激光技術(shù)是二十世紀(jì)與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)齊名的四項(xiàng)重大發(fā)明之一。作為一種先進(jìn)的技術(shù)，激光不僅在材料加工上展現(xiàn)了其獨(dú)特優(yōu)勢，并且在科研、航空等前沿領(lǐng)域扮演著重要的角色。OFweek激光網(wǎng)為您呈現(xiàn)2012年度，技術(shù)技術(shù)的“十大”突破：（不計(jì)排名）

1、激光冷卻電子云

研究人員開發(fā)出一種新穎的激光冷卻半導(dǎo)體膜技術(shù)，為以后冷卻超敏傳感器和量子計(jì)算機(jī)鋪平了道路。

科學(xué)家開發(fā)出新的制冷方法，該方法通過加熱材料，這與量子力學(xué)和納米物理學(xué)相悖。他們制作了160 nm厚和表面積為1×1毫米的半導(dǎo)體納米薄膜。研究小組發(fā)現(xiàn)利用鏡片將薄膜發(fā)射回來的光再次反射回薄膜，這個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行，形成一個(gè)光學(xué)諧振腔。這種方法能夠?qū)⒈∧だ鋮s到負(fù)269攝氏度。薄膜吸收的一部分光用來產(chǎn)生自由電子。當(dāng)自由電子減少時(shí)，研究人員加熱薄膜，形成熱擴(kuò)散。通過這種方式，在薄膜和鏡子間不斷波動。

 “相矛盾的是薄膜整體獲得一點(diǎn)熱量，薄膜就會在振蕩中被冷卻，這種冷卻方式可以通過激光控制。所以是通過加熱材料來使材料冷卻。”這一發(fā)現(xiàn)將促進(jìn)新式電流和機(jī)械傳感器的發(fā)展。

2、世界最小半導(dǎo)體激光器誕生

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的物理學(xué)家們說，他們與臺灣和中國的同事們共同研究開發(fā)出了世界上最小的半導(dǎo)體激光器。“我們已經(jīng)開發(fā)出一種在低于3D衍射極限下運(yùn)行得很好的納米激光器設(shè)備，” 一位來自德克薩斯大學(xué)的物理學(xué)教授Chih-Kang “Ken” Shih在一則聲明中說，“我們相信我們的研究會對納米科技產(chǎn)生很大的影響。”

研究人員稱，這種新器件是由參雜了氮化銦鎵的氮化鎵異質(zhì)納米棒構(gòu)成的。這兩種合金是普遍用于LED的半導(dǎo)體。納米棒被安置在一層原子級薄的硅絕緣層銀膜頂層，研究人員說。

對于發(fā)展完全片上通信系統(tǒng)的芯片來說，納米激光器被看作是一很重要的組成部分。它將能夠阻止熱量積聚和在多個(gè)芯片間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)信息的損失。

3、美制造出最小的無閾值室溫納米激光器

美國科學(xué)家們制造出迄今最小的室溫納米激光器以及一臺效率很高的無閾值激光器，其能讓所有光子都以激光形式進(jìn)行發(fā)射，不浪費(fèi)任何光子。

激光器越小，達(dá)到發(fā)射激光的閾值所需的抽運(yùn)功率越大。為了解決這一問題，科學(xué)家們?yōu)樾录す馄髟O(shè)計(jì)了一種新方法，使用共軸納米腔內(nèi)的量子電動力效應(yīng)來減輕閾值限制。該激光腔包含有一個(gè)金屬棒，其被一圈金屬鍍層所包裹，通過修改該激光腔的幾何形狀，科學(xué)家們制造出了這種無閾值激光器。

這兩臺激光器需要的操作功率都非常低，這是一個(gè)重要的突破，這些小尺寸且超低功率的納米激光器可成為未來微型計(jì)算機(jī)芯片上的光學(xué)電路的重要元件。費(fèi)曼表示，這些高效的激光器可被用于增強(qiáng)未來光子通訊使用的計(jì)算芯片的能力，光子通訊領(lǐng)域需要使用激光器在芯片上遙遠(yuǎn)的點(diǎn)之間建立通訊鏈接。這種激光器需要的抽運(yùn)功率更少，也意味著傳送信息需要的光子數(shù)量也更少。

