“昊天,你是怎麽想到這種創意的?”
牧楓雙眼發亮,腦海中那張設計圖,想想就讓他激動不已。
“就是將目前各種激光器的設計綜合了一下,看看能不能有什麽新發現,沒想到無意間就創造出了這種能夠激發白光的物質。”昊天的語氣很是平靜,和牧楓形成鮮明的對比。
“你這家夥……”
牧楓頓時一陣無語。
激光所發出的顏色,取決於激光的波長,而波長取決於發出激光的物質,即被刺激後能產生激光的材料,比如刺激紅寶石,就能產生深玫瑰色的激光束,它應用在醫學領域,常見於皮膚病的治療和外科手術。
公認最貴重氣體之一的氬氣,刺激後能夠產生藍綠色的激光束,它也有許多用途,例如激光印刷術,在顯微眼科手術中也是不可缺少的幫手之一。
通過激光器輸出的光,波長分布範圍非常狹窄,因此顏色極純。
以輸出紅光的氦氖激光器為例,其光的波長分布範圍可以窄到微米級別,是氪燈發射的紅光波長分布範圍的萬分之二,由此可見,激光器的單色性要遠遠超過任何一種單色光源。
但正因為激光的單色性非常好,所以也導致了白色激光這種複合光的輸出非常困難。
曾經牧楓也想過,或許可以找一種透明物質,用來激發出白色光芒,從而擁有陽光的色域廣度,但是在真正了解到激光器的工作原理後,他隻能無奈地放棄了這個想法。
一件激光發射器,內部基本的三大組件不能少,就是泵浦源、工作物質和諧振腔。
其中泵浦源負責提供激發物質的能量,工作物質負責提供粒子數反轉的條件,諧振腔負責來迴震蕩放大。
在激光被發明出來之前,僅有泵浦源和工作物質就能發光,但是這種光叫做熒光,隻有微微的光亮,和激光自然無法相比。
通常而言,工作物質所能發出的熒光色域都做不到很寬,這是很難產生白色激光的主要原因。
不光如此,在激光器的設計上,諧振腔的腔長必須是波長一半的整數倍,這樣才能夠保證來迴震蕩的波產生幹涉相長,如果不這麽做的話,發出的光就無法具備很好的空間相幹性和時間相幹性,自然也就不能成為激光。
簡單來說,激光發射器就是用能量去刺激工作物質中的粒子,在諧振腔裏不停地進行受激輻射運動,從而使光子快速累積,進而迸發出激光。
盡管曾經有科學家發明了白色激光,但那隻不過是一種偽白光,因為這種激光並沒有直接發出白光,而是由紅、綠、藍三種顏色的激光合成了白光,隻能理解為廣義的白光激光器。
從根本原理來看,這種激光器產生的光,依然是單色性很高的激光,隻不過是將三種波長的光疊加起來,合成了白光而已,從色域廣度來說,自然是遠遠無法和真正的陽光相提並論。
但就是這種偽白光激光器,也在激光發明整整55年後才被創造了出來,真正的難點並不在如何去製造白光,而是盡管知道該如何去做,想要實現卻非常困難。
雖然各種顏色的激光器技術已經非常成熟,甚至可以輕而易舉地製造出來,但是想要製造一台能夠同時發射紅、綠和藍三色激光的整體裝置,技術上很難做到這一點。
因為將三種不同的工作物質結合到一起,同時作為激光器的一種工作物質,不同工作物質中包含的原子結構完全不同,強行疊加在一起,會造成嚴重的散射效應。
就好比將部隊的不同軍種強行組合到一起執行任務,沒有經過特殊編排,每個軍種都有自己的特長,相互之間完全無法配合,最終導致的結果就是一敗塗地。
不同的工作物質也是如此,受激輻射後產生的光子會具有不同的能量,也就是不同的頻率,所以輻射光波的波長也各不相同,沒有秩序的疊加,隻會讓這些光波互相抵消,無法完美融合到一起。
針對這個問題,昊天以激光器的基本構造為設想,提出了2種可能的解決方案。
第一種方案,從工作物質入手,利用牧楓掌握的晶體力學知識,將7種不同顏色的工作物質進行原子重組排列,形成一個同時包含7種不同原子排序的人造物,用來直接激發出白光。
這種人工改造物質的原子排序,現在的科技手段已經完全可以做到,石墨烯的出現就是最好的證明,這種厚度隻有一個原子的神奇材料,就是被人為製造出來的物質。
