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激光的最初的中文名叫做“鐳射”、“萊塞”,是它的英文名稱(chēng)LASER的音譯,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個(gè)字母組成的縮寫(xiě)詞。意思是"通過(guò)受激發(fā)射光擴(kuò)大"。激光的英文全名已經(jīng)完全表達(dá)了制造激光的主要過(guò)程。1964年按照我國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森建議將“光受激發(fā)射”改稱(chēng)“激光”。激光是20世紀(jì)以來(lái)，繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類(lèi)的又一重大發(fā)明，被稱(chēng)為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”和“奇異的激光”。它的亮度為太陽(yáng)光的100億倍。
激光應(yīng)用很廣泛，有激光打標(biāo)、激光焊接、激光切割、光纖通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光武器、激光唱片、激光矯視、激光美容、激光掃描、激光滅蚊器、LIF無(wú)損檢測(cè)技術(shù)等等。激光系統(tǒng)可分為連續(xù)波激光器和脈沖激光器。
激光產(chǎn)生
若原子或分子等微觀粒子具有高能級(jí)E2和低能級(jí)E1,E2和E1能級(jí)上的布居數(shù)密度為N2和N1，在兩能級(jí)間存在著自發(fā)發(fā)射躍遷、受激發(fā)射躍遷和受激吸收躍遷等三種過(guò)程。受激發(fā)射躍遷所產(chǎn)生的受激發(fā)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，大量粒子在同一相干輻射場(chǎng)激發(fā)下產(chǎn)生的受激發(fā)射光是相干的。受激發(fā)射躍遷幾率和受激吸收躍遷幾率均正比于入射輻射場(chǎng)的單色能量密度。當(dāng)兩個(gè)能級(jí)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重相等時(shí)，兩種過(guò)程的幾率相等。在熱平衡情況下N2＜N1，所以自發(fā)吸收躍遷占優(yōu)勢(shì)，光通過(guò)物質(zhì)時(shí)通常因受激吸收而衰減。外界能量的激勵(lì)可以破壞熱平衡而使N2＞N1,這種狀態(tài)稱(chēng)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)。在這種情況下，受激發(fā)射躍遷占優(yōu)勢(shì)。光通過(guò)一段長(zhǎng)為l的處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的激光工作物質(zhì)(激活物質(zhì))后，光強(qiáng)增大eGl倍。G為正比于(N2-N1)的系數(shù)，稱(chēng)為增益系數(shù)，其大小還與激光工作物質(zhì)的性質(zhì)和光波頻率有關(guān)。一段激活物質(zhì)就是一個(gè)激光放大器。
如果，把一段激活物質(zhì)放在兩個(gè)互相平行的反射鏡（其中至少有一個(gè)是部分透射的）構(gòu)成的光學(xué)諧振腔中，處于高能級(jí)的粒子會(huì)產(chǎn)生各種方向的自發(fā)發(fā)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(nèi)往返傳播,當(dāng)它在激光物質(zhì)中傳播時(shí)，光強(qiáng)不斷增長(zhǎng)。如果諧振腔內(nèi)單程小信號(hào)增益G0l大于單程損耗δ(G0l是小信號(hào)增益系數(shù))，則可產(chǎn)生自激振蕩。原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以分為不同的能級(jí)，當(dāng)原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)釋放出相應(yīng)能量的光子（所謂自發(fā)輻射）。同樣的，當(dāng)一個(gè)光子入射到一個(gè)能級(jí)系統(tǒng)并為之吸收的話，會(huì)導(dǎo)致原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷（所謂受激吸收）；然后，部分躍遷到高能級(jí)的原子又會(huì)躍遷到低能級(jí)并釋放出光子（所謂受激輻射）。這些運(yùn)動(dòng)不是孤立的，而往往是同時(shí)進(jìn)行的。當(dāng)我們創(chuàng)造一種條件，譬如采用適當(dāng)?shù)拿劫|(zhì)、共振腔、足夠的外部電場(chǎng)，受激輻射得到放大從而比受激吸收要多，那么總體而言，就會(huì)有光子射出，從而產(chǎn)生激光。
激光是一種特殊的光，具有高度的單色性、方向性、亮度和相干性。激光的產(chǎn)生是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程，涉及多個(gè)關(guān)鍵要素和步驟。以下是對(duì)激光產(chǎn)生過(guò)程的詳細(xì)解釋?zhuān)?/p>
一、激光產(chǎn)生的基本原理
光子與受激輻射：光子和受激輻射產(chǎn)生的光子具有相同的頻率、發(fā)射方向、偏振、相位和速率。激光的特點(diǎn)在于它所有的光子都以同樣的波長(zhǎng)、同樣的相位一起運(yùn)動(dòng)。受激輻射是指高能級(jí)的粒子在適合條件的光子的刺激下躍遷到低能級(jí)，并輻射出一個(gè)和入射光子同樣頻率、相位、傳播方向和偏振方向的光子。這樣通過(guò)一次受激輻射，一個(gè)光子變?yōu)閮蓚€(gè)相同的光子，光被加強(qiáng)了，或者說(shuō)光被放大了。這種在受激輻射過(guò)程中產(chǎn)生并被放大的光就是激光。
粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：在常溫下，激發(fā)態(tài)電子少于基態(tài)電子，不會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)。要產(chǎn)生持續(xù)的受激輻射，需要通過(guò)特殊處理實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，即高能級(jí)粒子數(shù)大于低能級(jí)粒子數(shù)。
