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激光表演

by Yan on 六月 8, 2010

有人在现场观看了世博会开幕式的焰火与激光表演么?很羡慕他们,因为本人虽然研究激光,也知道激光表演的绚丽,但至今没有机会看现场的表演。激光表演必须在现场看,不单为了追求身临其境的感觉,也因为激光的色彩在一般的电视电脑上无法复现出来。激光的光谱纯,用色彩学方面的词汇说就是色度或者饱和度高,在一般显示设备的色域之外,只有激光电视或者投影才有可能复现。

所谓激光表演,就是用激光产生一些视觉效果,来愉悦观众。最常见的是把各种色彩的激光投射至空中,伴随音乐,用振动的镜子让光束在空中舞动。一般来说,为避免造成观众的眼睛损伤,激光不会指向观众。虽然激光直线行进,但是因为空气对光的散射,人们在侧面也能够看到光束。为了增强效果,常常还会使用人造烟雾或者水幕。激光表演与焰火一起,配合比较好,因为焰火除自身缤纷之外,还给激光布下了烟雾。

另一种激光表演方式是把激光投射到某个屏幕上,产生变换的图形,字母,卡通,等等。这和激光投影、激光电视类似,但是激光表演注重现场感和艺术性,通常还有专门的 DJ 实时创作。近些年来出现的,业余爱好者用激光笔在公共空间进行瞬间的,不留物理痕迹的激光涂鸦活动,用的是类似的技术。

自从激光诞生,艺术家们就注意到了它作为工具在视觉表现力上的潜力,他们和科学家们一道在 60 年代末和 70 年代初就已经为展览会和音乐会制作了一些激光表演节目。第一场激光艺术表演究竟在什么时候发生,已经很难说清楚。60 年代中期,多伦多大学的研究生 Lowell Cross 开始尝试电子乐的可视化。

世界第一台激光器重新点亮

by Yan on 五月 29, 2010

这个 5 月份,整个科学界都在纪念激光发明 50 周年,各种纪念活动层出不穷。

5 月 17 日,在温哥华的西蒙菲沙大学,50 年前梅曼在加州马里布的休斯实验室制作的世界第一台激光器,被重新点亮

那是一台脉冲的红宝石激光器,从视频里看,光束质量实在不算好,呵呵,我在投影屏幕上只看到一个巨大的红色光斑。

1999 年,梅曼迁居温哥华,把这台激光器带了过去。梅曼 2007 年去世,现在这台激光器平时存放在温哥华某家银行的保险箱里。将来如果能被放到某个博物馆里,供世人参观,该多好啊。

我比较诧异,这难道真的是梅曼当时做的第一台激光器么?休斯实验室居然允许梅曼把它带出来,为个人所有。

cross-posted from 激光衍

激光发明五十周年

by Yan on 四月 13, 2010

1960 年 5 月 16 日,加州马里布,休斯实验室,世界上第一台激光器(Laser)在此诞生。梅曼(1927~2007)在一块指尖大小的红宝石晶体的两个平行面上镀银,把它插入一支螺旋形的闪光灯中间,然后把它们一起放在一个铝制的圆筒腔里,得到了红色的脉冲相干光输出。同一天,在巴黎,为缓解东西方的紧张局势举行的美苏英法四国首脑会议,草草以失败收场。原因是艾森豪威尔拒绝赫鲁晓夫就月初发生的间谍侦察机事件做出道歉的要求,让冷战时期的美苏关系降至最低点。

这两个事件除了在同一天发生,还真有那么一些联系。首先,二战以及战后美苏间的对抗,让两国政府增加了对科学研究的投入,这加速了激光的发明。另外,1964 年因发明激光而获得诺贝尔奖的汤斯,在二战期间参与过雷达导航轰炸系统的研究。当时,军方让他做短波长(1~1/4 厘米)的雷达,以获得更好的方向性,机载的天线也能小一点。他完成了,但是因为大气中水汽在这个波段的吸收,这个波段的雷达并不实用。不过,这段工作经验让他于战后发明激微波(Maser)变得顺理成章,他的团队制作成功的第一台激微波就在这个波段。

1953 年发明的激微波和激光的原理相同,只是一个在微波波段,一个在可见光/红外波段。所以,1958 年,汤斯和肖洛提出激光时,把它称为光学激微波(optical maser)。但是,由激光历史上另一个著名人物,古尔德,提出的缩写 LASER 最终流行起来。

所以说,激光和互联网一样是从军事目的的研究中发展起来,这也许是它的原罪。大众提到激光,首先想到的是激光武器,科幻小说中的死光枪。

离子阱中的声学激光

by zqyin on 八月 16, 2009

早在激光发明后不久,人们就在寻求其在其他系统中的对应物,比如说,声学激光,或者我们可以称之为“激声”。固体中的震动,一般是处于杂乱无张的状态的,比如热平衡态。声学激光,需要外加驱动引起振子的受激震动(对应于激光器中原子的受激辐射)。多年来,有关激声的理论方案有很多,比如离子阱,半导体系统,纳米机械系统,纳米磁系统,等等。实验上在半导体超晶格等系统中也看到了有关声学激光的某些标志。最近,在《自然 物理学》的网络版中,发表了一篇名为《声子激光器》的论文,来自德国和美国的作者们在Paul离子阱系统中用镁离子实现了一个可控的声学激光器。

我们都知道,在离子阱系统中,如果用红失谐光照射,会给系统降温,而用蓝失谐光照射会加热系统。但是详细的实验与理论发现,蓝光照射并不总是在加热振子的,也有可能引起振子的受激震荡。当驱动光超过一定的阈值后,振子的运动就从纯粹随机的布朗运动转化为相位相干的震动。不过与通常的激光器不同的地方在于,这个离子激声并没有输出,激声始终束缚在离子中,与外界没有耦合。论文把这称为一个零维的激声系统。这篇论文只描述了含有一个离子的实验。实际上,离子阱中可以含有多个离子,包含多个震动模式。通过驱动,我们可以让这些震动模式耦合起来,同时也可以激发出激声来,我们可以看到激声在这些震动模之间的传播。于是,通过这种可控的方式,我们可以看到激声系统从零维到高维的转化。

虚拟激光杂志 Virtual Journal of Laser

by Yan on 七月 8, 2009

我的一个玩具项目:虚拟激光杂志(Virtual Journal of Laser)。就是从各个主要的光学、物理、工程方面杂志读取与激光有关的论文标题+摘要,放到一起,方便同行跟踪激光领域的新文献。这个用各种 RSS 新闻阅读器也可以做到。但是虚拟杂志网站上,访问者还可以给喜欢的论文投票;网站也会根据最近的投票数、评论数、以及访问数给热门论文排序。这个玩具满足我两个需求:一、轻松跟踪文献;二、看看同行们关心/喜欢什么类型的研究。