七、庞然大物与小小“芝麻”

继红宝石激光器之后发展的一种钕玻璃激光器，是迄今最大的固体激光器。它的工作物质已由红宝石改成了钕玻璃。

这种大型激光器是为探索可控核聚变，解决人类面临的能源问题而研制的。所谓核聚变，是较轻的原子核聚合成一个较重的原子。这一过程会释放出大量能量。1 克氘聚变成氦时会产生的能量是 1 克煤在燃烧时发出的能量的 1000 万倍。而且氘可以从海水中提炼，简直是用之不尽，取之不竭。再加上这种变化不产生任何污染，可以说是最理想的能源了。但是，要产生这种聚变需要上亿度的高温，热核反应的名称就是从此而来。所以，这种反应只在星体上，比如太阳上发生，或者在氢弹爆炸时发生。它们都是无法控制的， 当然也不能直接当作能源。

激光一出现，因为它的能量集中，人们就想到制造巨大的激光器来“点燃”热核反应。

要制造这种大型激光器，现在还非用钕玻璃不可。红宝石之类固体激光

物质是人造晶体，要在高温晶体炉里拉制，不可能做得很大；而钕玻璃是一种搀入稀土元素钕的玻璃，可以和普通玻璃那样熔炼，做成直径二三十厘米， 长 1 米的大棒。

钕玻璃看上去呈淡紫色，做成激光器后能产生 1.06 微米的红外光。现在的巨型激光器都用几十厘米直径的圆盘状钕玻璃，两面抛光成发亮的镜面。许多个这样的圆盘串成一串作为大型激光器的工作物质，长度可达几十米。如果一台激光器算一路的话，一个热核反应实验装置就需要由 20 路这种装置组成。还要配上相应的大功率供电设备，整个装置体积庞大，安装调整也要求非常高的精确度，比如，引到大厅尽头反应装置里的每一路激光，到达的时间误差不能超过一千亿分之一秒。为了达到这样高的精度，安装调整都要请电脑帮助。激光系统总输出功率可达 100 万亿瓦（1014 瓦）左右，但它的发光时间仅 0.1 毫微秒（10-10 秒），甚至更短。

我国也已建成输出万亿瓦的钕玻璃激光系统，称为“神光”装置。

和这种巨型激光器相映成趣的是半导体激光器。其中用得最广的是砷化镓激光器。它的结构和一般晶体三极管很相像，里面的芯片的长度和宽度都不到 1 毫米，厚约 0.1 毫米，比一粒芝麻还小。砷化镓这种半导体材料也是一种晶体，劈开的晶面之间相互平行，而且是天然的光学平面，镀上一点银之类的反射材料，正好当“光学谐振腔”用。这种激光器接上电源就能发出激光，在室温下发的光，波长 0.8—0.9 微米。你别看它小，却是现在效率最高的激光器。上面说的那种庞然大物，效率只有 1％左右，而半导体激光器最高效率达 70％一 80％。它的电源设备只有半导体收音机那样大小，重量轻、体积小，便于携带。用这种激光器制成的通信机、测距仪也特别小。曾经有人用它制成一种瞄准器，装在里面的半导体激光器发出一束激光，经过几十米或 100 米左右，射到目标上再反射回来，根据反射回来的光束的强度可以确定是否已经瞄准了。瞄准器如用红宝石激光制造，体积大，至少重几千克；用半导体激光器制造的瞄准器可装在步枪上，也可以装在士兵的头盔内。这种新的瞄准器在近战中很有实用价值。现代化的射击训练场里激光器装在木枪上，接收器装在靶子的红心中央，瞄准得好，靶子中心收到光束变为电信号，发出声响，说明射中靶心。这种设备，也可以在游艺场里代替枪， 更能提高游客的兴趣。

现在，科学家正在研究更小的激光器；把激光器制造在薄膜上，就象集成电路中的薄膜电路那样。以后可能会有针尖大小的激光器。

钕玻璃激光器和半导体砷化镓激光器都是把固体作为激光工作物质的。还有一类激光器用各种气体做工作物质，称为气体激光器，它们的品种相当多，在激光器中占有很重要的地位。