二 后学助威

第二次世界大战后，日臻成熟的微波电子技术促进了微波波谱学的发展，同时人们对物质微观结构也有了较深入的了解，而一些实验与理论上的问题，如在光谱学的研究中所观察到的许多超精细结构也急待加以解释，这些都促成了微波量子电子学的诞生。几年时间里，人们发现了一系列磁共振现象。

1946 年，布洛赫在做核感应实验时，观察到微波辐射和工作物质间的共振信号，并首次观察到粒子数反转（即 N2＞N1）的实验现象。

1951 年，一些科学家在美国华盛顿讨论如何发展比激波频率高的辐射的应用于通信及其他领域的问题，汤斯对此十分感兴趣。他设想用某种方法破

坏热平衡分布，使多数分子处于较高能级，然后用微波照射这些分子使其受激而辐射能量，这就可以起到放大电磁波作用，最后再把一部分发射的电磁波反馈到仪器中去激发处于高能级的分子，便可能形成振荡。他与另两位助手经过三年试验，经于研制成功了最早的微波激射器——氨分子量子振荡器。苏联的巴索夫和普罗霍洛夫几乎与汤斯同时也独立研制出氨分子微波激射器。

从微波激射器到光激射器有许多新的问题需要解决，其中一个重要的问题是光频谐振腔的设计与制造。根据电磁学原理，为了在谐振腔内保持单一模式振荡，腔的尺寸应与电磁波波长具有相同数量级。光波波长比微波波长小四、五个数量级，制造尺寸与光波波长（A 即 10—8 厘米的数量级）相当的谐振腔在技术上几乎是不可能的，因此，必须寻找一种新的解决办法和途径。1958 年，科学家肖洛和汤斯在一篇著名文章中讨论了由微波激射器到激光器所存在的问题，指出了使光源转变成的受激发射为主的可能性，给出了应该满足的条件，并提出了解决问题的建议。他们建议，使用一种叫法布里

—珀罗干涉仪形式的两个平行平面镜作光频谐振腔，使振荡维持一个或少数几个模式。这是从微波激射器到激光器发展过程中关键的一步。汤斯和肖洛在最初的考虑中，建议用钾蒸气作激光工作物质，用钾光谱灯作激励光源。当时，他们也分析了红宝石的几条荧光谱线，认为红宝石的 R1 线很难实现受激发射，因为这条线终止于基态，不易实现能级间粒子数反转分布。

尽管如此，他们的这一重要启示，很快在科技领域内激起了一股研究激光器的狂潮，相继出现了各种各样的实验方案。

无疑，汤斯等人的研究成果，已将激光技术的研究与实验向前大大地推进了一步。