諧振腔的作用：諧振腔為泵浦光源與增益介質(zhì)之間的回路，通常是由具有一定幾何形狀和光學(xué)反射特性的兩塊反射鏡按特定的方式組合而成。它能使受激發(fā)的光在腔內(nèi)多次往返以形成相干的持續(xù)振蕩并得到放大，同時(shí)限制光束的頻率和方向。
二、激光產(chǎn)生的具體過(guò)程
1、能量激勵(lì)：使用能量激勵(lì)（如光學(xué)激勵(lì)、氣體放電激勵(lì)等）使低能級(jí)的電子躍遷到高能級(jí)，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。
2、受激輻射：在高能級(jí)的電子在受到外來(lái)光子的刺激下躍遷到低能級(jí)，并輻射出一個(gè)與入射光子相同的光子，即發(fā)生受激輻射。
3、光子增殖與放大：受激輻射產(chǎn)生的光子在諧振腔內(nèi)不斷反射和增殖，形成相干性非常好的激光光束。同時(shí)，躍遷到低能級(jí)的電子在外來(lái)能量的激發(fā)下重新回到高能級(jí)，以保證持續(xù)提供可激發(fā)的介質(zhì)分子。
4、激光輸出：當(dāng)諧振腔內(nèi)的光子流足夠強(qiáng)時(shí)，部分光子會(huì)通過(guò)透射率較低的反射鏡射出腔外，形成我們可以使用的激光束。
三、激光器的組成
激光器是激光的發(fā)生裝置，主要由泵浦源、增益介質(zhì)、諧振腔等組成。泵浦源為激光器的激發(fā)源，提供能量使低能級(jí)電子躍遷到高能級(jí)；增益介質(zhì)是激光放大的工作媒介；諧振腔則用于形成相干的持續(xù)振蕩并得到放大，同時(shí)限制光束的頻率和方向。
四、激光產(chǎn)生的歷史背景
理論提出：1917年，愛(ài)因斯坦提出受激輻射理論，為激光的出現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。
技術(shù)探索：1939年，蘇聯(lián)科學(xué)家法布里康特提出可以用粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)受激輻射。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)：1958年，美國(guó)科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)明受激輻射微波放大器，使激光進(jìn)入第二個(gè)發(fā)展階段。
首臺(tái)激光器：1960年，美國(guó)物理學(xué)家梅曼發(fā)明了世界首臺(tái)激光器——紅寶石激光器。
綜上所述，激光的產(chǎn)生是一個(gè)基于量子力學(xué)原理、涉及多個(gè)物理過(guò)程和組件的復(fù)雜過(guò)程。激光器的發(fā)明和激光技術(shù)的不斷發(fā)展為人類(lèi)帶來(lái)了許多革命性的應(yīng)用和變革。
激光的特點(diǎn)
（一）定向發(fā)光
普通光源是向四面八方發(fā)光。要讓發(fā)射的光朝一個(gè)方向傳播，需要給光源裝上一定的聚光裝置，如汽車(chē)的車(chē)前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡，使輻射光匯集起來(lái)向一個(gè)方向射出。激光器發(fā)射的激光，天生就是朝一個(gè)方向射出，光束的發(fā)散度極小，大約只有0.001弧度，接近平行。1962年，人類(lèi)第一次使用激光照射月球，地球離月球的距離約38萬(wàn)公里，但激光在月球表面的光斑不到兩公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照燈光柱射向月球，按照其光斑直徑將覆蓋整個(gè)月球。
（二）亮度極高
在激光發(fā)明前，人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度最高，與太陽(yáng)的亮度不相上下，而紅寶石激光器的激光亮度，能超過(guò)氙燈的幾百億倍。因?yàn)榧す獾牧炼葮O高，所以能夠照亮遠(yuǎn)距離的物體。紅寶石激光器發(fā)射的光束在月球上產(chǎn)生的照度約為0.02勒克斯（光照度的單位），顏色鮮紅，激光光斑明顯可見(jiàn)。若用功率最強(qiáng)的探照燈照射月球，產(chǎn)生的照度只有約一萬(wàn)億分之一勒克斯，人眼根本無(wú)法察覺(jué)。激光亮度極高的主要原因是定向發(fā)光。大量光子集中在一個(gè)極小的空間范圍內(nèi)射出，能量密度自然極高。
（三）顏色極純
光的顏色由光的波長(zhǎng)（或頻率）決定。一定的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)一定的顏色。太陽(yáng)光的波長(zhǎng)分布范圍約在0.76微米至0.4微米之間，對(duì)應(yīng)的顏色從紅色到紫色共7種顏色，所以太陽(yáng)光談不上單色性。發(fā)射單種顏色光的光源稱(chēng)為單色光源，它發(fā)射的光波波長(zhǎng)單一。比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源，只發(fā)射某一種顏色的光。單色光源的光波波長(zhǎng)雖然單一，但仍有一定的分布范圍。如氖燈只發(fā)射紅光，單色性很好，被譽(yù)為單色性之冠，波長(zhǎng)分布的范圍仍有0.00001納米，因此氖燈發(fā)出的紅光，若仔細(xì)辨認(rèn)仍包含有幾十種紅色。由此可見(jiàn)，光輻射的波長(zhǎng)分布區(qū)間越窄，單色性越好。
激光器輸出的光，波長(zhǎng)分布范圍非常窄，因此顏色極純。以輸出紅光的氦氖激光器為例，其光的波長(zhǎng)分布范圍可以窄到2×10^-9納米，是氪燈發(fā)射的紅光波長(zhǎng)分布范圍的萬(wàn)分之二。由此可見(jiàn)，激光器的單色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何一種單色光源。
