簡介
激光的中文原名為“laser”和“laser”，是其文學名稱LASER的音譯，是受激發射光放大的英文單詞首字母組成的縮寫。意思是“受激輻射的光學放大”。
激光發電
如果原子或分子等微觀粒子有壹個高能級E2和壹個低能級E1，E2和E1的粒子數密度為N2和N1，則有三個過程:自發發射躍遷、受激發射躍遷和受激吸收躍遷。受激發射躍遷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。所以同壹相幹輻射場激發的大量粒子的受激發射是相幹的。受激發射躍遷和受激發射吸收躍遷的幾率都與入射輻射場的單色能量密度成正比。當兩個能級的統計權重相等時，兩個過程的概率相等。在熱平衡的情況下，N2 < N1，所以受激吸收躍遷占優勢，光通過物質時通常會由於受激吸收而衰減。外界能量的激發可以破壞熱平衡，使N2 > N1，稱為粒子數反轉態。在這種情況下，受激發射躍遷占主導地位。光通過長度為L的激光工作物質(活性物質)後，光強增加eGl倍。g是與(N2-N1)成正比的系數，稱為增益系數，其大小也與激光工質的性質和光波頻率有關。壹種活性物質是激光放大器。
如果將壹種被激活的物質放在由兩個平行反射鏡(至少有壹個是部分透射的)組成的光學諧振腔中(圖1)，高能級的粒子會自發向各個方向發射。其中，非軸向光波快速逸出諧振腔；而軸向傳播的光波可以在腔內來回傳播，在激光材料中傳播時，光強不斷增強。如果諧振腔內的單向小信號增益G0l大於單向損耗δ(G0為小信號增益系數)，則可產生自激振蕩。原子的運動狀態可以分為不同的能級。當原子從高能級躍遷到低能級時，會釋放出相應能量的光子(所謂自發輻射)。同樣，當壹個光子入射到壹個能級系統上並被其吸收時，會導致原子從低能級躍遷到高能級(所謂受激吸收)；然後，壹些跳到高能級的原子會跳到低能級，釋放光子(所謂的受激輻射)。這些運動不是孤立的，而是經常同時進行的。當我們創造壹個條件，比如使用合適的介質、諧振腔和足夠的外電場，受激輻射被放大到大於受激吸收，那麽壹般情況下，光子會被發射出來，從而產生激光。
受激光輻射
什麽是“受激輻射”？它是基於大科學家愛因斯坦在1916年提出的壹個全新的理論。這個理論意味著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。當高能級的粒子被壹個光子激發後，會從高能級躍遷(jump)到低能級。這時，它們會放射出與激發它們的光具有相同性質的光，並且在某種狀態下，微弱的光也能激發出強光。這被稱為“受激輻射的光學放大”，簡稱激光。激光有四個主要特點:高亮度、高方向性、高單色性和高相幹性。
高亮度激光
固態激光器的亮度可高達1011W/cm2sr。不僅如此，高亮度的激光束經過透鏡聚焦後，可以在焦點附近產生上千度甚至上萬度的高溫，使得幾乎所有材料的加工成為可能。
激光的高方向性
激光的高方向性使得有效傳輸長距離成為可能，同時可以保證非常高的功率密度用於聚焦，這兩者都是激光加工的重要條件。
激光的高單色性
由於激光的高單色性，保證了光束能夠準確聚焦在焦點上，獲得高功率密度。
激光的高相幹性
相幹性主要描述光波各部分的相位關系。正是激光具有上述奇異的特性，所以在工業加工中得到了廣泛的應用。
目前，激光已廣泛應用於激光焊接、激光切割、激光打孔(包括斜孔、不規則孔、石膏孔、水松紙孔、鋼板孔、包裝印刷孔等)。)、激光淬火、激光熱處理、激光打標、玻璃雕刻、激光微調、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封裝、激光電路修復、激光布線技術、激光清洗等。
經過30多年的發展，現在激光幾乎無處不在。已經應用於生活和科研的方方面面:激光針灸、激光切割、激光焊接、激光淬火、CD、激光測距儀、激光陀螺儀、激光矯直機、激光手術刀、激光炸彈、激光雷達、激光槍、激光炮等。在不久的將來，激光肯定會有更廣泛的應用。
激光武器是壹種定向能武器，利用定向激光束直接破壞或癱瘓目標。根據作戰目的不同，激光武器可分為戰術激光武器和戰略激光武器。武器系統主要由激光器、跟蹤、瞄準和發射裝置組成。目前常用的激光器有化學激光器、固體激光器和CO2激光器。激光武器具有攻擊速度快、轉向靈活、打擊準確、無電磁幹擾等優點，但也有易受天氣和環境影響的缺點。激光武器已有30多年的歷史，其關鍵技術也取得了突破。美國、俄羅斯、法國、以色列等國家已經成功地進行了各種激光射擊實驗。目前低能量激光武器已經投入使用，主要用於近距離幹擾和致盲光電傳感器，以及攻擊人眼和壹些增強型觀測設備；高能激光武器主要使用化學激光。按照目前的水平，預計在未來5-10年內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。
激光的其他特性
激光有很多特點:第壹，激光是單色的，或者說是單頻的。有些激光器可以同時產生不同頻率的激光，但這些激光是相互隔離，分開使用的。其次，激光是相幹光。相幹光的特點是它的所有光波都是同步的，整束光就像壹個“波列”。第三，激光是高度集中的，也就是說，它需要很長的距離來分散或會聚。
