由冷原子云产生激光

普通的激光是利用一个充满增益介质的空腔来产生激光的，光子在空腔两端的镜面上反复碰撞后获得放大，最终在一个确定的方向辐射激光，最近，法国国家科学中心的R.Kaiser教授和他的同事们却从冷原子云中产生出无序激光(random la-ser)，它的特点是可以散射到各个方向，类似于一个“迪斯科球”，无序激光是由单个原子散射并获得放大的，它不需要固定的空腔，只需要有足够浓的原子密度，当原子云成为不透明时，原子将激发出无序激光，光学上的不透明程度可以用光学厚度来定义，也就是将原子云内的原子自由程作为单位来测定原子云的光学厚度。

R.Kaiser教授的研究组对二能级原子系统进行试验，这里辐射激光不需要利用空腔的镜面进行碰撞来获得增大，取而代之的是一些微米大小的粒子漂浮于水中，当外部注入光波时，可以使部分原子处于激发态而形成复杂的三光子跃迁，这就是所谓的布居反转，通常布居反转时可以发生增益效应，改变注入光波的频率与强度，可使原子云在较长时间内束缚住光子，并让它们变成相干光束且同步传播，产生无序激光的必要条件是原子云的厚度要达到200－250原子自由程，R.Kaiser教授的研究组是用磁光阱来约束原子的，所以实验成功的关键是要使约束原子云的密度达到必要的厚度。

无序激光的激发与正常激光相比，它的工艺不必非常精确和复杂，因此它的生产成本也比较低，它可在数字显示、光喷射绘画和温度传感器方面得到应用。

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