此外，激光還有其它特點(diǎn)：相干性好。激光的頻率、振動(dòng)方向、相位高度一致，使激光光波在空間重疊時(shí)，重疊區(qū)的光強(qiáng)分布會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的強(qiáng)弱相間現(xiàn)象。這種現(xiàn)象叫做光的干涉，所以激光是相干光。而普通光源發(fā)出的光，其頻率、振動(dòng)方向、相位不一致，稱(chēng)為非相干光。
閃光時(shí)間可以極短。由于技術(shù)上的原因，普通光源的閃光時(shí)間不可能很短，照相用的閃光燈，閃光時(shí)間是千分之一秒左右。脈沖激光的閃光時(shí)間很短，可達(dá)到6飛秒（1飛秒等于1000萬(wàn)億分之一秒）。閃光時(shí)間極短的光源在生產(chǎn)、科研和軍事方面都有重要的用途。
（四）能量密度極大
光子的能量是用E=hf來(lái)計(jì)算的，其中h為普朗克常量，f為頻率。由此可知，頻率越高，能量越高。激光頻率范圍3.846*10^(14)Hz到7.89510(14)Hz.電磁波譜可大致分為：（1）無(wú)線電波——波長(zhǎng)從幾千米到0.3米左右，一般的電視和無(wú)線電廣播的波段就是用這種波；（2）微波——波長(zhǎng)從0.3米到10^-3米，這些波多用在雷達(dá)或其它通訊系統(tǒng)；（3）紅外線——波長(zhǎng)從10^-3米到7.8×107米；（4）可見(jiàn)光——這是人們所能感光的極狹窄的一個(gè)波段。波長(zhǎng)從780—380nm。光是原子或分子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所發(fā)出的電磁波。由于它是我們能夠直接感受而察覺(jué)的電磁波極少的那一部分；（5）紫外線——波長(zhǎng)從3 ×10^-7米到6×10^-10米。這些波產(chǎn)生的原因和光波類(lèi)似，常常在放電時(shí)發(fā)出。由于它的能量和一般化學(xué)反應(yīng)所牽涉的能量大小相當(dāng)，因此紫外光的化學(xué)效應(yīng)最強(qiáng)；（6）倫琴射線—— 這部分電磁波譜，波長(zhǎng)從2×10^-9米到6×10^-12米。倫琴射線（X射線）是電原子的內(nèi)層電子由一個(gè)能態(tài)跳至另一個(gè)能態(tài)時(shí)或電子在原子核電場(chǎng)內(nèi)減速時(shí)所發(fā)出的；（7）γ射線——是波長(zhǎng)從10^-10～10^-14米的電磁波。這種不可見(jiàn)的電磁波是從原子核內(nèi)發(fā)出來(lái)的，放射性物質(zhì)或原子核反應(yīng)中常有這種輻射伴隨著發(fā)出。γ射線的穿透力很強(qiáng)，對(duì)生物的破壞力很大。由此看來(lái)，激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因?yàn)樗淖饔梅秶苄?，一般只有一個(gè)點(diǎn)），短時(shí)間里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。
受激輻射
什么叫做“受激輻射”?它基于偉大的科學(xué)家愛(ài)因斯坦在1916年提出了的一套全新的理論。這一理論是說(shuō)在組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級(jí)上，在高能級(jí)上的粒子受到某種光子的激發(fā)，會(huì)從高能級(jí)跳到（躍遷）到低能級(jí)上，這時(shí)將會(huì)輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象。這就叫做“受激輻射的光放大”，簡(jiǎn)稱(chēng)激光。激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高單色性和高相干性。
目前激光已廣泛應(yīng)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(biāo)、玻璃內(nèi)雕、激光微雕、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封裝、激光修復(fù)電路、激光布線技術(shù)、激光清洗等。
經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，激光現(xiàn)在幾乎是無(wú)處不在，它已經(jīng)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(cè)距儀、激光陀螺儀、激光鉛直儀、激光手術(shù)刀、激光炸彈、激光雷達(dá)、激光槍、激光炮……，在不久的將來(lái)，激光肯定會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。
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(shuō)是單頻的。有一些激光器可以同時(shí)產(chǎn)生不同頻率的激光，但是這些激光是互相隔離的，使用時(shí)也是分開(kāi)的。其次，激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的，整束光就好像一個(gè)“波列”。再次，激光是高度集中的，也就是說(shuō)它要走很長(zhǎng)的一段距離才會(huì)出現(xiàn)分散或者收斂的現(xiàn)象。
激光（LASER）是上世紀(jì)60年代發(fā)明的一種光源。LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母縮寫(xiě)。激光器有很多種，尺寸大至幾個(gè)足球場(chǎng)，小至一粒稻谷或鹽粒。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(dǎo)體激光器有激光二極管，像CD機(jī)、DVD機(jī)和CD-ROM里的那些。每一種激光器都有自己獨(dú)特的產(chǎn)生激光的方法。
原理
光與物質(zhì)的相互作用，實(shí)質(zhì)上是組成物質(zhì)的微觀粒子吸收或輻射光子，同時(shí)改變自身運(yùn)動(dòng)狀況的表現(xiàn)。
微觀粒子都具有特定的一套能級(jí)（通常這些能級(jí)是分立的）。任一時(shí)刻粒子只能處在與某一能級(jí)相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)（或者簡(jiǎn)單地表述為處在某一個(gè)能級(jí)上）。與光子相互作用時(shí)，粒子從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)，并相應(yīng)地吸收或輻射光子。光子的能量值為此兩能級(jí)的能量差△E，頻率為ν=△E/h（h為普朗克常量）。
