雷射

提到飛秒雷射，許多人會聯想到眼科手術，因為其精確性與安全性，讓無數人重獲清晰視力，然而，飛秒雷射只是「超快雷射」的一部分，背後還有更多的科學應用。超快雷射涵蓋從奈秒（10-9秒）到阿秒（10-18秒）的時間尺度，讓科學家能夠捕捉電子在原子間的運動，就像高速攝影機捕捉運動賽場上的瞬間動態，這項技術使科學家能夠「看見」電子在量子世界中的運動，以至於能揭開更多的物理機制。超快雷射正「超快地」改變我們對世界的認識，一起來認識什麼是超快雷射吧！

雷射是一種將光精準放大與控制的技術，因其具備單色性、方向性和相位一致性，成為眾多精密應用的必備技術，然而，科學家們並不滿足於傳統穩定結構的束縛，進一步探索光子在無序介質中的隨機散射，令人驚訝的是，光子在無序環境中竟然也能形成準直的雷射，這種現象被稱為「隨機雷射」。隨機雷射的誕生不僅降低了技術成本，還打開了探索材料微觀結構的可能性，甚至為驗證量子力學中的安德森局域化現象提供了新途徑，也就是光子在無序結構中從擴散轉向局部干涉，最終引發強烈共振的現象。在無序混亂之中，光也能找到一條讓自己綻放的路徑，讓我們一起來認識什麼是隨機雷射。

奈米材料如何成為奈米科技，關鍵在於奈米圖案化技術，如電子束微影，這技術利用電子束在材料表面製作圖案，可達到奈米級解析度，並可製作奈米級電子元件，另一種技術是透過雷射在材料表面進行加工，然而，這些方法昂貴且複雜。哥倫比亞大學提出一種利用中紅外光與材料共振的新技術，能低成本且高解析度地製作奈米圖案，而這項作法看起來像是在為材料「解開拉鍊」一樣，這樣的方式為奈米科技的發展提供了新的方向。

■2018年諾貝爾物理學獎一共分為兩部份。第一部份頒給了由Arthur Ashkin所發明的光學鑷子（又稱光鉗）與光學鑷子與在生物系統上的應用。第二部份由Mourou與Strickland分享，以表彰他們所發明的產生高強度超短光學脈衝的方法。

■雷射由於其特殊設計可發出具同調性的光，相對應的，能不能有一個裝置只吸收具同調性的光呢？

在雷射系列一介紹雷射的性質後，系列二我們來談談雷射怎麼形成的。雷射的成因是「光在共振腔內共振並藉由增益物質(gain media)將能量放大」。光的本質是波動，要理解這句話，可以從比較簡單的波動現象解釋。下圖(a)為繩子固定於牆兩端形成駐波之示意圖，駐波的成因是共振，意即兩面牆形成一個共振腔(resonator)，讓特定頻率的駐波存在，同時儲存駐波能量使其不會散逸。

■本系列我們將介紹一個有趣的元件：「反雷射」。但在這之前，我們必須先了解什麼是雷射才有辦法體會反雷射的美妙。

■繼「用大炮打小鳥」跟「殺雞用牛刀」之後

■人類脆弱的眼睛或是光學元件需要適合的保