簡介
激光的最初中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的文名稱LASER的音譯，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞的頭壹個字母組成的縮寫詞。意思是“受激輻射的光放大”。
激光產生
若原子或分子等微觀粒子具有高能級E2和低能級E1,E2和E1能級上的布居數密度為N2和N1，在兩能級間存在著自發發射躍遷、受激發射躍遷和受激吸收躍遷等三種過程。受激發射躍遷所產生的受激發射光，與入射光具有相同的頻率、相位、傳播方向和偏振方向。因此，大量粒子在同壹相幹輻射場激發下產生的受激發射光是相幹的。受激發射躍遷幾率和受激吸收躍遷幾率均正比於入射輻射場的單色能量密度。當兩個能級的統計權重相等時，兩種過程的幾率相等。在熱平衡情況下N2＜N1，所以受激吸收躍遷占優勢，光通過物質時通常因受激吸收而衰減。外界能量的激勵可以破壞熱平衡而使N2＞N1,這種狀態稱為粒子數反轉狀態。在這種情況下,受激發射躍遷占優勢。光通過壹段長為l的處於粒子數反轉狀態的激光工作物質(激活物質)後,光強增大eGl倍。G為正比於(N2-N1)的系數，稱為增益系數,其大小還與激光工作物質的性質和光波頻率有關。壹段激活物質就是壹個激光放大器。
如果，把壹段激活物質放在兩個互相平行的反射鏡（其中至少有壹個是部分透射的）構成的光學諧振腔中（圖1）,處於高能級的粒子會產生各種方向的自發發射。其中，非軸向傳播的光波很快逸出諧振腔外;軸向傳播的光波卻能在腔內往返傳播,當它在激光物質中傳播時，光強不斷增長。如果諧振腔內單程小信號增益G0l大於單程損耗δ(G0是小信號增益系數),則可產生自激振蕩。原子的運動狀態可以分為不同的能級，當原子從高能級向低能級躍遷時，會釋放出相應能量的光子（所謂自發輻射）。同樣的，當壹個光子入射到壹個能級系統並為之吸收的話，會導致原子從低能級向高能級躍遷（所謂受激吸收）；然後，部分躍遷到高能級的原子又會躍遷到低能級並釋放出光子（所謂受激輻射）。這些運動不是孤立的，而往往是同時進行的。當我們創造壹種條件，譬如采用適當的媒質、***振腔、足夠的外部電場，受激輻射得到放大從而比受激吸收要多，那麽總體而言，就會有光子射出，從而產生激光。
受激輻射
什麽叫做“受激輻射”？它基於偉大的科學家愛因斯坦在1916年提出了的壹套全新的理論。這壹理論是說在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分布在不同的能級上，在高能級上的粒子受到某種光子的激發，會從高能級跳到（躍遷）到低能級上，這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光，而且在某種狀態下，能出現壹個弱光激發出壹個強光的現象。這就叫做“受激輻射的光放大”，簡稱激光。激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高單色性和高相幹性。
激光的高亮度
固體激光器的亮度更可高達1011W／cm2Sr。不僅如此，具有高亮度的激光束經透鏡聚焦後，能在焦點附近產生數千度乃至上萬度的高溫，這就使其可能可加工幾乎所有的材料。
激光的高方向性
激光的高方向性使其能在有效地傳遞較長的距離的同時，還能保證聚焦得到極高的功率密度，這兩點都是激光加工的重要條件
激光的高單色性
由於激光的單色性極高，從而保證了光束能精確地聚焦到焦點上，得到很高的功率密度。
激光的高相幹性
相幹性主要描述光波各個部分的相位關系。正是激光具有如上所述的奇異特性因此在工業加工中得到了廣泛地應用。
目前激光已廣泛應用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、異孔、膏藥打孔、水松紙打孔、鋼板打孔、包裝印刷打孔等）、激光淬火、激光熱處理、激光打標、玻璃內雕、激光微調、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封裝、激光修復電路、激光布線技術、激光清洗等。
經過30多年的發展，激光現在幾乎是無處不在，它已經被用在生活、科研的方方面面：激光針灸、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光測距儀、激光陀螺儀、激光鉛直儀、激光手術刀、激光炸彈、激光雷達、激光槍、激光炮……，在不久的將來，激光肯定會有更廣泛的應用。
激光武器是壹種利用定向發射的激光束直接毀傷目標或使之失效的定向能武器。根據作戰用途的不同，激光武器可分為戰術激光武器和戰略激光武器兩大類。武器系統主要由激光器和跟蹤、瞄準、發射裝置等部分組成，目前通常采用的激光器有化學激光器、固體激光器、CO2激光器等。激光武器具有攻擊速度快、轉向靈活、可實現精確打擊、不受電磁幹擾等優點，但也存在易受天氣和環境影響等弱點。激光武器已有30多年的發展歷史，其關鍵技術也已取得突破，美國、俄羅斯、法國、以色列等國都成功進行了各種激光打靶試驗。目前低能激光武器已經投入使用，主要用於幹擾和致盲較近距離的光電傳感器，以及攻擊人眼和壹些增強型觀測設備；高能激光武器主要采用化學激光器，按照現有的水平，今後5—10年內可望在地面和空中平臺上部署使用，用於戰術防空、戰區反導和反衛星作戰等。
激光的其它特性
