它被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”，是二十世紀以來繼核能、計算機、半導體之后，人類的一項重大發(fā)明；

先點個贊或關注支持一下，我們繼續(xù)這個前沿的話題。

我們先了解一下激光是什么：激光是原子中的電子吸收能量后從低能級躍遷到高能級，再從高能級回落到低能級時，以光子的形式釋放出來的能量。被激發(fā)出來的光子束其光學特性高度一致，因此激光具有單色性好、方向性好，亮度高的特性。

簡單來說，激光是一種自然界原本不存在的，被激發(fā)出來的，具有亮度高、單色性與方向性好等特性的光。

那為什么說激光是“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”呢？

主要原因是它定向發(fā)光，而且能量密度極高；雖然激光能量并不算太大，但是它的能量密度卻很大；我們不妨這樣想，在極短的時間里，將大量的光子集中在一個極小的空間中，并將聚集起的能量作用于一個點上發(fā)出，自然是無堅不摧，被稱為“最快的刀”也就可以理解了。

激光天生就是朝一個方向射出，并且光束的發(fā)散度極小，大約只有0.001弧度，無限接近于平行，可謂是“最準的尺”

人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度與太陽不相上下，而紅寶石激光器的激光亮度，能超過氙燈的百萬倍，也就是說激光的亮度是太陽光的百萬倍，這亮度就變得非常可怕了！

其實激光的應用是非常廣泛的，比如激光切割、光纖通信、激光雷達、激光武器、甚至激光美容等等，想更深一步了解激光的朋友，歡迎評論區(qū)留言！

激光是20世紀繼核能、半導體、計算機后又一重要發(fā)明，憑借其單色性、方向性、亮度等特性被廣泛應用于軍事、工業(yè)制造、生物醫(yī)療等領域，被譽為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。

LASER 是首字母縮寫詞，全稱為 “Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation.” 從英文名稱就知道其含義，激光設備，通過激發(fā)原子或者分子，從而發(fā)射和增強特定波長的光。

 LASER全稱

接下來就是大佬登場了，如下圖，Albert Einstein、Charles Townes、Theodore Maiman，愛因斯坦提出了“受激輻射”理論（一個光子使得受激原子發(fā)射相同的光子），也就是激光的理論基礎，如圖3，最牛逼的大佬就是實驗還沒做出來，就預測了其理論。中間這位Charles Townes 1954年首次用實驗證明愛因斯坦理論的科學家，但他做的是微波發(fā)射器，微波的波長比光要長，難度要低一點。1960年，Theodore Maima發(fā)明了第一個激光發(fā)射器。

值得一提的是，1961年，在王大珩領導的長春光機所誕生了中國第一臺激光器。可見中國在建國初時光學技術是很領先的。

三位大佬

受激輻射

2激光的三大特性

（1）線寬（linewidth）窄

線寬（linewidth）很窄，理想情況，只有一種波長的波。類似通信領域的帶寬（band width）很窄。

白熾燈的線寬很寬，波長覆蓋范圍廣，如下圖。

（2）相干性（Coherence）

激光具有相同的偏振方向和相位，如下圖。

不同于普通的白熾燈，光波的方向是不相關的（incoherence），如下圖

（3）能量強

激光束具有高度的方向性，激光筆僅5 mW的功率對眼睛來說比陽光直射更“致盲”（和危險）。由于其高輻射度，激光束可以投射很遠的距離或聚焦到非常小的點。精心設計的激光器產(chǎn)生的光束只會以衍射定律規(guī)定的最小量擴展（“發(fā)散”）。

激光的基本原理

愛因斯坦預測，被激發(fā)的原子可以通過一種稱為受激發(fā)射的過程將儲存的能量轉(zhuǎn)化為光。這個過程通常從一個被激發(fā)的原子通過自發(fā)發(fā)射產(chǎn)生光子開始。當這個光子到達另一個被激發(fā)的原子時，相互作用會刺激該原子發(fā)射第二個光子。

這個過程有兩個重要特征。首先，它是乘法的——一個光子變成兩個光子。如果這兩個光子與另外兩個被激發(fā)的原子相互作用，這將產(chǎn)生總共四個光子，依此類推。其次，也是最重要的，這兩個光子具有相同的性質(zhì)：波長、方向、相位和偏振。這種在存在足夠數(shù)量的激發(fā)原子的情況下“放大”光的能力導致“光學增益”，這是激光操作的基礎。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了各種固相、液相和氣相材料，它們在適當?shù)谋盟蜅l件下表現(xiàn)出增益。

激光腔或諧振器是激光系統(tǒng)的核心。在某些高增益裝置(如準分子激光器)中，通過一組受激原子或分子的單次躍遷就足以引發(fā)激光作用。然而，對于大多數(shù)激光器來說，需要通過多次通過激光介質(zhì)來進一步提高增益。這是沿著由一組產(chǎn)生反饋的腔鏡定義的光軸實現(xiàn)的。

激光介質(zhì)(晶體，半導體或封閉在適當約束結構中的氣體)沿著諧振器的光軸放置。這個獨特的具有很高光增益的軸也成為了激光束的傳播方向。另一個不同的例子是獨特的長增益軸是光纖激光器。