激光是20世紀60年代發明的壹種光源。激光是英文“受激發射光放大”的縮寫。激光有很多種，大小從幾個足球場到壹粒米或鹽。氣體激光器包括氦氖激光器和氬激光器；固態激光器包括紅寶石激光器；半導體激光器有激光二極管，如CD播放機、DVD播放機和CD-r om中的激光二極管。每種激光器都有自己獨特的產生激光的方法。
激光技術的應用
激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性，以切割、焊接、表面處理、打孔、微加工材料、識別物體為光源的技術。最傳統的應用領域是激光加工技術。激光技術是壹門涉及光、機、電、材料、檢測等多學科的綜合性技術。傳統上，其研究範圍壹般可分為:
激光加工系統。包括激光器、光導系統、加工機床、控制系統和檢測系統。
2.激光加工技術。包括切割、焊接、表面處理、鉆孔、劃線、標記、微調等加工技術。
激光焊接:汽車車身厚板、汽車零部件、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、電腦、電氣櫃、木工刀具模具行業各種金屬零件及特殊材料的切割，圓鋸片、亞克力、彈簧墊圈、2mm以下電子零件的銅板、部分金屬網板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍鉛鋼板、磷青銅、膠木板、薄鋁合金、應時玻璃、矽橡膠、氧化鋁陶瓷板1mm以下。使用的激光器是YAG激光器和CO2激光器。
激光打標:廣泛應用於各種材料和幾乎所有行業。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:激光打孔主要應用於航空航天、汽車制造、電子儀器、化工等行業。激光打孔的快速發展主要體現在打孔用YAG激光器的平均輸出功率從五年前的400w提高到800w，達到1000w，目前國內激光打孔比較成熟的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產以及鐘表儀器、飛機葉片、多層印刷電路板等行業的寶石軸承的生產。目前使用的激光器大部分是YAG激光器和CO2激光器，但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:廣泛應用於汽車行業，如氣缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零件的熱處理，以及航空航天、機床工業等機械行業。激光熱處理在我國的應用遠比國外廣泛。目前使用的激光器多為YAG激光器和CO2激光器。
激光快速成型:是將激光加工技術與計算機數控技術、柔性制造技術相結合而形成的。多用於模具和模型行業。目前使用的激光器多為YAG激光器和CO2激光器。
激光鍍膜:廣泛應用於航空航天、模具、機電行業。目前使用的激光器多為大功率YAG激光器和CO2激光器。
激光在醫學中的應用
應用於牙科的激光系統
根據激光在牙科應用中的不同功能，可以分為幾種不同的激光系統。區分激光的壹個重要特征是:光的波長對組織的作用不同。可見光和近紅外光譜的光吸收率低，穿透性強，能穿透牙齒組織的深部，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激光的光穿透性較差，只能穿透牙齒組織約0.01mm。區別激光的第二個重要特征是激光的強度(即功率)，比如診斷用的二極管激光，只有幾毫瓦，有時也可以用於激光顯示。
用於治療的激光通常是幾瓦的中等強度激光。激光對組織的作用還取決於激光脈沖發射的方式。典型的連續脈沖發射方法是氬離子激光、二極管激光、CO2激光和激光。有Er: YAG激光器或許多Nd: YAG激光器以短脈沖方式發射。短脈沖激光的強度(即功率)可以達到1，000瓦以上。這些高強度、高光吸收的激光只適合去除硬組織。
激光在齲齒診斷中的應用
1.脫礦和淺齲
2.隱性齲齒
激光在治療中的應用
1.切割
2.填料聚合和凹坑處理
激光束武器
激光武器是壹種定向能武器，利用定向激光束直接破壞或癱瘓目標。根據作戰目的不同，激光武器可分為戰術激光武器和戰略激光武器。武器系統主要由激光器、跟蹤、瞄準和發射裝置組成。目前常用的激光器有化學激光器、固體激光器和CO2激光器。激光武器具有攻擊速度快、轉向靈活、打擊準確、無電磁幹擾等優點，但也有易受天氣和環境影響的缺點。激光武器已有30多年的歷史，其關鍵技術也取得了突破。美國、俄羅斯、法國、以色列等國家已經成功地進行了各種激光射擊實驗。目前低能量激光武器已經投入使用，主要用於近距離幹擾和致盲光電傳感器，以及攻擊人眼和壹些增強型觀測設備；高能激光武器主要使用化學激光。按照目前的水平，預計在未來5-10年內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。
激光歷史