1、受激吸收（簡(jiǎn)稱(chēng)吸收）
處于較低能級(jí)的粒子在受到外界的激發(fā)（即與其他的粒子發(fā)生了有能量交換的相互作用，如與光子發(fā)生非彈性碰撞），吸收了能量時(shí)，躍遷到與此能量相對(duì)應(yīng)的較高能級(jí)。這種躍遷稱(chēng)為受激吸收。
2、自發(fā)輻射
粒子受到激發(fā)而進(jìn)入的激發(fā)態(tài)，不是粒子的穩(wěn)定狀態(tài)，如存在著可以接納粒子的較低能級(jí)，即使沒(méi)有外界作用，粒子也有一定的概率，自發(fā)地從高能級(jí)激發(fā)態(tài)（E2）向低能級(jí)基態(tài)（E1）躍遷，同時(shí)輻射出能量為（E2-E1）的光子，光子頻率 ν=（E2-E1）/h。這種輻射過(guò)程稱(chēng)為自發(fā)輻射。眾多原子以自發(fā)輻射發(fā)出的光，不具有相位、偏振態(tài)、傳播方向上的一致，是物理上所說(shuō)的非相干光。
3、受激輻射、激光
1917年，愛(ài)因斯坦從理論上指出：除自發(fā)輻射外，處于高能級(jí)E2上的粒子還可以另一方式躍遷到較低能級(jí)。他指出當(dāng)頻率為 ν=（E2-E1）/h的光子入射時(shí)，也會(huì)引發(fā)粒子以一定的概率，迅速地從能級(jí)E2躍遷到能級(jí)E1，同時(shí)輻射兩個(gè)與外來(lái)光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向都相同的光子，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為受激輻射。
可以設(shè)想，如果大量原子處在高能級(jí)E2上，當(dāng)有一個(gè)頻率 ν=（E2-E1）/h的光子入射，從而激勵(lì)E2上的原子產(chǎn)生受激輻射，得到兩個(gè)特征完全相同的光子，這兩個(gè)光子再激勵(lì)E2能級(jí)上原子，又使其產(chǎn)生受激輻射，可得到四個(gè)特征相同的光子，這意味著原來(lái)的光信號(hào)被放大了。這種在受激輻射過(guò)程中產(chǎn)生并被放大的光就是激光。
愛(ài)因斯坦1917提出受激輻射，激光器卻在1960年問(wèn)世，相隔43年，為什么？主要原因是，普通光源中粒子產(chǎn)生受激輻射的概率極小。當(dāng)頻率一定的光射入工作物質(zhì)時(shí)，受激輻射和受激吸收兩過(guò)程同時(shí)存在，受激輻射使光子數(shù)增加，受激吸收卻使光子數(shù)減小。物質(zhì)處于熱平衡態(tài)時(shí)，粒子在各能級(jí)上的分布，遵循平衡態(tài)下粒子的統(tǒng)計(jì)分布律。按統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，處在較低能級(jí)E1的粒子數(shù)必大于處在較高能級(jí)E2的粒子數(shù)。這樣光穿過(guò)工作物質(zhì)時(shí)，光的能量只會(huì)減弱不會(huì)加強(qiáng)。要想使受激輻射占優(yōu)勢(shì)，必須使處在高能級(jí)E2的粒子數(shù)大于處在低能級(jí)E1的粒子數(shù)。這種分布正好與平衡態(tài)時(shí)的粒子分布相反，稱(chēng)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，簡(jiǎn)稱(chēng)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。如何從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是產(chǎn)生激光的必要條件。
理論研究表明，任何工作物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)募?lì)條件下，可在粒子體系的特定高低能級(jí)間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。若原子或分子等微觀粒子具有高能級(jí)E2和低能級(jí)E1，E2和E1能級(jí)上的布居數(shù)密度為N2和N1，在兩能級(jí)間存在著自發(fā)發(fā)射躍遷、受激發(fā)射躍遷和受激吸收躍遷等三種過(guò)程。受激發(fā)射躍遷所產(chǎn)生的受激發(fā)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，大量粒子在同一相干輻射場(chǎng)激發(fā)下產(chǎn)生的受激發(fā)射光是相干的。受激發(fā)射躍遷幾率和受激吸收躍遷幾率均正比于入射輻射場(chǎng)的單色能量密度。當(dāng)兩個(gè)能級(jí)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重相等時(shí)，兩種過(guò)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(yōu)勢(shì)，光通過(guò)物質(zhì)時(shí)通常因受激吸收而衰減。外界能量的激勵(lì)可以破壞熱平衡而使N2>N1，這種狀態(tài)稱(chēng)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)。在這種情況下，受激發(fā)射躍遷占優(yōu)勢(shì)。光通過(guò)一段長(zhǎng)為l的處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的激光工作物質(zhì)（激活物質(zhì)）后，光強(qiáng)增大eGl倍。G為正比于（N2-N1）的系數(shù)，稱(chēng)為增益系數(shù)，其大小還與激光工作物質(zhì)的性質(zhì)和光波頻率有關(guān)。一段激活物質(zhì)就是一個(gè)激光放大器。如果，把一段激活物質(zhì)放在兩個(gè)互相平行的反射鏡（其中至少有一個(gè)是部分透射的）構(gòu)成的光學(xué)諧振腔中，處于高能級(jí)的粒子會(huì)產(chǎn)生各種方向的自發(fā)發(fā)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(nèi)往返傳播，當(dāng)它在激光物質(zhì)中傳播時(shí)，光強(qiáng)不斷增長(zhǎng)。如果諧振腔內(nèi)單程小信號(hào)增益G0l大于單程損耗δ（G0l是小信號(hào)增益系數(shù)），則可產(chǎn)生自激振蕩。原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以分為不同的能級(jí)，當(dāng)原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)釋放出相應(yīng)能量的光子（所謂自發(fā)輻射）。
