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圖1 梅曼和他的第一臺(tái)紅寶石激光器
我國第一臺(tái)激光器是中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所王之江領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)并和鄧錫銘、湯星里、杜繼祿等人共同實(shí)驗(yàn)研制成的，它的完成僅僅比梅曼發(fā)明激光器晚了一年，這與當(dāng)時(shí)長春光機(jī)所的王之江、鄧錫銘等年輕專家們及時(shí)提出這一前沿的科學(xué)研究課題有關(guān)。在1958年前后，中國科學(xué)院電子學(xué)研究所的黃武漢研究員通過閱讀國外學(xué)術(shù)刊物，了解到國外微波量子放大器的研究信息，率先在國內(nèi)開始了紅寶石微波量子放大器的研制工作，并在1959年底做出了液氮溫度下的10 cm 波段和3 cm波段的量子放大器。當(dāng)時(shí)中科院長春光機(jī)所的研究人員受黃武漢工作的啟發(fā)，開始構(gòu)想做光量子放大器（當(dāng)時(shí)還不叫激光器），這時(shí)梅曼的第一臺(tái)紅寶石激光器還沒有誕生。
圖2 中國第一臺(tái)紅寶石激光器研制者王之江院士及激光器
雖然我國研制的第一臺(tái)紅寶石激光器比國外晚了近一年，但是有許多特色直到今天仍被稱道。
筆者之一曾在長春光機(jī)所參與我國第一臺(tái)紅寶石激光器的研制工作。當(dāng)時(shí)國外流行使用螺旋狀氙燈。梅曼最初就是選擇螺旋狀氙燈作為抽運(yùn)源， 其他研究小組在他取得成功后紛紛仿效。而當(dāng)時(shí)領(lǐng)導(dǎo)國內(nèi)第一臺(tái)紅寶石激光器研發(fā)的王之江先生有著深厚的光學(xué)設(shè)計(jì)背景。在設(shè)計(jì)脈沖氙燈時(shí)，他沒有采用當(dāng)時(shí)國外流行的螺旋狀，而是把氙燈設(shè)計(jì)成直管狀。他說：使用螺旋狀氙燈的目的是保證光射到寶石中去。實(shí)際上，一個(gè)光源發(fā)出的光只有很少能照射到寶石中去，燈的有用尺寸不能超過寶石棒，所以，國外使用的螺旋狀氙燈實(shí)際是個(gè)半廢品。王先生很清楚，什么樣的結(jié)構(gòu)能夠保證光的能量的最大輸出，并集中到紅寶石器件上。螺旋狀結(jié)構(gòu)的玻璃管，光能量分散的情況比較嚴(yán)重，能量不夠集中；另外還有一個(gè)重要的原因，當(dāng)時(shí)螺旋管燈需要的電壓高，電容量要求也高，我們那時(shí)候的設(shè)備還達(dá)不到這樣的要求，所以需要對(duì)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的改進(jìn)。這一直管狀氙燈設(shè)計(jì)，立刻得到全世界的認(rèn)同。固體激光發(fā)展的歷史證明，用直管氙燈抽運(yùn)的固體激光器成為發(fā)展的主流。
此外，中國第一臺(tái)激光器使用的是球形照明系統(tǒng)，這在世界上是首次。采用球形照明器，當(dāng)激活介質(zhì)和氙燈的直徑一樣時(shí)，激發(fā)效率最高。
當(dāng)時(shí)，在照明方式上，梅曼采用的是橢圓漫射照明器。在他之后，這種照明方式在國外非常流行。而我們的科學(xué)家認(rèn)為，成像照明系統(tǒng)的效率比漫射照明方式更高。對(duì)于不太長的寶石和燈而言，球形照明系統(tǒng)比橢圓照明系統(tǒng)更有效率。對(duì)于當(dāng)時(shí)國外還流行多燈多橢圓柱的照明方式，我們認(rèn)為，當(dāng)激活介質(zhì)和燈的直徑一樣大時(shí)，采用多次光學(xué)成像方法提高光源亮度比采用光源重疊的方法更有效，多燈照明并不比單燈照明有任何好處。因此，中國在世界上首先采用了球形照明器，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這種設(shè)計(jì)的激發(fā)效率比梅曼采取的方式要高。在以后的發(fā)展中，為了加工方便，球形逐步發(fā)展成圓柱形照明器。
另外，在紅寶石光學(xué)加工中，用星點(diǎn)法和刀口陰影法檢驗(yàn)紅寶石的均勻性，并用光學(xué)冷加工方法修正這種不均勻性。為了解決當(dāng)時(shí)多層介質(zhì)膜易損傷的問題，采用不同厚度和間隔的幾塊平板玻璃作為反射鏡，獲得了良好的效果。
