為第一個(gè)突破平衡點(diǎn)的設施在聚變反應中，產(chǎn)生的能量大于所消耗的能量，實(shí)現“能量增益”，完成聚變點(diǎn)火。
9、歐洲發(fā)射“激光相對論衛星”驗證廣義相對論
據國外媒體報道，歐洲空間局將使用最新型的固體運載火箭（織女星）發(fā)射“激光相對論衛星”，以驗證廣義相對論，該理論是現代物理學(xué)的基石之一。“激光相對論衛星”關(guān)鍵部分為36厘米寬的袖珍“鏡球”，由金屬鎢制成，表面分布著(zhù)92個(gè)洞。
“激光相對論衛星”的在軌工作時(shí)，將由地基激光進(jìn)行反射式跟蹤。廣義相對論認為引力的產(chǎn)生源于時(shí)空的曲率，如果該理論是正確的，那么地球的轉動(dòng)將拖帶著(zhù)周?chē)鷷r(shí)空一起旋轉，將會(huì )擾動(dòng)衛星軌道。雖然廣義相對論是目前普遍接受的引力理論，但是如果采用更加精確的測量系統，它可能會(huì )出現瑕疵。由美國宇航局發(fā)射的“引力探測B”衛星之前去取得了預期軌道變化值的19%，而較早的引力探測器可在10%之內，這說(shuō)明“引力探測B”衛星遇到了問(wèn)題。
10、美開(kāi)發(fā)出“超輻射”激光器
美國天體物理聯(lián)合實(shí)驗室（JILA）的物理學(xué)家展示了一種新型的“超輻射”激光器設計，或可比現今最好的可見(jiàn)激光穩定100倍至1000倍。這種類(lèi)型的激光能提升最先進(jìn)的原子鐘的性能，并有助于促進(jìn)通信和導航等相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)。
在實(shí)驗中，科學(xué)家首先會(huì )囚禁位于鏡面之間激光中的原子，隨后使用其他低功率的激光調整比率，使原子在兩個(gè)能量級之間往返。每當降至較低的能量級時(shí)，原子將放射出光子。一般情況下，原子每秒僅會(huì )放射一個(gè)光子，但它們的關(guān)聯(lián)行為能使比率提升1萬(wàn)倍，生成光的“超輻射”。這種“受激發(fā)射”也切合了激光的定義。
