由冷原子云產生激光

普通的激光是利用一個充滿增益介質的空腔來產生激光的，光子在空腔兩端的鏡面上反復碰撞后獲得放大，最終在一個確定的方向輻射激光，最近，法國國家科學中心的R.Kaiser教授和他的同事們卻從冷原子云中產生出無序激光(random la-ser)，它的特點是可以散射到各個方向，類似于一個“迪斯科球”，無序激光是由單個原子散射并獲得放大的，它不需要固定的空腔，只需要有足夠濃的原子密度，當原子云成為不透明時，原子將激發出無序激光，光學上的不透明程度可以用光學厚度來定義，也就是將原子云內的原子自由程作為單位來測定原子云的光學厚度。

R.Kaiser教授的研究組對二能級原子系統進行試驗，這里輻射激光不需要利用空腔的鏡面進行碰撞來獲得增大，取而代之的是一些微米大小的粒子漂浮于水中，當外部注入光波時，可以使部分原子處于激發態而形成復雜的三光子躍遷，這就是所謂的布居反轉，通常布居反轉時可以發生增益效應，改變注入光波的頻率與強度，可使原子云在較長時間內束縛住光子，并讓它們變成相干光束且同步傳播，產生無序激光的必要條件是原子云的厚度要達到200－250原子自由程，R.Kaiser教授的研究組是用磁光阱來約束原子的，所以實驗成功的關鍵是要使約束原子云的密度達到必要的厚度。

無序激光的激發與正常激光相比，它的工藝不必非常精確和復雜，因此它的生產成本也比較低，它可在數字顯示、光噴射繪畫和溫度傳感器方面得到應用。

(云中客摘自Physics Review Letters，1 May 2009)