亞・普羅霍羅夫

普羅霍羅夫1916年7月11日出生於澳大利亞昆士蘭州艾瑟頓一個流亡的俄國革命工人家庭裏，1923年回到祖國蘇聯。從小學到大學，他的學習成績始終名列前茅。1939年以優異成績畢業於列寧格勒大學物理系，同年進入蘇聯科學院列別捷夫研究所振動實驗室當研究生。1941年-1944年戰爭期間在作戰部隊服役，負傷後復員回到列別捷夫研究所，繼續從事研究工作。1960年，普羅霍羅夫當選為蘇聯科學院通訊院士，1966年當選為院士。1968年他被任命為列別捷夫物理研究所副所長。普羅霍羅夫由於研製分子振盪器與他的同事巴索夫一起獲得列寧獎金，他還由於在亞毫米波波譜學方面的工作獲得蘇聯國家獎。他被授予社會主義勞動英雄稱號，曾四次獲列寧勳章。自1969年，他曾擔任《蘇聯大百科全書》（第三版）的主編 ^[2]  。

——微波激射器和激光器的發明

1964年諾貝爾物理學獎一半授予美國馬薩諸塞州坎布里奇的麻省理工學院的湯斯(Charles H.Townes)，另一半授予蘇聯莫斯科蘇聯科學院列別捷夫物理研究所的巴索夫(Nicolay Gennadiyevich Basov)和普羅霍羅夫(Aleksandr Mikhailovich Prokhorov)，以表彰他們從事量子電子學方面的基礎工作，這些工作導致了基於微波激射器和激光原理製成的振盪器和放大器。

激光器的發明是20世紀科學技術有劃時代意義的一項成就。從60年代一開始，激光理論、激光器件、激光應用各方面的研究廣泛開展，各種激光器如雨後春筍一般湧現。幾十年來，激光科學成果累累，已成為影響人類社會文明的又一重要因素。

量子電子學是無線電電子學和光學的結合點，更與量子物理學和原子物理學的發展密切相關。普朗克的能量子假説和愛因斯坦的光量子理論為量子電子學的發展奠定了基礎。特別是愛因斯坦1916年對輻射理論的分析，為激光提供了理論基礎。而20世紀40年代雷達的發展促進了微波技術應用於微波與分子的相互作用的研究。湯斯正是期望從這一研究中取得分子、原子和核結構的各種信息，探索出一條通過原子和分子諧振在極短波段實現相干振盪器和放大器的途徑。

普羅霍羅夫在他當研究生的1944-1950年間，就建立了關於電子管振盪器中的頻率穩定性理論，首次獲得同步加速器中電子的超高額相干輻射，並開始了氣體波譜學的研究。就在這些研究中，他萌發了研製分子振盪器的想法。

普羅霍羅夫所依據的原理是物質中電子的受激發射效應。實際上就是愛因斯坦早在1916年就提出的受激輻射概念。設有兩個能級，其能量分別為E1及E2，若上能級粒子數密度大於下能級粒子數密度，就形成了

波同頻率、同方向、同偏振，因而就使入射電磁波得到放大。一個能放大的系統，如果適當加大正反饋，就能形成振盪。這就是量子放大與量子振盪的基本原理。

1952年5月普羅霍羅夫和他的合作者巴索夫在全蘇波譜學會議上提出了獲得量子放大與振盪的可能性的報告。接着，在1954年10月出版的蘇聯《實驗與理論物理》雜誌上，他們發表的論文提出了一個具體方案。選用分子的轉動能級，不同的轉動能級其電偶極矩也不同。具有電偶極矩的分子束在不均勻電場中會發生偏轉，所以處於不同轉動能級的分子偏轉程度有所不同。這樣就可以把它們分開，使處於上能級的分子進入實驗區。這樣就人為地造成了粒子數反轉狀態，從而實現微波的放大和振盪。他們對氟化銫(CsF)分子兩基態之間的躍遷進行理論估算，在《蘇聯科學院報告》上發表了“分子放大與振盪理論”的論文，應用量子力學進行理論分析。普羅霍羅夫與巴索夫和湯斯與肖洛在大約相同的時間內對微波激射器作出了開創性的工作。兩組人思路基本相同，湯斯和肖洛首先在實驗上獲得成功，而普羅霍羅夫和巴索夫則首先奠定了理論基礎。

氨分子激射器作為第一個量子電子學器件，有其重要的歷史意義。它製成後不久，就被做成氨分子鐘，作為時間和頻率的基準。但由分子束或氣體制成的微波激射器波段有限，濃度低，功率小。還有待於繼續發展。

後來普羅霍羅夫把氨分子激射器的工作波長減小到亞毫米量級，把頻率提高了一兩個量級。從1955年起，普羅霍羅夫又把注意力轉向順磁共振微波激射器，他在幾年內研究了一系列順磁晶體的順磁共振與弛豫特性，並於1958年獲得了微波激射。

1958年，普羅霍羅夫和湯斯分別發表文章，指出光學中使用的法布里-珀羅標準具可用作從亞毫米波直到可見光波段的諧振腔。與微波諧振腔相比，這是一種開放式的腔。兩塊具有高反射率的半透鏡對面放置，其間隔遠大於波長。但入射電磁波從垂直於鏡面的方向射入腔中後，在兩鏡面間來回反射，形成駐波，起着諧振腔的作用。在他們的理論指導下，兩年後就發明了激光器。

巴索夫又一項重要的科學貢獻是對半導體激光器的研究。早在第一台激光器問世以前，巴索夫在1959年就提出了半導體激光器的方案。在半導體上加上足夠強的脈衝電場，在強電場作用下，大量原子通過碰撞而被電離，導帶中的電子數及價帶中的空穴數均急劇增多。當電場撤去後，在一定條件下，可以產生粒子數反轉狀態。1961年，巴索夫又提出P-N結注入式激光器的原理，發表於蘇聯《實驗與理論物理》雜誌上。他還導出了產生受激發射的條件。據此，好幾個研究組在1962年先後製成了半導體激光器。巴索夫用砷化鎵(GaAs)在77K下獲得近紅外光的受激輻射。這種類型的激光器後來得到不斷的完善，改進了結構，降低了閾值電流，提高了效率，壓縮了激光線寬，特別是使其能在室温下工作。到了70年代後期，已逐漸形成了在應用上大發展的局面。成為當前應用最廣的一種半導體激光器。

巴索夫倡導激光引發熱核聚變，在1962年蘇聯科學院主席團會議上，以及在1963年巴黎國際量子電子學大會上，他都提出了這個建議。他一方面研製大功率的激光器和研究靶技術；另一方面深入瞭解產生這種效應的物理條件。1968年，實現了用強激光照射氘化鋰(LiD)靶，首次發現從靶中產生出了中子。

巴索夫還致力於尋求新的原理與途徑以產生大功率激光。從1962年起，他和他的合作者在化學激光器方面進行了深入研究，製成大功率脈衝和連續的氟化氫化學激光器、大功率納秒脈衝光解離碘激光器、用電離的新型高氣壓氣體激光器和準分子激光器。他們在信息的光學處理方法、激光穩頻、激光頻標、激光誘發化學反應、金屬表面的激光塗層與固化等方面都有重要工作。在非線性光學方面，產生激波的爆發性化學激光器方面，巴索夫都起到了先驅者的作用 ^[1]  。