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第175章两种方案

“昊天,你是怎么想到这种创意的?”

牧枫双眼发亮,脑海中那张设计图,想想就让他激动不已。

“就是将目前各种激光器的设计综合了一下,看看能不能有什么新发现,没想到无意间就创造出了这种能够激发白光的物质。”昊天的语气很是平静,和牧枫形成鲜明的对比。

“你这家伙……”

牧枫顿时一阵无语。

激光所发出的颜色,取决于激光的波长,而波长取决于发出激光的物质,即被刺激后能产生激光的材料,比如刺激红宝石,就能产生深玫瑰色的激光束,它应用在医学领域,常见于皮肤病的治疗和外科手术。

公认最贵重气体之一的氩气,刺激后能够产生蓝绿色的激光束,它也有许多用途,例如激光印刷术,在显微眼科手术中也是不可缺少的帮手之一。

通过激光器输出的光,波长分布范围非常狭窄,因此颜色极纯。

以输出红光的氦氖激光器为例,其光的波长分布范围可以窄到微米级别,是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二,由此可见,激光器的单色性要远远超过任何一种单色光源。

但正因为激光的单色性非常好,所以也导致了白色激光这种复合光的输出非常困难。

曾经牧枫也想过,或许可以找一种透明物质,用来激发出白色光芒,从而拥有阳光的色域广度,但是在真正了解到激光器的工作原理后,他只能无奈地放弃了这个想法。

一件激光发射器,内部基本的三大组件不能少,就是泵浦源、工作物质和谐振腔。

其中泵浦源负责提供激发物质的能量,工作物质负责提供粒子数反转的条件,谐振腔负责来回震荡放大。

在激光被发明出来之前,仅有泵浦源和工作物质就能发光,但是这种光叫做荧光,只有微微的光亮,和激光自然无法相比。

通常而言,工作物质所能发出的荧光色域都做不到很宽,这是很难产生白色激光的主要原因。

不光如此,在激光器的设计上,谐振腔的腔长必须是波长一半的整数倍,这样才能够保证来回震荡的波产生干涉相长,如果不这么做的话,发出的光就无法具备很好的空间相干性和时间相干性,自然也就不能成为激光。

简单来说,激光发射器就是用能量去刺激工作物质中的粒子,在谐振腔里不停地进行受激辐射运动,从而使光子快速累积,进而迸发出激光。

尽管曾经有科学家发明了白色激光,但那只不过是一种伪白光,因为这种激光并没有直接发出白光,而是由红、绿、蓝三种颜色的激光合成了白光,只能理解为广义的白光激光器。

从根本原理来看,这种激光器产生的光,依然是单色性很高的激光,只不过是将三种波长的光叠加起来,合成了白光而已,从色域广度来说,自然是远远无法和真正的阳光相提并论。

但就是这种伪白光激光器,也在激光发明整整55年后才被创造了出来,真正的难点并不在如何去制造白光,而是尽管知道该如何去做,想要实现却非常困难。

虽然各种颜色的激光器技术已经非常成熟,甚至可以轻而易举地制造出来,但是想要制造一台能够同时发射红、绿和蓝三色激光的整体装置,技术上很难做到这一点。

因为将三种不同的工作物质结合到一起,同时作为激光器的一种工作物质,不同工作物质中包含的原子结构完全不同,强行叠加在一起,会造成严重的散射效应。

就好比将部队的不同军种强行组合到一起执行任务,没有经过特殊编排,每个军种都有自己的特长,相互之间完全无法配合,最终导致的结果就是一败涂地。

不同的工作物质也是如此,受激辐射后产生的光子会具有不同的能量,也就是不同的频率,所以辐射光波的波长也各不相同,没有秩序的叠加,只会让这些光波互相抵消,无法完美融合到一起。

针对这个问题,昊天以激光器的基本构造为设想,提出了2种可能的解决方案。

第一种方案,从工作物质入手,利用牧枫掌握的晶体力学知识,将7种不同颜色的工作物质进行原子重组排列,形成一个同时包含7种不同原子排序的人造物,用来直接激发出白光。

这种人工改造物质的原子排序,现在的科技手段已经完全可以做到,石墨烯的出现就是最好的证明,这种厚度只有一个原子的神奇材料,就是被人为制造出来的物质。

昊天已经提出了3种不同的操作方法,所以从技术手段上来说,第一种方案的可行性非常高,区别只是在于真正将其实现,需要花费的时间有多长,以及最终的制造成本有多高。

第二种方案,就是从谐振腔入手,在同一件激光器中设置7个谐振腔,这些谐振腔用来激发不同颜色的工作物质,通过特殊手段将发射后的光波进行连续叠加,从而形成白光。

之所以两种方案都要用到7种不同的工作物质,是因为阳光中可以分离出7种不同的颜色,单单是红、绿、蓝三色形成的白光,色域广度上还无法高度还原白光的特性。

从制作成本上来看,显然是第二种方案要低得多,而且短期内实现的可能性也比较大,有昊天帮助分析光波特性,以超强的运算力来计算叠加态的准确数值,相信这不会是很难的一件事。

不过采用第二种方案制作出来的激光器,结构将会非常复杂,光是7个谐振腔就足以让维护工作变得异常艰难。

第一种方案保留了当下最流行的激光器结构,重要部件依旧只有泵浦源、工作物质和谐振腔,只不过其中的工作物质很难制造成功。

毕竟对7种不同物质进行原子重组,还要保持各自的光波特性,最后制成纳米级厚度的晶片,使其受激辐射后产生的光子同时具有7种不同的能量,这本身就是一项艰难之极的挑战。

即使有昊天辅助,牧枫对于这个设想能不能完成,抱有的信心也不是很大。

“根据我的计算,从产品的实用性和制造成本来考虑,我们应该选择第一种方案。”等牧枫理解了两种不同方案的差距后,昊天这才慢悠悠地说道。

“嗯?”牧枫顿时有些疑惑,“为什么?”

“因为信息库里提到了一个在晶体力学上有高深造诣的人,名叫于成安,曾是中科院的院士。”昊天说道。

“于成安?”牧枫想起曾在书中见过这个人的有关介绍,“我又不认识这个于成安,他就算再厉害,和我们也没什么关系吧?”

“于成安院士和陆青承院士,两人是60年的至交好友。”

昊天简单地一句话,立刻让牧枫欣喜若狂。

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