放射醫(yī)學(xué)新利器——首臺(tái)反激光器在美研制成功
據(jù)美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)網(wǎng)站報(bào)道，在人類發(fā)明激光器50多年后，耶魯大學(xué)科學(xué)家近日研制出世界上首臺(tái)反激光器（anti-laser）。與激光器發(fā)射激光不同，反激光器能通過(guò)光束間互相干涉從而完全被消耗掉，達(dá)到將光束吸收而不是發(fā)射的目的。這一發(fā)現(xiàn)將為光學(xué)計(jì)算和放射學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展鋪平道路。相關(guān)研究成果發(fā)表在2月18日出版的《科學(xué)》雜志上。
1960年7月美國(guó)科學(xué)家梅曼發(fā)明了第一臺(tái)激光器，是指將窄幅頻率的光輻射線，通過(guò)受激輻射放大和必要的反饋共振，產(chǎn)生準(zhǔn)直、單色、相干光束的儀器。目前激光器使用的增益媒介大多是砷化鎵半導(dǎo)體，用以產(chǎn)生一束聚焦的相干光束，這種光束有相同的頻率和振幅，且運(yùn)行方向一致。
耶魯大學(xué)物理學(xué)家道格拉斯·斯通和他的研究團(tuán)隊(duì)曾于去年夏天發(fā)表過(guò)關(guān)于反激光器的理論文章，認(rèn)為這種裝置可以用硅這種最普通的半導(dǎo)體材料制成。通過(guò)與同事曹輝（音譯）的實(shí)驗(yàn)小組合作，研究團(tuán)隊(duì)最終研制出了一臺(tái)功能性反激光器，并將之命名為相干完全吸收器（coherent perfect absorber，簡(jiǎn)稱CPA）。CPA將兩束相同頻率的光集中于含有一個(gè)硅晶片的諧振腔中，硅晶片作為“損耗媒介”捕捉光波，直到光波在往返振蕩過(guò)程中被完全吸收并轉(zhuǎn)化成熱量。
研究人員用裝有普通硅晶片的CPA演示了吸收近紅外線放射物的效果。他們希望通過(guò)對(duì)諧振腔和損耗媒介的不斷完善，CPA能夠吸收可見(jiàn)光和一些紅外波段，以應(yīng)用在光纖通訊中。
斯通教授表示，他相信CPA有一天會(huì)應(yīng)用于下一代計(jì)算機(jī)——光學(xué)計(jì)算機(jī)的光學(xué)開(kāi)關(guān)、探測(cè)器及其他部件。另外也可運(yùn)用于醫(yī)用放射學(xué)領(lǐng)域，利用CPA原理將電磁輻射對(duì)準(zhǔn)人體組織中很小的某個(gè)區(qū)域，用來(lái)治病或者成像。
據(jù)介紹，CPA理論上可以吸收99.999%的光，但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制目前只能吸收99.4%。電腦模擬證明，CPA的大小也可以從現(xiàn)在1厘米發(fā)展到6微米（相當(dāng)于人頭發(fā)粗細(xì)的1/20）。
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