激光技術(shù)應(yīng)用
激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識(shí)別物體等的一門(mén)技術(shù)，傳統(tǒng)應(yīng)用最大的領(lǐng)域?yàn)榧す饧庸ぜ夹g(shù)。激光技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門(mén)學(xué)科的一門(mén)綜合技術(shù)，傳統(tǒng)上看，它的研究范圍一般可分為：
激光加工系統(tǒng)
包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。
激光加工工藝
包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微調(diào)等各種加工工藝。
激光焊接：汽車(chē)車(chē)身厚薄板、汽車(chē)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污染和變形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光切割：汽車(chē)行業(yè)、計(jì)算機(jī)、電氣機(jī)殼、木刀模業(yè)、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(jī)件用銅板、一些金屬網(wǎng)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、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光治療：可以用于手術(shù)開(kāi)刀，減輕痛苦，減少感染。
激光打標(biāo)：在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光打孔：激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車(chē)制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)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(guó)內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機(jī)葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有一些準(zhǔn)分子激光器、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光熱處理：在汽車(chē)工業(yè)中應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時(shí)在航空航天、機(jī)床行業(yè)和其它機(jī)械行業(yè)也應(yīng)用廣泛。我國(guó)的激光熱處理應(yīng)用遠(yuǎn)比國(guó)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(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成。多用于模具和模型行業(yè)。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。
激光涂敷：在航空航天、模具及機(jī)電行業(yè)應(yīng)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。
激光技術(shù)的發(fā)展前景
激光技術(shù)作為一種高新技術(shù)，在現(xiàn)代工業(yè)、 通信 、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，其發(fā)展前景非常廣闊。以下是對(duì)激光技術(shù)發(fā)展前景的詳細(xì)分析：
一、市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)
隨著全球制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和智能制造的快速發(fā)展，激光技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用將更加廣泛，特別是在激光切割、激光焊接等領(lǐng)域。
激光通信技術(shù)的快速發(fā)展也推動(dòng)了激光需求的增長(zhǎng)。
醫(yī)療領(lǐng)域?qū)?span id="eopeiwv" class="hrefStyle">激光設(shè)備的需求也在不斷增加，如激光手術(shù)、激光治療等。
二、技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)發(fā)展
激光技術(shù)的不斷創(chuàng)新和突破，如超快激光器的出現(xiàn)，為材料加工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變革。
激光技術(shù)與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的融合，將推動(dòng)激光行業(yè)向更高層次發(fā)展。
三、應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展
激光技術(shù)已在工業(yè)、通信、醫(yī)療、軍事等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域還將不斷拓展。
例如，激光3D打印、激光通信、高功率二極管、AR激光掃描、激光雷達(dá)技術(shù)、智能激光、量子激光系統(tǒng)、微型激光器、復(fù)合激光器等新興應(yīng)用領(lǐng)域正逐漸興起。