昊天已經提出了3種不同的操作方法,所以從技術手段上來說,第一種方案的可行性非常高,區別隻是在於真正將其實現,需要花費的時間有多長,以及最終的製造成本有多高。
第二種方案,就是從諧振腔入手,在同一件激光器中設置7個諧振腔,這些諧振腔用來激發不同顏色的工作物質,通過特殊手段將發射後的光波進行連續疊加,從而形成白光。
之所以兩種方案都要用到7種不同的工作物質,是因為陽光中可以分離出7種不同的顏色,單單是紅、綠、藍三色形成的白光,色域廣度上還無法高度還原白光的特性。
從製作成本上來看,顯然是第二種方案要低得多,而且短期內實現的可能性也比較大,有昊天幫助分析光波特性,以超強的運算力來計算疊加態的準確數值,相信這不會是很難的一件事。
不過采用第二種方案製作出來的激光器,結構將會非常複雜,光是7個諧振腔就足以讓維護工作變得異常艱難。
第一種方案保留了當下最流行的激光器結構,重要部件依舊隻有泵浦源、工作物質和諧振腔,隻不過其中的工作物質很難製造成功。
畢竟對7種不同物質進行原子重組,還要保持各自的光波特性,最後製成納米級厚度的晶片,使其受激輻射後產生的光子同時具有7種不同的能量,這本身就是一項艱難之極的挑戰。
即使有昊天輔助,牧楓對於這個設想能不能完成,抱有的信心也不是很大。
“根據我的計算,從產品的實用性和製造成本來考慮,我們應該選擇第一種方案。”等牧楓理解了兩種不同方案的差距後,昊天這才慢悠悠地說道。
“嗯?”牧楓頓時有些疑惑,“為什麽?”
“因為信息庫裏提到了一個在晶體力學上有高深造詣的人,名叫於成安,曾是中科院的院士。”昊天說道。
“於成安?”牧楓想起曾在書中見過這個人的有關介紹,“我又不認識這個於成安,他就算再厲害,和我們也沒什麽關係吧?”
“於成安院士和陸青承院士,兩人是60年的至交好友。”
昊天簡單地一句話,立刻讓牧楓欣喜若狂。
牧楓雙眼發亮,腦海中那張設計圖,想想就讓他激動不已。
“就是將目前各種激光器的設計綜合了一下,看看能不能有什麽新發現,沒想到無意間就創造出了這種能夠激發白光的物質。”昊天的語氣很是平靜,和牧楓形成鮮明的對比。
“你這家夥……”
牧楓頓時一陣無語。
激光所發出的顏色,取決於激光的波長,而波長取決於發出激光的物質,即被刺激後能產生激光的材料,比如刺激紅寶石,就能產生深玫瑰色的激光束,它應用在醫學領域,常見於皮膚病的治療和外科手術。
公認最貴重氣體之一的氬氣,刺激後能夠產生藍綠色的激光束,它也有許多用途,例如激光印刷術,在顯微眼科手術中也是不可缺少的幫手之一。
通過激光器輸出的光,波長分布範圍非常狹窄,因此顏色極純。
以輸出紅光的氦氖激光器為例,其光的波長分布範圍可以窄到微米級別,是氪燈發射的紅光波長分布範圍的萬分之二,由此可見,激光器的單色性要遠遠超過任何一種單色光源。
但正因為激光的單色性非常好,所以也導致了白色激光這種複合光的輸出非常困難。
曾經牧楓也想過,或許可以找一種透明物質,用來激發出白色光芒,從而擁有陽光的色域廣度,但是在真正了解到激光器的工作原理後,他隻能無奈地放棄了這個想法。
一件激光發射器,內部基本的三大組件不能少,就是泵浦源、工作物質和諧振腔。
其中泵浦源負責提供激發物質的能量,工作物質負責提供粒子數反轉的條件,諧振腔負責來迴震蕩放大。
在激光被發明出來之前,僅有泵浦源和工作物質就能發光,但是這種光叫做熒光,隻有微微的光亮,和激光自然無法相比。
通常而言,工作物質所能發出的熒光色域都做不到很寬,這是很難產生白色激光的主要原因。
不光如此,在激光器的設計上,諧振腔的腔長必須是波長一半的整數倍,這樣才能夠保證來迴震蕩的波產生幹涉相長,如果不這麽做的話,發出的光就無法具備很好的空間相幹性和時間相幹性,自然也就不能成為激光。
