作為20世紀(jì)人類重大發(fā)明之一，激光已經(jīng)融入經(jīng)濟社會的方方面面。2018年諾貝爾物理學(xué)獎頒給了在激光物理領(lǐng)域做出突破貢獻的3位科學(xué)家，突顯激光的重要作用。

從字面解釋，激光是指通過受激輻射對光進行放大。當(dāng)一束光經(jīng)過一個物體時，在某種特殊條件下能夠發(fā)生受激輻射，輻射出來的光和入射光一模一樣。這個過程就好像是通過一個光的克隆機，把入射光放大了。由于其獨一無二的光學(xué)特性，激光又被稱為“最亮的光”“最準(zhǔn)的尺”以及“最快的刀”。激光還有極好的方向性，比如，地球距離月球約38萬千米，若使用激光照射，在月球表面形成的光斑不到2000米；而相同情況下，其他光源產(chǎn)生的光斑早已覆蓋整個月球。

自1960年第一臺激光器發(fā)明以來，經(jīng)過不斷發(fā)展，激光已廣泛應(yīng)用于光纖通信、美容、打印、眼科手術(shù)、武器和測距等領(lǐng)域。2018年諾貝爾物理學(xué)獎得主之一阿什金，于上世紀(jì)80年代發(fā)明了光鑷技術(shù)，利用聚焦的激光，像鑷子一樣把微小物體夾起來進行移動。如今，光鑷已成為許多物理學(xué)家、化學(xué)家和生物學(xué)家必不可少的工具，幫助他們精確地操作原子、分子、細菌、病毒和細胞等，為研究微觀現(xiàn)象開啟了一扇大門。

根據(jù)工作方式，激光可分為連續(xù)激光和脈沖激光。脈沖激光在時間上表現(xiàn)為一個接著一個的光脈沖，其峰值功率會遠遠大于連續(xù)激光。形象地說，連續(xù)激光好比10米深的平靜水面，而脈沖激光就像1米深的水面上形成了一個足有1000米高的波浪。激光脈沖的寬度，可以短于1皮秒（1皮秒等于萬億分之一秒），甚至到飛秒（1飛秒等于千萬億分之一秒）量級。將能量集中在這么短的時間內(nèi)，其峰值功率之高可想而知。

2018年另外兩位諾貝爾物理學(xué)獎得主穆魯和斯特里克蘭，于1985年發(fā)明了啁啾脈沖放大技術(shù)，得到了峰值功率極高的超短脈沖。這種峰值功率很高的超短激光能夠精確地在不同材料上實現(xiàn)切割和鉆孔，已廣泛用于激光視力矯正手術(shù)以及精密加工，如手機的顯示屏和內(nèi)部精小部件。而在研究物質(zhì)內(nèi)部動態(tài)過程時，利用飛秒量級的激光脈沖可以對原子和分子進行拍照，讓科學(xué)家們洞察微觀世界的秘密。

此外，借助啁啾脈沖放大技術(shù)，不少國家正在建設(shè)超強激光裝置。中國在該領(lǐng)域具有非常扎實的基礎(chǔ)，近年來不斷取得突破性成果。利用這種強激光裝置，能夠在實驗室里制造極端物理條件，有望揭示新的物理規(guī)律。

毫無疑問，豐富多樣的激光技術(shù)為我們提供了認識世界和改變世界的強大工具。相信在科學(xué)家們的共同努力下，更加神奇的激光技術(shù)將會不斷涌現(xiàn)。（作者為中國科學(xué)院物理研究所研究員）