激光有很多特性：首先，激光是單色的，或者說是單頻的。有壹些激光器可以同時產生不同頻率的激光，但是這些激光是互相隔離的，使用時也是分開的。其次，激光是相幹光。相幹光的特征是其所有的光波都是同步的，整束光就好像壹個“波列”。再次，激光是高度集中的，也就是說它要走很長的壹段距離才會出現分散或者收斂的現象。
激光（LASER）是上世紀60年代發明的壹種光源。LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母縮寫。激光器有很多種，尺寸大至幾個足球場，小至壹粒稻谷或鹽粒。氣體激光器有氦－氖激光器和氬激光器；固體激光器有紅寶石激光器；半導體激光器有激光二極管，像CD機、DVD機和CD-ROM裏的那些。每壹種激光器都有自己獨特的產生激光的方法。
激光技術應用
激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識別物體等的壹門技術，傳統應用最大的領域為激光加工技術。激光技術是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的壹門綜合技術，傳統上看，它的研究範圍壹般可分為：
1.激光加工系統。包括激光器、導光系統、加工機床、控制系統及檢測系統。
2.激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標、劃線、微調等各種加工工藝。
激光焊接：汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接汙染和變形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半導體泵浦激光器。
激光切割：汽車行業、計算機、電氣機殼、木刀模業、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅板、壹些金屬網板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、矽橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光打標：在各種材料和幾乎所有行業均得到廣泛應用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導體泵浦激光器。
激光打孔：激光打孔主要應用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業。激光打孔的迅速發展，主要體現在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。國內目前比較成熟的激光打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業的生產中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有壹些準分子激光器、同位素激光器和半導體泵浦激光器。
激光熱處理：在汽車工業中應用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時在航空航天、機床行業和其它機械行業也應用廣泛。我國的激光熱處理應用遠比國外廣泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器為主。
激光快速成型：將激光加工技術和計算機數控技術及柔性制造技術相結合而形成。多用於模具和模型行業。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。
激光塗敷：在航空航天、模具及機電行業應用廣泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。
激光在醫學中的應用
應用於牙科的激光系統
依據激光在牙科應用的不同作用，分為幾種不同的激光系統。區別激光的重要特征之壹是：光的波長，不同波長的激光對組織的作用不同，在可見光及近紅外光譜範圍的光線，吸光性低，穿透性強，可以穿透到牙體組織較深的部位，例如氬離子激光、二極管激光或Nd：YAG激光(如圖1)。而Er：YAG激光和CO，激光的光線穿透性差，僅能穿透牙體組織約0．01毫米。區別激光的重要特征之二是：激光的強度(即功率)，如在診斷學中應用的二極管激光，其強度僅為幾個毫瓦特，它有時也可用在激光顯示器上。
用於治療的激光，通常是幾個瓦特中等強度的激光。激光對組織的作用，還取決於激光脈沖的發射方式，以典型的連續脈沖發射方式的激光有：氬離子激光、二極管激光、CO2，激光；以短脈沖方式發射的激光有：Er：YAG激光或許多Nd：YAG激光，短脈沖式的激光的強度(即功率)可以達到1,000瓦特或更高，這些強度高、吸光性也高的激光，只適用於清除硬組織。
激光在齲齒的診斷方面的應用
1．脫礦、淺齲
2．隱匿齲
激光在治療方面的應用
1．切割
2．充填物的聚合，窩洞處理
激光武器
激光武器是壹種利用定向發射的激光束直接毀傷目標或使之失效的定向能武器。根據作戰用途的不同，激光武器可分為戰術激光武器和戰略激光武器兩大類。武器系統主要由激光器和跟蹤、瞄準、發射裝置等部分組成，目前通常采用的激光器有化學激光器、固體激光器、CO2激光器等。激光武器具有攻擊速度快、轉向靈活、可實現精確打擊、不受電磁幹擾等優點，但也存在易受天氣和環境影響等弱點。激光武器已有30多年的發展歷史，其關鍵技術也已取得突破，美國、俄羅斯、法國、以色列等國都成功進行了各種激光打靶試驗。目前低能激光武器已經投入使用，主要用於幹擾和致盲較近距離的光電傳感器，以及攻擊人眼和壹些增強型觀測設備；高能激光武器主要采用化學激光器，按照現有的水平，今後5—10年內可望在地面和空中平臺上部署使用，用於戰術防空、戰區反導和反衛星作戰等。
激光歷史
1958年，美國科學家肖洛和湯斯發現了壹種神奇的現象：當他們將內光燈泡所發射的光照在壹種稀土晶體上時，晶體的分子會發出鮮艷的、始終會聚在壹起的強光。根據這壹現象，他們提出了"激光原理"，即物質在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激勵時，都會產生這種不發散的強光--激光。他們為此發現了重要論文。
肖洛和湯斯的研究成果發表之後，各國科學家紛紛提出各種實驗方案，但都未獲成功。1960年5月15日，美國加利福尼亞州休斯實驗室的科學家梅曼宣布獲得了波長為0.6943微米的激光，這是人類有史以來獲得的第壹束激光，梅曼因而也成為世界上第壹個將激光引入實用領域的科學家。
1960年7月7日，梅曼宣布世界上第壹臺激光器由誕生，梅曼的方案是，利用壹個高強閃光燈管，來刺激在紅寶石色水晶裏的鉻原子，從而產生壹條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某壹點時，可使其達到比太陽表面還高的溫度。
前蘇聯科學家H.Γ.巴索夫於1960年發明了半導體激光器。半導體激光器的結構通常由P層、N層和形成雙異質結的有源層構成。其特點是：尺寸小，耦合效率高，響應速度快，波長和尺寸與光纖尺寸適配，可直接調制，相幹性好。
中國激光研究新進展對軍事科學意義重大
據中國科學院消息，經過中國科學院物理所王樹鐸研究開發小組人員的努力，首次實現了對大面積準分子激光能量的直接測量，其有效測量直徑達100mm，在熱釋電型激光探測器的尺寸上為世界之最。經過與中國原子能科學研究院的有關專家合作以及在國家實驗室進行的試驗表明，此系統在不同能量區域(10-20J和100-200mJ)均達到了預期的技術指標。
據介紹，激光聚變研究是壹個很有發展前途的能源開發課題，激光可控熱核聚變反應必將給人類生活帶來新的轉折。激光聚變在軍事科學研究中也具有重要意義。在激光聚變實驗，特別是在間接驅動聚變研究中，為了生產強的輻射驅動場，人們正在追求高的X光轉換效率，良好的輻射輸運環境，最佳的輻射驅動場。在這些研究過程中，對準分子激光的能量進行直接監測和研究是非常重要的。
該項研究成果表明，該項目的研究開發除了有實力對已開發的產品市場不斷開拓外，對國家正在發展的應用需求項目也具備了承擔和開發能力。
“激光革命” 意義非凡
現代社會中，信息的作用越來越重要，誰掌握的信息越迅速、越準確、越豐富，誰也就更加掌握了主動權，也就有更多成功的機會。激光的出現引發了壹場信息革命，從VCD、DVD光盤到激光照排，激光的使用大大提高了效率，以及方便人們保存和提取信息，“激光革命” 意義非凡。激光的空間控制性和時間控制性很好，對加工對象的材質、形狀、尺寸和加工環境的自由度都很大，特別適用於自動化加工，激光加工系統與計算機數控技術相結合可構成高效自動化加工設備，已成為企業實行適時生產的關鍵技術，為優質、高效和低成本的加工生產開辟了廣闊的前景。目前，激光技術已經融入我們的日常生活之中了，在未來的歲月中，激光會帶給我們更多的奇跡。
激光是現代新光源，具有方向性好、亮度高、單色性好等特點而被廣泛應用，如激光測距、激光鉆孔和切割、地震監測、激光手術、激光唱頭等。激光武器產生的獨特燒蝕效應、激波效應和輻射效應，已被廣泛運用於防空、反坦克、轟炸機等方面，並已顯示了它的神奇威力。我國的激光產業有兩大龍頭，南有大族激光，北有 G科達（600986），有趣的是，這兩只激光股的流通盤分別只有5468萬股和4953萬股，屬袖珍型，但G科達的股價卻不及大族激光的零頭，後市有很強的爆發潛力。G科達主業是激光電子產品，公司與外資合作，生產具有國際先進技術水平的激光頭及相關電子產品，公司安裝運行24條生產線，生產三類機種多個型號的激光頭產品，可年加工各種激光頭4800萬件，成為我國最大的激光頭生產基地，與行內的“大族激光”雙雄鼎立。G科達控股子公司東營科英激光電子有限公司，其經營範圍為生產銷售電子激光頭、機芯及相關產品，主導產品數字解碼激光頭廣泛用於電腦、影碟機、遊戲機等高科技電子產品，當前主要客戶有LG 電子、華碩電腦、建興電子等著名IT廠商，由於激光頭及其系列產品凝聚著光學、電子、精密機械、微電腦、新材料、微細加工等高新技術之精華，是當今最先端科技的結晶，應用前景非常廣闊，公司的激光產業今後可望高速增長。
另外G科達的母公司科達實業在G科達05年年報上承諾，“青島液化石油氣低溫常壓儲運工程項目” 建成後將註入到上市公司，使G科達控股華東最大的液化石油氣基地項目，創造了壹個巨大的利潤增長點，因為液化石油氣是賣方市場，而且價格還有暴升的可能，公司發展前景堪稱壹流。G科達與大族激光同是我國激光電子的兩大巨子，正在形成激光和液化石油氣建設項目兩大拳頭產業，特別是液化石油氣項目註入後公司業績將會暴增，而現時流通盤不到5000萬股，股價在凈資產值附近，遠離8.6元的發行價，具有不錯的投資投機價值，近期主力在底部正大舉介入，後市有望絕塵而去，值得密切關註。激光學是20世紀60年代發展起來的壹門新興學科，是繼原子能、計算機和半導體技術之後的重大科技成果之壹。
參考資料：