Auch das Licht hat sein eigenes Fest? Heute erkenne ich das Licht um dich und mich wieder

Von der Beleuchtung bis zur Energieversorgung, von der Medizin bis zur Kommunikation – Licht in seinen vielfältigen Formen hat das Leben der Menschen erheblich angenehmer gemacht.

Aber wissen Sie es? Es stellt sich heraus, dass auch „Licht“ sein eigenes Festival hat.

Im Jahr 1960 entwickelte der Physiker Theodore Maiman den ersten Rubinlaser und läutete damit eine neue Ära in der Nutzung des Lichts durch die Menschheit ein. Seitdem hat die Lasertechnologie rasch und umfassend Einzug gehalten und ist nach der Kernenergie, dem Computer und der Halbleitertechnologie zu einer weiteren großen Erfindung geworden.

Um diesen bedeutenden wissenschaftlichen Fortschritt zu würdigen, erklärte die UNESCO im Jahr 2018 den 16. Mai jedes Jahres zum „Internationalen Tag des Lichts“, um die wichtige Rolle des Lichts in Wissenschaft, Kultur, Kunst und Bildung sowie in der nachhaltigen Entwicklung, Medizin, Kommunikation, Energie und anderen Bereichen hervorzuheben.

(Urheberrechtlich geschütztes Bild aus der Galerie, keine Erlaubnis zum Nachdruck)

„Das schnellste Messer“, „das genaueste Lineal“ … Warum nimmt der Laser eine so wichtige Stellung ein?

Laserlicht ist Licht, das von Teilchen in den Atomen bestimmter Substanzen emittiert wird, wenn diese angeregt werden. Es unterscheidet sich von gewöhnlichem Licht dadurch, dass die von ihm ausgestrahlten Lichtwellen dieselbe Phase, Frequenz und Schwingungsrichtung aufweisen. Der englische Name des Lasers lautet „Laser“, was die Abkürzung der Anfangsbuchstaben der einzelnen englischen Wörter ist: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Auf Chinesisch erklärt bedeutet es „Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung“, was tatsächlich das Funktionsprinzip eines Lasers widerspiegelt.

Seit seiner Erfindung im Jahr 1960 wird der Laser aufgrund seiner vier Haupteigenschaften in großem Umfang im täglichen Leben eingesetzt, beispielsweise zum Beleuchten, Schneiden, in der medizinischen Behandlung und beim Militär: extrem hohe Helligkeit, extrem hohe Energie, extrem reine Farbe und gute Richtwirkung. Es wurde als das „hellste Licht“, das „schnellste Messer“ und das „präziseste Lineal“ gefeiert und wurde zu einem der bahnbrechenden technologischen Fortschritte des 20. Jahrhunderts.

(Urheberrechtlich geschütztes Bild aus der Galerie, keine Erlaubnis zum Nachdruck)

Der chinesische Name für „Laser“ stammt von Qian Xuesen

Wer also gab dem Laser den englischen Namen „Laser“?

Sein Name war Gordon Gould. Gould schloss am Ende des Zweiten Weltkriegs sein Studium an der renommierten Yale University mit einem Master in Optik und Spektroskopie ab und beteiligte sich anschließend am „Manhattan-Projekt“ zum Bau der Atombombe.

Im Jahr 1949 begann Gould sein Doktoratsstudium an der Columbia University. Sein Mentor Kusch war sehr fähig. Er hatte sich 1955 zusammen mit Lamb den Nobelpreis für Physik für die Messung des anomalen magnetischen Moments von Elektronen geteilt.

Der chinesische Begriff „Laser“ ist weder eine Transliteration noch ein Fremdwort. In den ersten Jahren, nachdem in meinem Land der erste Laser hergestellt wurde, gab es dieses Wort nicht. Damals nannten die Leute „Laser“, „Quantenverstärker“, „Laser“, „photonisch stimulierte Emission“ usw., aber alle fanden sie sehr verwirrend.