四、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展
激光行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)上下游產(chǎn)業(yè)的支持和配合。
隨著產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的不斷壯大和協(xié)同發(fā)展，激光行業(yè)將形成更加完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。
五、市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)
根據(jù)相關(guān)報(bào)告，2022年全球激光器市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到201億美元，同比上漲8.8%。全球激光設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模也呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2022年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到216億美元，同比上漲2.8%。
預(yù)計(jì)到2029年，我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將以20%左右的增速增長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)規(guī)?；虺?500億元。
綜上所述，激光技術(shù)作為一種具有廣泛應(yīng)用前景的高新技術(shù)，其發(fā)展前景非常廣闊。未來(lái)，隨著市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)、技術(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)、應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展以及產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展等因素的共同作用，激光技術(shù)將迎來(lái)更加繁榮和多元的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
研究進(jìn)展
操作激光
美國(guó)得克薩斯州大學(xué)的科學(xué)家研制出世界上功率最強(qiáng)大的可操作激光，這種激光每萬(wàn)億分之一秒產(chǎn)生的能量是美國(guó)所有發(fā)電廠發(fā)電量的2000倍，輸出功率超過(guò)1 拍瓦－相當(dāng)于10的15次方瓦。這種激光第一次啟動(dòng)是在1996年。馬丁尼茲說(shuō)，希望他的項(xiàng)目能夠在2008年打破這一紀(jì)錄，也就是說(shuō)，讓激光的功率達(dá)到1.3拍瓦到1.5拍瓦之間。超級(jí)激光項(xiàng)目負(fù)責(zé)人麥卡爾·馬丁尼茲表示：“我們可以讓材料進(jìn)入一種極端狀態(tài)，這種狀態(tài)在地球上是看不到的。我們打算在德州觀察的現(xiàn)象相當(dāng)于進(jìn)入太空觀察一顆正在爆炸的恒星?！?/p>
激光“抓住”碳納米管并使之移動(dòng)
美國(guó)伊利諾伊州紐約大學(xué)的科學(xué)家和一家光學(xué)公司的科研人員試驗(yàn)了一種名為“光學(xué)捕獲”的技術(shù)，試圖更便利地操縱碳納米管。光學(xué)捕獲技術(shù)就是利用激光能捕獲微小粒子的能力，在移動(dòng)激光束時(shí)使微小粒子跟隨激光移動(dòng)。由于激光能捕獲微小粒子，因此在它移動(dòng)時(shí)就會(huì)像鑷子一樣，“夾”著微小粒子移動(dòng)?？茖W(xué)家把這種現(xiàn)象稱(chēng)為“激光鑷子”。2013年時(shí)生物學(xué)家已能用激光鑷子夾住單個(gè)細(xì)胞。例如，從血液中分離出單個(gè)血紅細(xì)胞用于研究鐮刀狀血紅細(xì)胞貧血癥或瘧疾治療研究。激光鑷子能“夾”住微小粒子，是因?yàn)榧す馐行膹?qiáng)度大于邊緣強(qiáng)度，因此當(dāng)激光束照射一個(gè)微小粒子時(shí)，從中心折射的光線要比向前的光線多。
當(dāng)折射的光線獲得向外的沖力時(shí)，粒子上的反作用力就使沖力指向激光束中心，因此粒子總是被吸引到激光束中心。如果粒子非常小且具有很小的重力或摩擦力，當(dāng)激光束移動(dòng)時(shí)，粒子就會(huì)跟著移動(dòng)。
然而，激光鑷子移動(dòng)的血細(xì)胞直徑有幾微米，但2013年以前要移動(dòng)直徑僅2～20納米的碳納米管會(huì)麻煩得多。因此想利用單個(gè)激光鑷子移動(dòng)大量碳納米管到一定位置，可能會(huì)與用原子力顯微鏡一樣費(fèi)事。
為此，科學(xué)家用一種液晶激光分離器把激光束分成200個(gè)可單獨(dú)控制的小激光束，研究人員可以控制這些激光束使之形成三角形、四邊形、五邊形和六邊形等形狀，從而移動(dòng)大量的納米管群，使它們?cè)陲@微鏡載片表面定位，達(dá)到移動(dòng)碳納米管的目的。
光學(xué)捕捉技術(shù)的成功，受到美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的納米管專(zhuān)家、物理學(xué)家亞歷克斯·澤特爾的稱(chēng)贊，他說(shuō)，因?yàn)?013年還沒(méi)有一種可靠的技術(shù)能操縱大量的納米管，而這種新的光學(xué)捕獲技術(shù)有可能應(yīng)用于工業(yè)。
傳媒實(shí)驗(yàn)
NASA演示激光束傳視頻實(shí)驗(yàn) 傳速達(dá)每秒1000多兆
2014年4月美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室成功完成了一項(xiàng)光學(xué)技術(shù)演示驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其特定程序“激光通訊科學(xué)的光學(xué)有效載荷”（OPALS）可將NASA未來(lái)航天器的通信速率提高10至100倍。這是NASA第一次在軌道實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)光通信。
