先进的微波科学技术，对激光器的发明作用重大，提供重要技术原理

微波波谱学研究的目的，是揭示分子、原子和原子核内部的精细结构，同时，也渴望通过这种研究研制能产生比毫米波还要短的相干电磁波振荡器，以取代电子振荡器。因而，它对于辐射相干性的研究，对于分子与电磁辐射的相互作用与能量跃迁的研究，以及对于实用器件的发明都是至关重要的。简言之，它为新型放大器件的发明，指明了社会实际需要，同时也为它的实现提供了技术原理。

这样，在经典物理学和微波波谱学发展的交叉点上，发明新的放大器件的条件便告成熟，以致当1951年珀塞耳和庞德在核自旋体中实现粒子数反转之后，在同一年里，汤斯等人就很快提出了一个有巨大潜力的技术方案，即在适当空腔中，从原子反转分布的能级上受激发射，通过激励受激发射的模来产生相干辐射。几乎在同时，法布里坎特等人也提出利用粒子数反转和辅助性辐射来制造微波放大器的设想。

从基础科学原理和科学发现引伸出技术原理和技术发明的大致过程是：由基础科学给出的基本科学原理出发，经过一系列的实验研究和理论探索，形成技术科学的基本原理，然后再由技术科学的基本原理，形成作为技术发明构成要素的技术方案构思。试想：如果在激光器的孕育过程中，人们能自觉地沿着这条道路前进的话，那末完成激光器发明的时间也许会大大提前。根据微波波谱学的研究成果，已经认识到可以利用受激辐射研制分辨率非常高的探测器、微波振荡器或微波放大器，并提出了研制这些器件的技术原理。

这是激光器发明中的一个重要转折点。发明的激光器，要有两个主要保证条件：第一，必须存在粒子数反转；第二，要抑制那些和受激辐射相竞争的过程，也就是必须使受激辐射功率大于由吸收和散射所引起的损失功率。

有一点是很清楚的：即需要-种能制造非常小的精密的谐振器的方法，并且在谐振器中要存在着与电磁场相耦合的某种形式的能量。但是，这涉及到与分子打交道，人们要制造这么小的振荡器并提供能量，其技术上的困难意味着任何现实的希望都必须建立在寻找利用分子的方法上。

第一，汤斯在微被放大器的构思中，借助于突现的灵感，因而才能在“山重水复”之际，豁然开朗，找到“柳暗花明”的境界。而这种灵感的闪现，又有赖于他在微波物理学上的深邃造诣，以及失败之后的苦心思索。第二，汤斯在他由此所提出的这个实际系统中，综合了受激辐射、粒子数反转、放大电磁波等概念，这无疑是重要的。

第三，汤斯在选择实际利用受激辐射相干性的突破口上，还表现出了他的技巧。

这就是，一开始他并没有把自己的发明目标定得过高，而是首先选择那些理论比较成熟，技术条件易于实现的构思方案和技术途径作为突破口。它主要表现在选择激发方法和工作波长两个方面。这充分证明了汤斯上述设计思想和构思方案的正确性，同时也说明了他发明方法上的这些创造技巧的科学性和可取性。