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主题:【原创】激光的故事 -- 海贼王

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  • 家园 【原创】激光的故事

    在今年五月五号,有一个叫做Theodore Maiman的人在温哥华与世长辞。很多报纸跟新闻都报导了他的死讯,比如在photonic.com上的新闻标题是Laser Inventor Dies at 79, 它的引言部分这样写着:

    VANCOUVER, British Columbia, May 9, 2007 — Theodore Maiman, PhD, inventor of the first operable laser and twice nominated for a Nobel Prize, died May 5 in Vancouver, British Columbia. His death was confirmed by his wife, Kathleen.

    Theodore Maiman是一个在科学上很有建树的人,他的去世引起广泛的关注不足为奇。不过这里比较有趣的是,Theodore Maiman 被称为是“inventor of the first operable laser ”而不是“inventor of the laser”,发明激光就发明激光,为什么要说是发明第一台能工作的激光呢?记者在这里措辞谨慎,是因为这背后有一场打了三十多年的官司。

    故事要从1956年的哥伦比亚大学讲起。当时Charles Townes在哥伦比亚大学担任教职,他当时已经发明了激光的前身,微波激射器maser。在maser发明之后,很多科学家都致力于把maser的观念从微波推广到光学领域。1958年,Townes和他的主要合作者Schowlow就关于maser原理可推广应用到光谱领域的建议的工作写了一篇论文,发表在当年Physical Review的第12期上,虽然此时他们还没有造出真实的激光,但是他们还是通过贝尔实验室申请了一项专利。这个专利的主要内容是使用光学谐振腔来实现光放大。这中间就要用到光泵浦的技术。关于光泵浦,当时非常新的一个技术。当时候在哥大有一个博士生,叫做Gordon Gould的,有一些实验上的经验,Townes就给他打了个电话,询问有关的知识。

    这个Gordon Gould,是在P. Kusch教授手下做铊原子束共振实验。起初他用热学或放电方法激发铊原子,已经搞了很多年,一直没有结果。那个时候,大牛人Rabi从国外开会回来,带回了光泵浦方法的新闻,建议Gould试试。Gould经过试验,果然灵验,有5%的原子进入亚稳态。这促使他对光泵方法发生了浓厚兴趣。就在这时,Gould也产生了用光泵方法实现粒子数反转的想法,并且设计了用法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Pérot)镜片作成的谐振腔。他的想法和Towns-Schowlow可以说是异曲同工。他在笔记本上写下了自己的想法和计算,并为光学激射器起了一个名字叫LASER,取自英文 “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的头几个字母。1957年10月,他在家里接到Townes的电话,从而得知Townes正在进行类似的工作,预感到将会发生一场发明权之争。于是他连忙请一位公证人将自己的笔记签封,以备申辩。这个笔记本的前9页载有古尔德的初步设计和计算,还包括有LASER 的定义。这个有日期的公证印章,日后对Gould赢得官司起了非常大的作用。

    在有了idea之后,下一步当然是把实验给做出来。古尔德没有及时申请专利,他的导师Kusch又不同意他以激光代替原来的题目:《原子束共振》。他愤而放弃博士学位,从哥伦比亚大学退学,加入了一家私人研究公司TRG (Technical Research Group)。在这家公司里向Advanced Research Projects Agency申请了研究经费。但是政府认为这是一项是需要保密的的研究,所以从事这项工作的人需要获得security clearance。Gould年轻的时候在政治上左倾,参加过共产政治联盟Communist Political Association。所以没有办法得到clearance,因而不能直接参与Laser的研究。也许是因为Gould不能直接参加实验,也许是因为一些别的什么原因,TRG最终还是没有能赶在Theodore Maiman之前把Laser给做出来。

    Theodore Maiman把激光器做出来之后,因为有Townes和Schowlow的文章在先,大家还都认为Laser的Idea是Townes和Schowlow的,而Maiman是第一台能实际运作的激光器的发明人。Townes不久就因为Maser和Laser的发明和两个苏联人分享了诺贝尔奖。

    Gould和TRG就很不服气,就以Gould的那个笔记本为依据,对Townes所在的Bell Labs、Theodore Maiman的 Hughes Research Laboratories,另外还有Westinghouse等等在做Laser的机构提出了起诉。Gould还多次向专利局申请专利,进行诉讼,一直被推迟判决。直到1977-1979年才取得两个具体项目的专利。

    Gould自己在1979年成立了自己的公司Patlex,宣称掌握着关于相关光学技术的专利,要求业界的公司付给专利费用。法律上的战争一直延续,到1985年,事情终于出现了转机,在DC的联邦法院命令专利局发给Gould碰撞泵浦放大器的专利。专利局不服,再打官司,Gould坚持上诉,直到1987年11月4日才得到胜诉,但时光已经过去快三十年。

    关于到底谁是激光的真正发明者,Townes? Maiman? 还是Gould? 争论一直没有停息,但是看看现在激光技术的长足发展,当初的这个Credit到底属于谁,也许真的不是那么重要。关键是人们already make the most out of it。这才是科学研究真正的乐趣所在吧?

    另外一个小插曲:maiman经过9个月的奋斗,花了5万美元,做出了第一台激光器。可是当他将论文投到Physical Review Letter的时候,竟然遭到拒绝。该刊主编误认为这仍是微波激射器,而微波激射器发展到了这样的地步,已没有什么必要用快报的形式发表了。梅曼只好在 Newyork Times上宣布这一消息,并寄到英国的Nature杂志去发表。直到第二年,Physical Review才发表他的详细论文。

    关键词(Tags): #Theodore Maiman(当生)#激光(当生)#Maiman(当生)#古今中外科学家征文(爱莲)元宝推荐:海天,

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    • 家园 激光的故事还很多

      有空聊一些八卦

    • 家园 MAIMAN成功的原因

      当时美国几大科研机构都在研制,MAIMAN第一个成功的原因是他使用了脉冲泵源而其他人都使用连续源.MAIMAN做出来之后还请了BELL实验室的YARIV来CONFIRM他的结果. YARIV后来大为感慨,说要用脉冲源的话,BELL实验室早就做出来了.当然随着后来镀膜技术的提高,腔内损耗的减少,现在基本上都是连续源泵浦的激光器.但直到现在,工业上还在使用脉冲灯泵激光器,其结构和MAIMAN的发明没啥区别.

    • 家园 激光 真是有用。从测量到加工到武器,无所不包,三十年

      诺贝尔物理奖激光相关有几个?

    • 家园 专利上的事真把人搞糊涂了

      Townes、Gould两家都没有真正抢先制出

      激光器,却在专利上争的一塌糊涂

      是不是先有个想法就能直接申请专利,

      至于是否能够成功另说呢?

      这在鼓励原创,是不是也在鼓励偷懒,鼓励霸道呢?

      记得费曼自传里也提到过,

      他就原子能利用设想给单位搞专利的人说了说,

      日后居然有公司据此专利来找他

      • 家园 其实这个还好

        科学界争夺发现权的事情多了去了

        激光的这个到最后算是皆大欢喜

        Townes在学术界名声很大、现在九十几岁了思路还很清楚。以他的贡献,得炸药奖也是应该的

        Gould最后终于打赢了官司(注意他的官司是和专利局打的)一夜之间就成了百万富翁

        至于到底是Idea重要,还是实际把他做出来重要。这个恐怕谁也说不清楚了

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