在太空任務(wù)中，使用的科學(xué)儀器越來(lái)越需要更高的通信速率將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送回地球，或者支持高數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用，如高清視頻流。光通信也稱(chēng)為“激光通信”，是一種新興的通過(guò)激光束傳送數(shù)據(jù)的技術(shù)。其可提供更高的數(shù)據(jù)速率，超過(guò)當(dāng)前采用的射頻（RF）傳輸速度，并且具有在頻帶操作不受當(dāng)前美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)監(jiān)管的優(yōu)點(diǎn)。
該項(xiàng)目經(jīng)理馬特·亞伯拉罕森表示，光通信已具有改變游戲規(guī)則的潛力。許多深空探測(cè)飛行任務(wù)在執(zhí)行每秒200到400千比特的通信任務(wù)。OPALS將展示高達(dá)每秒50兆比特的傳輸速度，未來(lái)深空光通信系統(tǒng)甚至?xí)峁┟棵?000多兆比特的傳速。
首次捕捉
2015年1月27日，《新科學(xué)家》（New Scientist）報(bào)道，利用能探測(cè)到單光子，每秒200億幀的超高速攝像機(jī)，科學(xué)家首次捕捉到了激光在空氣中飛行的畫(huà)面。在10分鐘內(nèi)，研究者記錄了光子與空氣碰撞時(shí)產(chǎn)生的200萬(wàn)次激光脈沖。該技術(shù)可用于巡查環(huán)境角落，顯示屏幕上看不到的物體，還可用在需要精準(zhǔn)計(jì)量時(shí)間信息的地方。
蘇格蘭赫利瓦特大學(xué)的主要研究者加里皮說(shuō)：“這是我們第一次看到光經(jīng)過(guò)身邊時(shí)的情形?！痹谕ǔＧ闆r下，科學(xué)家只能通過(guò)物體上的反射來(lái)看到光。想看到激光器發(fā)出的激光則更加棘手，因?yàn)楣庾邮窃诰劢构馐羞\(yùn)動(dòng)，而且方向都相同。
該相機(jī)由愛(ài)丁堡大學(xué)開(kāi)發(fā)，其感光部件由單光子光敏像素陣列構(gòu)成。這些像素有兩種特性：一是對(duì)單個(gè)光子敏感的能力——每個(gè)像素的敏感性是人眼的10倍左右；二是它們的速度——每個(gè)像素被激活只要67皮秒(萬(wàn)億分之一秒)，比人眨一下眼的時(shí)間要快10億倍?！斑@些特性讓我們能實(shí)現(xiàn)‘飛光成像"?！崩锲嬲f(shuō)，當(dāng)光在空中飛行，從物體上散射開(kāi)來(lái)時(shí)，這種成像方法連光本身也能拍下來(lái)。
相關(guān)設(shè)備
超快激光器
超快激光器是太阿激光基于SESAM鎖模技術(shù)的Amberpico系列皮秒激光器、Amberfemto系列飛秒激光器開(kāi)發(fā)的激光器。 Amberpico系列皮秒激光器具有超短脈沖寬度（小于15ps）、高單脈沖能量（最大單脈沖能量30mJ）、高重復(fù)頻率（1kHz以上）和值得信賴(lài)的優(yōu)良輸出性能, Amberfemto系列飛秒激光器脈沖寬度小于200fs，重復(fù)頻率1Hz—100kHz可選，具有優(yōu)異的空間模式和卓越的功率穩(wěn)定性?？梢詫?shí)現(xiàn)高效的二倍頻、三倍頻、甚至四倍頻光的輸出。波長(zhǎng)范圍遍及紅外、綠光、紫外，波長(zhǎng)最短可以達(dá)到266/263nm。
皮秒連續(xù)鎖模激光器
皮秒連續(xù)鎖模激光器就是脈沖寬度壓縮到ps量級(jí)（10-12s） 的“超短”脈沖連續(xù)鎖模激光器。按照泵浦方式，可以分為燈泵浦皮秒連續(xù)鎖模激光器和半導(dǎo)體泵浦皮秒連續(xù)鎖模激光器；按照鎖模方式，可以分為半導(dǎo)體可飽和吸收體連續(xù)鎖模皮秒激光器和染料連續(xù)鎖模皮秒鎖模激光器；按照激光媒質(zhì)，可以分為固體皮秒連續(xù)鎖模激光器和光纖皮秒連續(xù)鎖模激光器等。 一般采用半導(dǎo)體可飽和吸收鏡作為鎖模器件，LD泵浦的皮秒連續(xù)鎖模激光器。所謂半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，一般是采用外延法將半導(dǎo)體可飽和吸收體直接生長(zhǎng)在半導(dǎo)體布拉格反射鏡上，因此被叫做可飽和半導(dǎo)體布拉格反射鏡（Saturable Bragg Reflector，簡(jiǎn)稱(chēng)SBR）或半導(dǎo)體可飽和吸收鏡（Semiconductor Saturable Absorber Mirror,簡(jiǎn)稱(chēng)SESAM）。
激光研究在近年來(lái)取得了顯著的進(jìn)展，涵蓋了技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)應(yīng)用、國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程等多個(gè)方面。以下是對(duì)激光研究進(jìn)展的詳細(xì)概述：
一、技術(shù)創(chuàng)新
1、納米加工技術(shù)：
利用空間光調(diào)制和激光脈沖在硅內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了精確的納米制造，創(chuàng)造出先進(jìn)的納米結(jié)構(gòu)，有望用于電子學(xué)和光子學(xué)領(lǐng)域。這種技術(shù)突破了傳統(tǒng)光刻技術(shù)的限制，實(shí)現(xiàn)了深埋在硅片內(nèi)部的納米結(jié)構(gòu)制造，為未來(lái)的三維納米制造提供了可能。
2、高功率光纖激光器：
國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)如銳科激光在光纖激光器領(lǐng)域取得了顯著增長(zhǎng)，反超了國(guó)際巨頭如美國(guó)IPG光子公司。光纖激光器的國(guó)產(chǎn)化率不斷提高，特別是在1kW-3kW、3kW-6kW功率段，國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到98%以上。在10kW以上功率段，國(guó)產(chǎn)激光器滲透率也快速增長(zhǎng)至近70%。