4、英國激光聚變設(shè)施將于2013年實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火

英國原子武器研究機(jī)構(gòu)（Atomic Weapons Establishment, AWE）正在規(guī)劃Orion巨型釹玻璃激光系統(tǒng)研究項(xiàng)目，該項(xiàng)目將在明年英國奧爾德瑪斯頓正式開展，2013年4月正式運(yùn)作。

該12光束激光系統(tǒng)總投資約1.83億英鎊（約折合2.97億美元），現(xiàn)已完成同步，并提供80％的額定輸出AWE稱Orion是“英國同類設(shè)施中最大規(guī)模的資本投資之一”，這在一定程度上歸因于設(shè)備使用了許多由英國、法國和美國的特定供應(yīng)商提供的超高精度光學(xué)儀器，用于轉(zhuǎn)換短脈沖光束的倍頻晶體就是其中的一種，它直徑為300mm，厚度僅為3mm，可使高強(qiáng)度脈沖達(dá)到較高的轉(zhuǎn)換效率。

5、美實(shí)驗(yàn)車載激光武器 打造“閃電戰(zhàn)車”

據(jù)國外媒體報(bào)道，美國陸軍的科學(xué)家們小組正在研發(fā)一款新式裝備，可裝載在戰(zhàn)車上并發(fā)射激光光速摧毀敵方目標(biāo)。

在實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)地面存在低電阻的通道，于是萌生了使用激光束向目標(biāo)方向發(fā)射的想法，當(dāng)激光束接近目標(biāo)時(shí)，比如敵人的車輛將是一個(gè)良好的導(dǎo)體，可將引導(dǎo)大規(guī)模電流的指向并穿過其中。首席科學(xué)家喬治·菲舍爾認(rèn)為光速在氣體和固體中傳播的速度比真空中要慢很多，我們通常認(rèn)為在每種材料中光的傳播速度都為常量，但是光的除真空外介質(zhì)中傳播時(shí)，存在很小的附加限制因素作用于速度值。

6、挑戰(zhàn)雷神：科學(xué)家首次利用激光誘發(fā)產(chǎn)生閃電

據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)報(bào)導(dǎo)，歐洲科學(xué)家在制造人工閃電方面取得重大突破，科學(xué)家們在美國新墨西哥州（NEWMEXICO）的鮑爾迪峰（Baldy Peak）利用激光高能誘發(fā)裝置成功誘發(fā)了經(jīng)過該地區(qū)高空烏云中的閃電，第一次成功實(shí)現(xiàn)了人類在自然條件下制造出人工閃電。

據(jù)報(bào)道，歐洲科學(xué)家是利用一種最新式的激光脈沖裝置，在高空烏云中制造出能導(dǎo)電的等離子體通道，借用云層的摩擦，從而制造出人工閃電的。這是人類歷史上首次利用激光制造出人工閃電，它將具有里程碑式的意義，這一新技術(shù)發(fā)展的下一步將是產(chǎn)生成熟的人工制造閃電技術(shù)，有可能帶來新的科技創(chuàng)新和替代能源。

7、激光冷卻技術(shù)將改變半導(dǎo)體材料世界

美國里海大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程教授Yujie Ding表示，激光冷卻將改善氮化鎵（gallium-nitride）性能， 氮化鎵是繼硅之后的又一重要的半導(dǎo)體材料。

Ding和Khurgin，正研究氮化鎵(GaN)，已經(jīng)成功地將反斯托克斯散射與斯托克斯散射的比率降低到2：1。氮化鎵，被認(rèn)為是繼硅之后最重要的半導(dǎo)體材料，被用于發(fā)光二極管(LEDs)和激光二極管。其他可能的應(yīng)用包括：能在高溫下運(yùn)行的高頻大功率晶體管，供衛(wèi)星使用的太陽能電池，生化傳感器，還因其具有相對的生物相容性，能夠作為電子芯片植入人體。

