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第11章 光速调节（第1页）

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聚焦类型比赛，胜利，门打开了。

贺辛说：“太不容了。聚焦类型比赛，第2次比分平局，才以3比2的微弱优势获胜。”

芗煜说：“幸亏这光调节的还不是很快，要不然也打不过它们。”

瞬频说：“光如果调节得太快，我们反应不过来。”

“如果调节得太慢，同样的条件下，机器人的识别和运算度很快的。”

贺辛说：“动作上，人是没有机器人快。主要是在复杂环境下，图像识别这方面，人还是略快于机器人。”

芗煜说：“还有在精细动作上，非重复性的动作，机器人慢于人。”

进入下一个大房间。一个大房间里有几个小房间。

第一个房间颜色明亮些，墙壁白色中透着蓝色。阻隔墙壁弯弯曲曲，转动镜子，让激光光源照在上面。根据反射角等于入射角，光生反射，到另外一个方向。找到另外一个镜子，接住这束光，再进行反射。一道光如果直接前进，到达墙上就阻断了，只是在墙上有个光斑。经过镜面的几次反射，向中间方向传导。最终引导光照在长方形盒子的光接收器上，让出口门打开，才能出去。

贺辛说：“能不能用我们的汞灯打开开关？”

瞬频说：“不行吧。这里原来用的激光器。”他试了试，汞灯还是不行。

在光和原子体系的相互作用中，自辐射、受激辐射和受激吸收同时存在。获得越来越强的光，产生越来越多的光子，必须要使受激辐射产生的光子多于受激吸收所吸收的光子。在光子作用下，高能级原子产生受激辐射的机会和低能级的原子产生受激吸收的机会是相同的。是否能得到光的放大就取决于高、低能级的原子数量之比。

若位于高能态的原子远远多于位于低能态的原子，就得到被高度放大的光。但是，但在热平衡条件下，原子数目按能级的分布服从玻尔兹曼分布规律。位于高能级的原子数总是少于低能级的原子数。原子几乎都处于最低能级。为了得到光的放大，必须到非热平衡的体系中去寻找。

只有当处在高能级的原子数目比处在低能级的还多时，受激辐射才能过受激吸收，而占优势。由此可见，为使光源射激光，而不是出普通光的关键是光原子处在高能级的数目比低能级上的多，这种情况，称为粒子数反转。

粒子数反转需要利用激活媒质。就是可以使某两个能级间呈现粒子数反转的物质。它可以是气体，也可以是固体或液体。要获得粒子数反转，必须使用多能级系统。

激光器由以下3个部分组成：

激光工作介质：激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。关键是能在这种介质中实现粒子数反转，以获得产生激光的必要条件。显然，亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转是非常有利的。

激励源：为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。有电激励；光激励；热激励、化学激励等。各种激励方式被形象化称为泵浦。为了不断得到激光输出，必须不断抽运以维持处于上能级的粒子数比下能级多。

有了合适的工作物质和激励源后，可实现粒子数反转，但这样产生的受激辐射强度很弱。还需要将辐射的光进行放大。

谐振腔：在激光器两端，平行装上两块反射率很高的镜片，一块为全反射镜片，一块为部分反射、少量透射镜片。全反射镜片的作用是将入射的光全部按原路径反射回去，部分反射镜片的作用是将能量未达到一定限度的部分光子按原路径反射回去，而达到一定能量限度的光子则透射而出。透射而出的这部分光子就成为经过放大了的激光；而被反射回工作介质的光，则继续诱一轮的受激辐射，光将逐渐被放大。因此，光在谐振腔中来回振荡，造成连锁反应，雪崩似的获得放大，产生强烈的激光，直到能量达到一定的限度，从部分反射镜片中输出。

再向中间走，一个开关盒子在中间，墙壁一圈一圈，像蜗牛的壳。转动中间的镜子，可以引导光到开关盒子。调整到合适的位置之后，最后的光线也是一圈一圈，到达开关盒子。打开房间的门。

第二个房间。有热光源光。横向布置了几个阻隔墙壁，转动镜子，让光源照在上面，到另外一个方向。找到另外一个镜子，接住这束光，再进行反射。一道光如果直接前进，到达左右两边的墙上就阻断了，只是在旁边墙上有个光斑。经过镜面的几次反射，向出口方向传导。最终引导光照在长方形盒子的光接收器上，让出口门打开，才能出去。

热光源的特点是，光谱分布、出射度、亮度可以用普朗克公式估算。出连续光谱，谱宽很宽，适应性强。大多属于电热型，可以通过控制输入电量控制光特性。热光源一般做光电检测的光源，白光干涉，做标准光源或标准辐射源，用于计量标准的传递。

一个开关盒子在两道墙的后面，转动四角的镜子，可以引导光到开关盒子。需要光在两道墙的镜子上来回反射，最后到达盒子。

他们进入下一道门，看到这里是放置着一些机器。这应该就是探测到的电磁装置了。用来设置光，使光减慢。并且产生介质气体。这些介质气体充满了外面的这些房间。

这里光减慢使用的是电磁诱导技术。电磁诱导技术是指在介质共振频率处存在大的折射率改变，可有效减慢光的传播度。

一束探测激光作为信号，照射在某些光学不透明介质上，信号光束不能通过。用另一束频率不同的耦合激光作为控制光束，同时照射在这种介质上。由于控制光束的作用，信号光束在介质中无衰减传播，或透射率大为提高，使原来对信号光束不透明的介质成为透明介质。在金属气体、稀土掺杂材料、光纤、光子晶体波导中可以实现慢光。

如果将探测激光与耦合激光的频率差调谐到严格等于拉曼跃迁共振频率，那么，原子和辐射场将产生相互作用。电磁诱导透明能使人观察到介电常数非常接近共振跃迁，可以导出探测光在介质中的率变慢。

贺辛说：“不知道这里的机器是谁放在这里的？”

芗煜说：“放在这冰雪里，也属于一个秘密实验基。”