3、核心元器件技術(shù)：
隨著技術(shù)的不斷突破，激光產(chǎn)業(yè)核心元器件如激光芯片、半導(dǎo)體激光器等國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快。雖然目前高端工業(yè)激光器仍部分依賴(lài)進(jìn)口，但國(guó)內(nèi)企業(yè)正在積極攻克技術(shù)難關(guān)，提升國(guó)產(chǎn)化比例。
4、新興激光技術(shù)：
包括激光3D打印、激光通信、激光雷達(dá)、智能激光系統(tǒng)等新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)。這些技術(shù)為激光行業(yè)帶來(lái)了新的增長(zhǎng)點(diǎn)，推動(dòng)了激光技術(shù)的多元化發(fā)展。
二、市場(chǎng)應(yīng)用
1、制造業(yè)：
激光技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，特別是在激光切割、激光焊接等領(lǐng)域。隨著全球制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和智能制造的推進(jìn)，激光設(shè)備的需求持續(xù)增長(zhǎng)。
2、通信領(lǐng)域：
激光通信技術(shù)作為一種高效的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸方式，正在逐步取代傳統(tǒng)的無(wú)線電波通信方式。特別是在空間探索和軍事行動(dòng)中，激光通信具有更高的數(shù)據(jù)速率、改進(jìn)的安全性和抗電磁干擾能力。
3、醫(yī)療領(lǐng)域：
激光設(shè)備在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷增加，如激光手術(shù)、激光治療等。激光技術(shù)的精確性和無(wú)創(chuàng)傷性使其在醫(yī)療領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
三、國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程
1、政策推動(dòng)：
隨著各類(lèi)利好政策規(guī)劃的出臺(tái)，國(guó)內(nèi)激光企業(yè)通過(guò)自主創(chuàng)新掌握核心技術(shù)，激光技術(shù)與高端制造實(shí)現(xiàn)了深度融合。這不僅推動(dòng)了激光產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也加速了激光設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
2、產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)：
以武漢光谷為代表的中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)基地聚集了眾多上市公司和專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)，形成了完善的激光制造產(chǎn)業(yè)體系。這些企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)開(kāi)拓等方面相互支持、協(xié)同發(fā)展，共同推動(dòng)了激光產(chǎn)業(yè)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
四、未來(lái)趨勢(shì)
1、技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)：
預(yù)計(jì)未來(lái)激光技術(shù)將持續(xù)創(chuàng)新，特別是在超快激光器、量子激光系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)⑷〉酶嗤黄?。這些新技術(shù)將為激光行業(yè)帶來(lái)革命性的變革。
2、市場(chǎng)應(yīng)用拓展：
隨著智能制造、新能源汽車(chē)、醫(yī)療等領(lǐng)域的快速發(fā)展，激光設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展。這將為激光行業(yè)帶來(lái)更多的市場(chǎng)機(jī)遇和發(fā)展空間。
3、國(guó)產(chǎn)化加速：
在政策推動(dòng)和市場(chǎng)需求的雙重作用下，國(guó)內(nèi)激光企業(yè)將繼續(xù)加大研發(fā)投入，提升核心技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化比例。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年內(nèi)，激光設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程將進(jìn)一步加快。
綜上所述，激光研究在技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)應(yīng)用、國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程等方面均取得了顯著進(jìn)展。隨著全球制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和智能制造的推進(jìn)，激光技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
大事年表
1917年：愛(ài)因斯坦提出“受激發(fā)射”理論，一個(gè)光子使得受激原子發(fā)出一個(gè)相同的光子。
1953年：美國(guó)物理學(xué)家Charles Townes用微波實(shí)現(xiàn)了激光器的前身：微波受激發(fā)射放大（英文首字母縮寫(xiě)maser）。
1957年：Townes的博士生Gordon Gould創(chuàng)造了“l(fā)aser”這個(gè)單詞，從理論上指出可以用光激發(fā)原子，產(chