激光

激光（LASER） 是一种通过依赖于电磁辐射受激发射的光放大过程发光的装置。它的光子频率相等，波相相同，波重叠并可能相互增强，从而增强光束。波的干涉过程可以是波之间的建设性干涉，在时间和空间上变成高能和高度相干的光脉冲，具有非常小的缓和角;或者波无建设性地干涉，光消失。第一台激光器由休斯研究实验室的TheodorHarold Maiman于1960年根据Charles Hard Towns和Arthur Leonard Schaulo的理论工作建造。

由于其高能量和非常小的缓和角，激光被用于多个领域，其中最重要的是测量，例如以极高的精度测量非常小或非常大的距离，它还用于工业切割操作和外科手术的热量生产，特别是在眼睛中，它也用于电子设备操作光盘。

目前实现氢核聚变的一些努力也使用大型激光来实现氢聚变成氦，这种反应发生在太阳和恒星中并产生热量。

激光使用单波长光束，即它们具有相同的波长，并且它们在某些类型的纯晶体中产生。激光使光波的相位变平，使它们都处于同一相位，因此它们的能量会增强。相邻的图表显示了处于同一相位的光波，因此在物理学中发生了所谓的光波的相长干涉。

激光束脉冲可以比作一个军事营，所有士兵都以有规律的一致步伐前进。虽然普通的灯以散射的不规则光波辐射光，但它没有激光能量，所以你就像街上的人，每个人都有不同的方向。然而，通过使用高纯度的合适材料（如蓝宝石）的晶体，可以刺激它们产生单一颜色（即单一波长）的光线并处于单一波相。然后，波相互匹配 - 通过在激光晶体内的两个镜子之间反射几次，变得像一个营的军队 - 并且波是有组织的，建设性地重叠并以所需的巨大能量离开设备。

激光目前用于各种领域，例如CD，电子，精确距离测量，特别是空间物体的尺寸和通信。激光也用于治疗一些眼部疾病，其中高能激光在眼睛的某个点以闪光的形式发光，时间短于一秒。在使用激光的眼部疾病中：

• 糖尿病视网膜病变。
• 视网膜孔。
• 视网膜静脉阻塞或血栓形成。
• 青光眼（高眼压）。
• 眼睛的光屈光缺陷（远视或近视，散光）。
• 泪管阻塞。
• 一些肿瘤位于眼睛内。
• 眼睛周围的整容手术。
• 黄斑消退病例。

激光还用于脑心血管手术和普通外科脱毛等手术。1960 年，发明了一种激光设备，它可以发射单色和定向光线，并且可以通过凸透镜高度集中。还有许多能够发射激光的材料，包括冷冻（蓝宝石和钕玻璃） 、气态（氦气、氖气、氙气）半导体材料（砷、镓和铟锑）。

激光设备由三个主要部分组成：

• 电源（通常称为泵或泵送源），
• 激光介质，
• 构成应答器的两个或多个镜子。

泵浦源是为激光系统供电的部分。泵浦方法的例子，例如（光泵浦、电真空、化学反应、连续电位差的应用、等离子体激发、电子束泵浦）氦氖激光器（HeNe）在氦气和氖气的混合物中使用电真空法，而Nd：YAG激光器使用氙气闪光或半导体激光的光泵浦法，兴奋激光器使用化学反应法。

激光介质或活性介质是确定工艺波长和其他激光特性的主要因素。不同材料的激光介质具有线性光谱或宽光谱。广谱激光介质允许调整激光频率。有数百种（如果不是数千种）激光介质产生了激光束。（有关最重要的激光类型列表，请参阅列表。激光介质被泵浦源激发以实现倒置外壳，并在激光介质中产生自发或诱导发射的光子，然后在应答器中被放大。

光学应答器或谐振器，在其最简单的形式中，是放置在激光介质周围的两个平行镜子，以使光反射并放大它。镜子是模糊的，这决定了反射特性，其中应答器由两个镜子组成，第一个是完全反射的，第二个是部分反射的。第二面镜子是产生激光束的镜子，因为它允许一些光离开应答器以产生激光束。

来自自发发射的光被活性介质内的反射镜反射，在那里它被受激发射放大。光可能会从镜子上反射出来，并在离开腔体之前穿过激光介质数百次。在更复杂的激光器中，使用四个或更多反射镜的配置来形成腔体。反射镜相对于激光介质的设计和协调对于确定激光系统的确切波长和其他特征至关重要。其他光学设备，如旋转镜、转换器、过滤器和移液器，可以放置在光学谐振器内部，以对激光输出产生各种影响，例如改变过程的波长或产生激光脉冲。

一些激光器不使用光学腔，而是依靠非常高的光学介质来产生感应发射放大，而不必从光反射回激光介质。这些激光器被描述为非常轻，发出的光一致性低但带宽高。由于它们不使用光学回弹，因此这些设备通常被归类为激光器。

激光器的尺寸范围从微观二极管激光器（顶部）到具有许多应用，在钕制大小的足球场上。玻璃激光器（下）用于惯性聚变约束、核武器等高强度能量研究物理实验。

当激光在1960年被发明时，它们被称为“寻找问题的解决方案”。[23]） 从那时起，它变得无处不在，在现代社会各个领域的数千种极其多样化的应用中找到了一种工具，包括消费电子、信息技术、科学、医学、工业、执法、娱乐和军事。 .可见光激光在普通民众日常生活中的首次应用是 1974 年推出的超市条码扫描器。1978 年推出的播放器是包含激光的消费产品中第一个成功的，但 CD 播放器是第一台配备该机器的激光器，从 1982 年开始成为消费者家庭的共同权利，仅次于激光打印机。