Im Oktober 1964 schrieb die Redaktion der Zeitschrift „Light Stimulated Emission Information“ (früher „Sonderausgabe zur Photonenverstärkung“), die vom Changchun-Institut für Optik, Feinmechanik und Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften gesponsert wurde, an den berühmten chinesischen Wissenschaftler Qian Xuesen und bat ihn, einen chinesischen Namen für die neue Lichtquelle, Laser, zu finden. Professor Qian Xuesen antwortete schnell und schlug vor: „Der Begriff stimulierte Photoemission scheint zu lang und schwer zu lesen. Kann man es stattdessen Laser nennen?“

Im Dezember desselben Jahres fand in Shanghai die dritte wissenschaftliche Konferenz zu photonischen Quantenverstärkern statt. Vorsitzender der Konferenz war der berühmte Wissenschaftler Yan Jici. Die Benennungsfrage der Laser wurde auf dem Treffen diskutiert und der Vorschlag von Qian Xuesen wurde offiziell angenommen. Die englische Abkürzung Laser, die für „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ steht, wurde offiziell mit „Laser“ übersetzt. Anschließend wurde die Zeitschrift „Photostimulated Emission Intelligence“ in „Laser Intelligence“ umbenannt. Seitdem hat sich der Begriff „Laser“ herausgebildet.

(Fotoquelle: Xinhuanet)

Kann man Laser mit bloßem Auge sehen?

Wir haben solche Szenen in Filmen gesehen, in denen man rote Laserstrahlen durch das Tragen einer roten Brille oder durch Rotwein sehen kann. Ist das wahr? Die Antwort ist ja. Um einen roten Laserstrahl zu sehen, müssen drei Bedingungen erfüllt sein: Erstens muss es sich um einen roten Laser handeln. zweitens darf der Hintergrund nicht zu dunkel sein, er muss rot sein; drittens muss eine gewisse Staubmenge in der Luft vorhanden sein.

Die Farbe des Lichts hängt von seiner Wellenlänge ab und die Farbe des Laserlichts wird durch die Wellenlänge bestimmt, die von der angeregten aktiven Substanz erzeugt wird. Daraus können wir ersehen, dass die Wellenlänge des Lasers innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Die Photorezeptorzellen des menschlichen Auges können Laser mit Wellenlängen zwischen 400 und 800 Nanometern sehen. Das menschliche Auge kann andere Laser mit Wellenlängen über 800 Nanometer oder unter 400 Nanometer nicht erkennen.

Laseranwendung: Einzug in die Wohnungen der Normalbürger

Die Lasertechnologie umfasst viele Disziplinen wie Optik, Elektrizität, Materialien und Detektion. Obwohl es aus hochtechnologischer wissenschaftlicher Forschung hervorgegangen ist, hat es seine geheimnisvolle Farbe längst verloren und ist leise in unser Leben „eingebrochen“.

1. Medizinischer Bereich

Laser werden in der Schönheitsindustrie immer häufiger eingesetzt, beispielsweise zur Entfernung von Sommersprossen, Altersflecken, Tätowierungen, Eyeliner und Augenbrauen sowie zur Narbenbehandlung. Die Laserbehandlung vaskulärer Hauterkrankungen ist äußerst präzise und sicher und beeinträchtigt das umliegende Gewebe nicht.

2. Laserkommunikation

Unter Laserkommunikation versteht man ein Kommunikationsverfahren, bei dem Laserstrahlen im atmosphärischen Raum übertragen werden. Zunächst werden die Informationen in ein elektrisches Signal umgewandelt, das dann von einem optischen Modulator auf den vom Laser erzeugten und über eine optische Antenne ausgesendeten Laserstrahl moduliert wird. Die atmosphärische Laserkommunikation verfügt über eine große Kapazität, gute Vertraulichkeit und wird nicht durch elektromagnetische Störungen beeinträchtigt.

3. Lasergeschwindigkeitsmessung

Die Laserdistanzmessung wird zweimal in einem bestimmten Zeitintervall am zu messenden Objekt durchgeführt und die Bewegungsdistanz des zu messenden Objekts in diesem Zeitraum ermittelt, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des zu messenden Objekts ermittelt wird.

Heute hat sich die Laserdisplay-Technologie von den Beschränkungen der Bildschirme gelöst und wird in Innovationen in Branchen wie Ultra-High-Definition-Video, künstliche Intelligenz und virtuelle Realität integriert. Dadurch eröffnet sich ein breiterer Anwendungsbereich in Bereichen wie VR-Displays, Kinodisplays, Großbilddisplays für den Innen- und Außenbereich sowie dem industriellen Internet der Dinge. Ich bin davon überzeugt, dass durch die gemeinsamen Anstrengungen der Wissenschaftler noch mehr magische Lasertechnologien entstehen werden.

