激光技術是二十世紀與原子能、半導體及計算機齊名的四項重大發(fā)明之一。作為一種先進的技術，激光不僅在材料加工上展現(xiàn)了其獨特優(yōu)勢，并且在科研、航空等前沿領域扮演著重要的角色。OFweek激光網(wǎng)為您呈現(xiàn)2012年度，技術技術的“十大”突破：（不計排名）

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體膜技術，為以后冷卻超敏傳感器和量子計算機鋪平了道路。

科學家開發(fā)出新的制冷方法，該方法通過加熱材料，這與量子力學和納米物理學相悖。他們制作了160 nm厚和表面積為1×1毫米的半導體納米薄膜。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，這個過程反復進行，形成一個光學諧振腔。這種方法能夠?qū)⒈∧だ鋮s到負269攝氏度。薄膜吸收的一部分光用來產(chǎn)生自由電子。當自由電子減少時，研究人員加熱薄膜，形成熱擴散。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)將促進新式電流和機械傳感器的發(fā)展。

2、世界最小半導體激光器誕生

德克薩斯大學奧斯汀分校的物理學家們說，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衍射極限下運行得很好的納米激光器設備，” 一位來自德克薩斯大學的物理學教授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)納米棒構成的。這兩種合金是普遍用于LED的半導體。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芯片間傳遞數(shù)據(jù)時信息的損失。

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行發(fā)射，不浪費任何光子。

激光器越小，達到發(fā)射激光的閾值所需的抽運功率越大。為了解決這一問題，科學家們?yōu)樾录す馄髟O計了一種新方法，使用共軸納米腔內(nèi)的量子電動力效應來減輕閾值限制。該激光腔包含有一個金屬棒，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算機芯片上的光學電路的重要元件。費曼表示，這些高效的激光器可被用于增強未來光子通訊使用的計算芯片的能力，光子通訊領域需要使用激光器在芯片上遙遠的點之間建立通訊鏈接。這種激光器需要的抽運功率更少，也意味著傳送信息需要的光子數(shù)量也更少。

4、英國激光聚變設施將于2013年實現(xiàn)點火

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

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備使用了許多由英國、法國和美國的特定供應商提供的超高精度光學儀器，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，可使高強度脈沖達到較高的轉(zhuǎn)換效率。

5、美實驗車載激光武器 打造“閃電戰(zhàn)車”

據(jù)國外媒體報道，美國陸軍的科學家們小組正在研發(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。

在實驗過程中，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方向發(fā)射的想法，當激光束接近目標時，比如敵人的車輛將是一個良好的導體，可將引導大規(guī)模電流的指向并穿過其中。首席科學家喬治·菲舍爾認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，存在很小的附加限制因素作用于速度值。

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

據(jù)每日科學網(wǎng)報導，歐洲科學家在制造人工閃電方面取得重大突破，科學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，第一次成功實現(xiàn)了人類在自然條件下制造出人工閃電。

據(jù)報道，歐洲科學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，這一新技術發(fā)展的下一步將是產(chǎn)生成熟的人工制造閃電技術，有可能帶來新的科技創(chuàng)新和替代能源。

7、激光冷卻技術將改變半導體材料世界

美國里海大學電子與計算機工程教授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，被認為是繼硅之后最重要的半導體材料，被用于發(fā)光二極管(LEDs)和激光二極管。其他可能的應用包括：能在高溫下運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，實現(xiàn)了激光冷卻技術。但部分冷卻的晶格，實際上只是整個晶格十分微小的一部分。如果能夠?qū)崿F(xiàn)恰當?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原子都會被冷卻，會有助于實現(xiàn)冷卻效果。

8、世界上首個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”的美國國家點火裝置（NIF）近日所發(fā)射出的激光在經(jīng)過最后一個聚焦透鏡后，達到了2.03兆焦，在一舉打破紀錄的同時，也成為世界上首個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1.8兆焦的設計能力，但激光系統(tǒng)并未有多余的損壞。

研究人員不肯透露何時會將這種能級的激光射向裝有燃料的聚變艙。而在真正“點火”中，即是將強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突破平衡點的設施在聚變反應中，產(chǎn)生的能量大于所消耗的能量，實現(xiàn)“能量增益”，完成聚變點火。

9、歐洲發(fā)射“激光相對論衛(wèi)星”驗證廣義相對論

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

“激光相對論衛(wèi)星”的在軌工作時，將由地基激光進行反射式跟蹤。廣義相對論認為引力的產(chǎn)生源于時空的曲率，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)合實驗室（JILA）的物理學家展示了一種新型的“超輻射”激光器設計，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的原子鐘的性能，并有助于促進通信和導航等相關技術的改進。

在實驗中，科學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，使原子在兩個能量級之間往返。每當降至較低的能量級時，原子將放射出光子。一般情況下，原子每秒僅會放射一個光子，但它們的關聯(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。