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激光技术诱人的前景

时间：2011-12-31 22:44:22  来源： 打印本文

激光技术诱人的前景

2005/9/12/11:25    (1)创造一个新太阳

    做饭、取暖要烧煤，汽车、飞机要用油，照明、家电设备和开动机器都需要电、煤、石油、天然气等矿物燃料及各种发电手段，热电、水电、核电是人类生存和社会进步不可缺少的能源。

    原子能是最富魅力的新能源。原子能的利用，可以分为两类：一类是利用中子轰击铀原子核，使铀核分裂成为两块，释放出裂变能；另一类是使氢的两种同位素氘和氚核聚合在一起，释放出聚变能。核聚变反应释放出的能量要比核裂变反应释放出的能量大得多。核裂变反应可以用于制造原子弹，也可以用于建造核电站。 

    核聚变并不陌生：氢弹爆炸就是一种核聚变反应。但是，氢弹爆炸的巨大能量是在一瞬间释放出来的。氢弹爆炸式的核聚变反应，简直就是无羁的“核野马”，一发而不可收拾。这种核聚变产生的能量是人力无法控制、无法应用的。那么，怎样才能使“核野马”驯服，使它在人的控制下老老实实地工作呢？科学家们的目标是：实现受控核聚变。 

    用什么来“点火”——怎样才能满足受控热核聚变的条件呢？人们想到了强磁场、电子束、离子束等种种办法，但最有希望的要数高功率激光了。高功率激光技术是实现激光受控核聚变的关键，各国科学家都在这方面倾注全力攻坚。

    受控核聚变一旦实现将首先用于建造新型的聚变类型的核电站。 激光受控核聚变将是人类的既安全又清洁、取不尽用不完的新能源。它的实现，等于人类创造出一个新太阳！ 

    (2)迎接光子时代的到来 

    自从世界上第一台激光器问世至今，激光已涉足于许多科学学科和技术领域，并分化出不少重要的分支学科和交叉学科，激光技术、纤维光学和集成光学，也打开了光计算机的信息传输、存储和处理的时代的大门。 

    光计算机给人们带来了美好的希望。电子计算机发展到今日，却始终没有脱离电子学的范畴，运算速度和存储容量均已不能满足突飞猛进发展的科学技术的需要。集成光学和激光技术为研制运算速度极快、存储容量极大、使用稳定可靠的光计算机提供了基础条件。光模拟计算机在几分钟里就可以完成电子计算机几天才能完成的工作量。现在，科学家们正在向特高运算速度和特大信息存储量的光数字计算机进攻。

    纤维光学是研究光学纤维传光理论及制造的一门新学科。光学纤维已发展成为一种新型的光学元件，应用于光纤通信、光学窥视、某些特殊激光器和新型光学系统之中。光纤通信具有容量巨大、抗干扰能力强、保密性好、节省有色金属和适用范围广泛等特点，逐步发展成为大容量、远距离通信的重要手段，必定成为未来通信事业的主角。 

    光子学作为一门新学科必将迅速发展起来，同时，还将促进其他学科的发展。一些新学科将不断涌现出来，如光子物理学、光子化学、光子生物学、光子医学等等。

    光子科学技术不断出现的新成就，对现代化社会的影响是无法估量的。到那时，天上飞的是用光子充填燃料的宇航飞机，地下跑的是光子发动机驱动的各种车辆，家庭里用的是多种多样的光子器具，军队装备的是各式各样的光子武器……如同今天的煤、油、电一样，光子科学技术将渗透到整个社会肌体的各个部位，成为人类生产和生活中不可缺少的东西。

    未来的家庭，将是光子化的家庭。在你的家庭里，你只要按动那台用集成光学元件制造的终端设备，激光信号就会通过光学纤维构成的光缆网络联系于办公室、商场、电台……你可以通过面前的荧光屏，同千里之外的亲人会晤，和办公室里的同事交谈，跟商场里的售货员定货，向图书馆索取有用的资料，以及阅读新闻、科技情报。在你的家庭里，你的光智能计算机是你的忠实仆人，控制着空调设备调节室温，控制家用电器来烹调食物、开窗关门、清扫房间。茶余饭后，你坐在舒适的沙发上，可以用手中的微型光控器，打开面前的光视机，观看光纤传来的丰富多采的全息彩色光机节目，那是立体的景象，真实的景象！到那时，电子将让位给光子，光子将成为人类的第一助手，处处为人类服务。人类将生活在一个崭新的光子时代里！ 

    (3)太空城里创大业 

    “嫦娥奔月”、“牛郎织女”、“孙悟空大闹天宫”……在我国，流传着多少关于“天宫”的神话故事；现代的中外科幻小说或电视剧目，更是不乏有关太空城市与生活的描写。当然，人类是不会停留在神话故事、科学幻想里面的。人类正在创造条件，现代科学技术的各个领域，正在突飞猛进地发展，人类终有一天会建立起“太空城”、“太空村”，到那里去进行科学实验，制造新材料和新产品。 

    因为太空里有地球上所不具备的或很难获得的实验条件，如低温、真空、失重和无菌等。在那样的特殊条件下，一些物质将具有优异的特性，一些实验会呈现出异乎寻常的现象，因而给科学技术带来新的突破，使人类获得新的生产力。 

    人们在“太空城”里工作和生活，第一需要是氧气，怎么样把氧气输送到遥远的“太空城”里去呢？我们看到，自来水管把水送到千家万户，煤气管道将煤气送进每家每户。那么，采用什么管能把氧气或其他气体从地球输送到月球的或其他的“太空城”、“太空村”里去呢？科学家认为，将来，激光有可能成为行星距离间输送氧气及其他气体的有效管道。这可真是科学发达，无奇不有，光还能成为“管道”！ 

    到太空去工作和生活，这一天已经为期不远了。到那时，人们在“太空城”里办工厂，在“大空村”里种果菜，好一派生机盎然的喜人景象。 

    (4)未来的宇宙飞船 

    对未来的宇宙飞船，科学家们作出种种设想，如量子飞船、光子飞船、原子能飞船、太阳帆飞船、等离子体飞船等。太阳帆飞船是麦克斯韦提出的预言，它是以太阳的压力为动力，太阳光线就好像“宇宙风”一样，推动着宇宙飞船的“船帆”而使飞船前进。 

    自从方向性极强的激光问世以后，科学家们又预言：激光可以作为未来宇宙飞船动力。如果太阳光线能够给宇宙空间里自由飘荡的物体加速的话，那么，激光这样强大的辐射光束也完全可能给宇宙飞船加速。科学家们认为，实现激光动力飞船的可能性，不会比实现前面设想的种种飞船的可能性小。从物理学的观点来看，各种发动机无非是利用反作用力，激光发动机的反作用力能由具有质量的光子产生。 

    美国着手研究以激光为动力，推进航天飞行器的飞行，已经取得卓有成效的结果。激光航天飞行器实际上就是激光飞船，它以激光为动力往返于地面与空间轨道站飞行，来回运送人员和器材，实现空间研究和制造。它起飞像火箭，垂直而起；返回大气层时又像飞机一样，滑翔到地面作水平着陆。它不需要火箭发射，也不使用火箭燃料，费用低廉，其发射费用仅为航天飞机的0.1％，每公斤有效载荷6-9美元。