Ding說，目前研究人員將摻雜物添加到某晶體材料的晶格里面，實(shí)現(xiàn)了激光冷卻技術(shù)。但部分冷卻的晶格，實(shí)際上只是整個(gè)晶格十分微小的一部分。如果能夠?qū)崿F(xiàn)恰當(dāng)?shù)乃雇锌怂股⑸渑c反斯托克斯的比率，那么氮化鎵晶格的每個(gè)原子都會被冷卻，會有助于實(shí)現(xiàn)冷卻效果。

8、世界上首個(gè)2兆焦能量的紫外激光問世

世界最大激光器、被稱為“人造太陽”的美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）近日所發(fā)射出的激光在經(jīng)過最后一個(gè)聚焦透鏡后，達(dá)到了2.03兆焦，在一舉打破紀(jì)錄的同時(shí)，也成為世界上首個(gè)2兆焦能量的紫外激光，其最終投向靶室的192束激光束射出了1.875兆焦（MJ）的能量。盡管超過了其1.8兆焦的設(shè)計(jì)能力，但激光系統(tǒng)并未有多余的損壞。

研究人員不肯透露何時(shí)會將這種能級的激光射向裝有燃料的聚變艙。而在真正“點(diǎn)火”中，即是將強(qiáng)烈激光射向燃料小球，聚變艙的內(nèi)部瞬間壓縮，致使燃料球發(fā)生爆裂引起燃料發(fā)生的核聚變反應(yīng)產(chǎn)生巨大能量。NIF的研究人員曾指出，該激光器就是成為第一個(gè)突破平衡點(diǎn)的設(shè)施在聚變反應(yīng)中，產(chǎn)生的能量大于所消耗的能量，實(shí)現(xiàn)“能量增益”，完成聚變點(diǎn)火。

9、歐洲發(fā)射“激光相對論衛(wèi)星”驗(yàn)證廣義相對論

據(jù)國外媒體報(bào)道，歐洲空間局將使用最新型的固體運(yùn)載火箭（織女星）發(fā)射“激光相對論衛(wèi)星”，以驗(yàn)證廣義相對論，該理論是現(xiàn)代物理學(xué)的基石之一。“激光相對論衛(wèi)星”關(guān)鍵部分為36厘米寬的袖珍“鏡球”，由金屬鎢制成，表面分布著92個(gè)洞。

“激光相對論衛(wèi)星”的在軌工作時(shí)，將由地基激光進(jìn)行反射式跟蹤。廣義相對論認(rèn)為引力的產(chǎn)生源于時(shí)空的曲率，如果該理論是正確的，那么地球的轉(zhuǎn)動將拖帶著周圍時(shí)空一起旋轉(zhuǎn)，將會擾動衛(wèi)星軌道。雖然廣義相對論是目前普遍接受的引力理論，但是如果采用更加精確的測量系統(tǒng)，它可能會出現(xiàn)瑕疵。由美國宇航局發(fā)射的“引力探測B”衛(wèi)星之前去取得了預(yù)期軌道變化值的19%，而較早的引力探測器可在10%之內(nèi)，這說明“引力探測B”衛(wèi)星遇到了問題。

10、美開發(fā)出“超輻射”激光器

美國天體物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（JILA）的物理學(xué)家展示了一種新型的“超輻射”激光器設(shè)計(jì)，或可比現(xiàn)今最好的可見激光穩(wěn)定100倍至1000倍。這種類型的激光能提升最先進(jìn)的原子鐘的性能，并有助于促進(jìn)通信和導(dǎo)航等相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)。

在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家首先會囚禁位于鏡面之間激光中的原子，隨后使用其他低功率的激光調(diào)整比率，使原子在兩個(gè)能量級之間往返。每當(dāng)降至較低的能量級時(shí)，原子將放射出光子。一般情況下，原子每秒僅會放射一個(gè)光子，但它們的關(guān)聯(lián)行為能使比率提升1萬倍，生成光的“超輻射”。這種“受激發(fā)射”也切合了激光的定義。