Bahnbrechende Glasfasertechnologie

Selbst wenn Menschen zig Millionen Kilometer voneinander entfernt sind, können heute dank Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetzen im Handumdrehen Videoanrufe getätigt werden. Über das Internet haben wir Zugriff auf Audio- und Videobilder. Dies ist eine beispiellose Ära, in der die Glasfaser-Kommunikationstechnologie das Gesicht der Welt neu gestaltet hat.

Das Magazin Scientific American kommentierte einmal: „Die Glasfaserkommunikation ist eine der vier bedeutendsten Erfindungen seit dem Zweiten Weltkrieg. Ohne die Glasfaserkommunikation gäbe es heute weder Internet noch Kommunikationsnetze.“ Über den Akademiker Zhao Zisen, der die erste Glasfaser in unserem Land verlegte, und die Geburt der ersten Glasfaser ist jedoch sehr wenig bekannt.

Es gibt mehrere wichtige Knotenpunkte in der Glasfaserkommunikation: 1966 schlug Charles Kao, ein in Shanghai geborener britisch-amerikanischer Chinese, erstmals vor, Glasfasern für die Kommunikation zu verwenden. Im Jahr 1970 gaben die Vereinigten Staaten 30 Millionen US-Dollar aus, um drei 30 Meter lange Glasfasermuster herzustellen. Dies war das erste Mal weltweit, dass Glasfasern mit praktischem Nutzen für die Glasfaserkommunikation hergestellt wurden. Sieben Jahre später zog Zhao Zisen, ein junger Lehrer aus Wuhan, auch die erste praxistaugliche Glasfaser mit Chinas unabhängigen geistigen Eigentumsrechten hervor.

Am 16. Dezember 2016 erinnerte sich der Akademiker Zhao Zisen, der „Vater der chinesischen Glasfaser“, an seine Reise in die Erforschung der Glasfaserkommunikation. Foto: Reporter Cheng Min

Seit 1973 regt Zhao Zisen die Durchführung von Forschungen zur Glasfaserkommunikationstechnologie an, schlägt den richtigen technischen Weg vor und beteiligt sich an der Ausarbeitung der Forschungspläne Chinas zur Glasfaserkommunikation, darunter der „Sechste Fünfjahresplan“, der „Siebte Fünfjahresplan“, der „Achte Fünfjahresplan“ und der „Neunte Fünfjahresplan“.

In den späten 1970er Jahren organisierte Zhao Zisen die Entwicklung und Produktion der ersten praxistauglichen Glasfaserkabel und -geräte Chinas. Als technischer Direktor und Gesamtplaner schloss er sechs wichtige nationale und für das Ministerium für Post und Telekommunikation zuständige Glasfaserkabelkommunikationsprojekte ab, darunter Chinas erste praxistaugliche Kabel mit 8 Mbit/s, 34 Mbit/s und 140 Mbit/s.

Heute ist China der weltweit größte Produktionsstandort für Glasfaser und Kabel und hat in einigen Bereichen der optischen Kommunikation die Führung übernommen. Die Wuhan East Lake Hi-Tech Zone, in der der Akademiker Zhao Zisen ansässig ist, hat sich zudem zum „China Optics Valley“ entwickelt, das dem Silicon Valley in den USA ebenbürtig ist.

(Urheberrechtlich geschütztes Bild aus der Galerie, keine Erlaubnis zum Nachdruck)

Heute sind auf Glasfasern basierende Kommunikationssysteme weltweit etabliert und Milliarden Kilometer Glasfaserkabel sind unter der Erde und auf dem Meeresboden verlegt. Als Mikrokosmos der Tausenden von Menschen in unserem Land, die im Bereich der Optik tätig sind, glauben wir, dass jeder Optiker seine eigene Geschichte der Lichtjagd schreibt. Wir dürfen nicht vergessen, dass Wissenschaftler wie Akademiemitglied Zhao ihr gesamtes Leben dem Bereich der Kommunikation gewidmet haben und dass China dadurch weiterhin weltweit führend im Bereich der Glasfasertechnologie auf höherer Ebene bleibt.

Lernen wir ab heute das Licht um dich und mich herum wieder kennen!

Umfassende Quellen: China Science Magazine, Xinhuanet, Beijing Science and Technology News usw.