簡單來說,激光發射器就是用能量去刺激工作物質中的粒子,在諧振腔裏不停地進行受激輻射運動,從而使光子快速累積,進而迸發出激光。
盡管曾經有科學家發明了白色激光,但那隻不過是一種偽白光,因為這種激光並沒有直接發出白光,而是由紅、綠、藍三種顏色的激光合成了白光,隻能理解為廣義的白光激光器。
從根本原理來看,這種激光器產生的光,依然是單色性很高的激光,隻不過是將三種波長的光疊加起來,合成了白光而已,從色域廣度來說,自然是遠遠無法和真正的陽光相提並論。
但就是這種偽白光激光器,也在激光發明整整55年後才被創造了出來,真正的難點並不在如何去製造白光,而是盡管知道該如何去做,想要實現卻非常困難。
雖然各種顏色的激光器技術已經非常成熟,甚至可以輕而易舉地製造出來,但是想要製造一台能夠同時發射紅、綠和藍三色激光的整體裝置,技術上很難做到這一點。
因為將三種不同的工作物質結合到一起,同時作為激光器的一種工作物質,不同工作物質中包含的原子結構完全不同,強行疊加在一起,會造成嚴重的散射效應。
就好比將部隊的不同軍種強行組合到一起執行任務,沒有經過特殊編排,每個軍種都有自己的特長,相互之間完全無法配合,最終導致的結果就是一敗塗地。
不同的工作物質也是如此,受激輻射後產生的光子會具有不同的能量,也就是不同的頻率,所以輻射光波的波長也各不相同,沒有秩序的疊加,隻會讓這些光波互相抵消,無法完美融合到一起。
針對這個問題,昊天以激光器的基本構造為設想,提出了2種可能的解決方案。
第一種方案,從工作物質入手,利用牧楓掌握的晶體力學知識,將7種不同顏色的工作物質進行原子重組排列,形成一個同時包含7種不同原子排序的人造物,用來直接激發出白光。
這種人工改造物質的原子排序,現在的科技手段已經完全可以做到,石墨烯的出現就是最好的證明,這種厚度隻有一個原子的神奇材料,就是被人為製造出來的物質。
昊天已經提出了3種不同的操作方法,所以從技術手段上來說,第一種方案的可行性非常高,區別隻是在於真正將其實現,需要花費的時間有多長,以及最終的製造成本有多高。
第二種方案,就是從諧振腔入手,在同一件激光器中設置7個諧振腔,這些諧振腔用來激發不同顏色的工作物質,通過特殊手段將發射後的光波進行連續疊加,從而形成白光。
之所以兩種方案都要用到7種不同的工作物質,是因為陽光中可以分離出7種不同的顏色,單單是紅、綠、藍三色形成的白光,色域廣度上還無法高度還原白光的特性。
從製作成本上來看,顯然是第二種方案要低得多,而且短期內實現的可能性也比較大,有昊天幫助分析光波特性,以超強的運算力來計算疊加態的準確數值,相信這不會是很難的一件事。
不過采用第二種方案製作出來的激光器,結構將會非常複雜,光是7個諧振腔就足以讓維護工作變得異常艱難。
第一種方案保留了當下最流行的激光器結構,重要部件依舊隻有泵浦源、工作物質和諧振腔,隻不過其中的工作物質很難製造成功。
畢竟對7種不同物質進行原子重組,還要保持各自的光波特性,最後製成納米級厚度的晶片,使其受激輻射後產生的光子同時具有7種不同的能量,這本身就是一項艱難之極的挑戰。
即使有昊天輔助,牧楓對於這個設想能不能完成,抱有的信心也不是很大。
“根據我的計算,從產品的實用性和製造成本來考慮,我們應該選擇第一種方案。”等牧楓理解了兩種不同方案的差距後,昊天這才慢悠悠地說道。
“嗯?”牧楓頓時有些疑惑,“為什麽?”
“因為信息庫裏提到了一個在晶體力學上有高深造詣的人,名叫於成安,曾是中科院的院士。”昊天說道。
“於成安?”牧楓想起曾在書中見過這個人的有關介紹,“我又不認識這個於成安,他就算再厲害,和我們也沒什麽關係吧?”
“於成安院士和陸青承院士,兩人是60年的至交好友。”
昊天簡單地一句話,立刻讓牧楓欣喜若狂。