1958年，美國科學家羅曉和唐斯發現了壹個神奇的現象:當他們將內部燈泡發出的光照射在稀土晶體上時，晶體的分子會發出明亮的光，這些光會壹直聚集在壹起。根據這壹現象，他們提出了“激光原理”，即當壹種物質受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發時，就會產生這種無差別的強光——激光。他們為此找到了重要的文件。
肖洛和唐斯的研究成果發表後，各國科學家提出了各種實驗方案，但都沒有成功。1960 5月15日，美國加州休斯實驗室的科學家宣布，他獲得了波長為0.6943微米的激光，這是人類有史以來獲得的第壹束激光，也因此成為世界上第壹位將激光引入實用領域的科學家。
1960年7月7日，梅曼宣布了世界上第壹臺激光器的誕生。梅曼的計劃是用高強度閃光管來激發紅寶石晶體中的鉻原子，從而產生壹束相當集中的細長紅色光束，當它擊中某壹點時，可以達到比太陽表面更高的溫度。
前蘇聯科學家H.γ。巴索夫在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層和有源層組成，形成雙異質結。其特點是:體積小、耦合效率高、響應快、波長和尺寸與光纖尺寸相適應、可直接調制、相幹性好。
中國激光研究的新進展對軍事科學具有重要意義。
據中科院消息，通過中科院物理所王樹多研發團隊的努力，首次實現了大面積準分子激光能量的直接測量，有效測量直徑為100mm，是目前世界上熱釋電激光探測器尺寸最大的。與中國原子能科學研究院專家的合作和在國家實驗室的實驗表明，該系統在不同能量區(10-20J和100-200mJ)達到了預期的技術指標。
據介紹，激光聚變研究是壹個很有前景的能源發展課題，激光控制的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有重要意義。在激光聚變實驗中，特別是在間接驅動聚變研究中，人們追求高的X射線轉換效率、良好的輻射輸運環境和最佳的輻射驅動場，以產生強的輻射驅動場。在這些研究過程中，直接監測和研究準分子激光的能量是非常重要的。
研究結果表明，本項目的研發不僅具有不斷開拓已開發產品市場的實力，而且具有承接和開發國家正在開發的應用需求項目的能力。
“激光革命”意義重大
在現代社會中，信息的作用越來越重要。信息越快、越準、越豐富，主動權就越主動，成功的機會就越多。激光的出現引發了壹場信息革命。從VCD和DVD光盤到激光照排，激光的使用大大提高了效率，方便了人們保存和提取信息。“激光革命”意義重大。激光具有良好的空間控制和時間控制，對加工對象的材料、形狀、尺寸和加工環境有很大的自由度，特別適合自動化加工。激光加工系統與計算機數控技術相結合，可以形成高效的自動化加工設備，成為企業實施適時生產的關鍵技術，為優質、高效、低成本的加工生產開辟了廣闊的前景。目前，激光技術已經融入了我們的日常生活，在未來的歲月裏，激光將會給我們帶來更多的奇跡。
激光是壹種現代新型光源，具有方向性好、亮度高、單色性好等特點，應用廣泛，如激光測距、激光打孔切割、地震監測、激光手術、激光唱頭等。激光武器產生的獨特的燒蝕效應、沖擊波效應和輻射效應，在防空、反坦克、轟炸機等方面得到了廣泛的應用，並顯示出其神奇的威力。中國激光行業有兩家龍頭公司，南方的大族激光和北方的G科達(600986)。有意思的是，這兩只激光股票的發行量分別只有5468萬股和4953萬股，都是口袋大小，但G科大的股價並沒有大族激光那麽小，所以未來有很強的爆發潛力。g科達的主營業務是激光電子產品。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。公司安裝運營生產線24條，生產三大類型多型號激光頭，每年可加工各種激光頭4800萬件，成為國內最大的激光頭生產基地，與行業內的“激光大戶”相抗衡。G科達的控股子公司東營科盈激光電子有限公司從事電子激光頭、機芯及相關產品的生產和銷售。主導產品數字解碼激光頭廣泛應用於電腦、DVD播放機、遊戲機等高科技電子產品。目前主要客戶為LG電子、華碩電腦、建興電子等知名IT廠商。因為激光頭及其系列產品凝聚了光學、電子、精密機械、微型計算機、新材料、微加工等高新技術的精華，是最現代化的。
此外，G科達的母公司科達實業在G科達2005年年報中承諾，“青島低溫常壓液化石油氣儲運項目”建成後將註入上市公司，使G科達持有華東地區最大的液化石油氣基地項目，創造巨大的利潤增長點，因為液化石油氣是賣方市場，價格可能飆升，公司發展前景壹流。g科達和大族激光是國內激光電子的兩大巨頭，正在形成激光和液化石油氣建設項目兩大拳頭產業。尤其是液化石油氣項目註入後，公司業績將大幅增長。目前流通股份不足5000萬股，股價在資產凈值附近，離8.6元的發行價較遠，具有較好的投資炒作價值。近期主力大舉介入抄底，後市有望消失，值得密切關註。激光科學是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、半導體技術之後的重大科技成就之壹。
參考資料:
/view/2695.htm