一. 概述
*7H
*epUa 激光的英語“LASER”,是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” 英文前面每一個字母組成的組合詞，這句英文的意思是：受
(<>? ?(V M 激輻射使光放大，目前我們大陸稱為“激光”，最初開始的時候在國內(nèi)最先的譯名是：“萊塞”和“鐳射”，現(xiàn)在香港和臺灣還是叫鐳射。
_D }3`` 最早在1916年時，愛因斯坦提出了的產(chǎn)生激光理論原理：物質(zhì)的原子中，電子分布在原子的不同的能級上，能級分成高能級和底能級，肯定會有二個能級以上，如下圖1所示。在低能級上的粒子受到特定頻率光子的激發(fā)，會從低能級躍遷到高能級上，這時電子在高能級只是停很短一個時間（高能級里，電子很不穩(wěn)定），電子又躍遷到低能級，同時將會輻射出一個光子，這個光子與激發(fā)它的光子是相同性質(zhì)的光，而且在特定狀態(tài)下，連續(xù)不斷的特定頻率光子的激發(fā)，又有連續(xù)不斷相同頻率光子發(fā)出來，這些頻率的光子就是激光了。
Hr e&a!U 美國休斯航空公司實(shí)驗(yàn)室的研究員梅曼,1960年7月，梅曼利用紅寶石在空軍試驗(yàn)室進(jìn)行了第一次試驗(yàn)，當(dāng)他按鈕按下時，一束僅持續(xù)了3億分之一秒的紅光出現(xiàn)了,這就是世界是第一束人造激光.標(biāo)志著20世界最偉大的發(fā)明,也是人類文明史上一個新時刻的來臨。世界上第一臺紅寶石
激光器就誕生了,它屬于固體激光器，他的激勵
系統(tǒng)是一個能爆發(fā)出強(qiáng)光的螺旋形燈管，工作物質(zhì)是在螺旋管中間的圓柱形有4厘米長的紅寶石棒，工作物質(zhì)主要成份是含有鉻離子的氧化鋁。梅曼研發(fā)的第一臺激光器成功不久，632.8nm波長的氦氖激光器也試驗(yàn)成功,這也是一種紅光,屬于氣體激光器.而之后技術(shù)和資金實(shí)力雄厚的"貝爾實(shí)驗(yàn)室"也投入到激光器的研究中來，激光器種類品種不停的增長,激光器所發(fā)出的
波長的范圍有:紅外光,可見光,紫外光,及X 射線,幾乎所有區(qū)域都有。LASER的出現(xiàn)大大鼓舞了光儲存和光通信的研究工作，為相關(guān)作者開創(chuàng)了奇異的前景和研究領(lǐng)域，激光的出現(xiàn)注定要成為這個20世紀(jì)最偉大的發(fā)明,就像18世紀(jì)發(fā)明的"電"一樣.從發(fā)現(xiàn)激光到現(xiàn)在僅僅有六十多年的應(yīng)用，激光已經(jīng)對我們的生產(chǎn)生活方式產(chǎn)生了重大影響。光電子,光纖主導(dǎo)的激光通信使我們在利用最少的資源和資金,建立了很寬帶寬的網(wǎng)絡(luò),也使得及時通信得于應(yīng)用.光儲存的激光唱盤可以使我們儲存技術(shù)更上一層樓,在儲量和質(zhì)量上都有了質(zhì)的飛躍,從而使渴望親耳聆聽世界名曲的現(xiàn)場演奏幾近成真,激光正實(shí)現(xiàn)著幾年前還令人難以置信的技術(shù)奇跡,從工業(yè)制造生產(chǎn)到醫(yī)學(xué)手術(shù)和美容上，從電子通信到激光武器,我們?nèi)祟愓眉す鈦斫鉀Q一個又一個的問題。
^BLO}9A{P 二,產(chǎn)生激光的三要素
`Gv\"|Gn 綜上面所述,激光器產(chǎn)生的條件主要有三個,
h(yFr/ 1,要有合適的泵浦源,比如電,光,射頻,高壓等
V~*> /2+ 2,要有合適的激光物質(zhì)(
半導(dǎo)體,晶體,氣體等)
Tk[]l7R ~ 3,要有穩(wěn)定的諧振腔(使激光能夠穩(wěn)定的輸出)
"{vWdY|" 三,激光的基本特性
I1m[M? 激光單色性好，又可在一個狹小的方向內(nèi)擁有集中的高能量，因此利用聚焦后的激光束可以對金屬
材料進(jìn)行打標(biāo),打孔。這就是目前開發(fā)出來的
光纖激光
W7 A!QS 打標(biāo)機(jī),二氧化碳激光打標(biāo)機(jī),這是非常驚奇的。為什么激光這么神奇呢？這完全是由激光的三個基本特性決定的激光具有單色性、高功率密度(相干性)和
?3K~4-!? / 準(zhǔn)直性三大特點(diǎn)。
> ye.rRZd` 1, 單色性
h[qZM 普通的白光有七種顏色，波長在380nm到780nm之間,頻率和波長范圍很寬。波長范圍寬的光波,在光纖傳輸時,信噪比很不好，使得通信距離非常短，通信
?=4oxPe 的容量也很小。而激光是一種單色光，顏色很純,頻率范圍非常窄，并且準(zhǔn)直性好發(fā)散角小，這種光波在光纖中傳輸產(chǎn)生的噪聲很小，這就可以增加傳輸
&,<,!j)Jr 距離，這無形中增加了通信容量。
ppn 8 2, 高功率密度(相干性)
'8zd]U 舉一個例子,60瓦的電燈泡，只能用作普通
照明。如果把它的能量集中到1m 直徑的小球內(nèi)，就可以得到很高的光功率密度，用這個能量就能把0.5mm厚的
.gfi9 J 鋼板打穿。而普通電燈泡的光是向四面八方發(fā)射的，光的能量無法高度集中在一起,普通
光源的光經(jīng)過
透鏡后也不可能會聚在一點(diǎn)上。我們的激光與普通
I) 1ih 光源相比則大不相同。因?yàn)樗念伾軉渭�，從激光器發(fā)出的光就可以向同一方向傳播，可以用透鏡把它們會聚到一個很小的點(diǎn)上，這就叫相干性很好。
Q/3*65 能量很集中,很好聚焦利用.
@ "NP`# 3, 準(zhǔn)直性
|U 1 [R\X 激光準(zhǔn)直性,激光的準(zhǔn)直性比現(xiàn)在所有的其他光源都好得多，激光可以說接近是一束平行線。如果把激光對準(zhǔn)月球發(fā)射，38萬公里外的月球,接收到的激光
-4+'(3qr 也只有一個3km 左右的光斑。如果用的是手電筒，則絕大部分的光都上不了到月球。這樣有利于能量的聚焦集中.
@~s5
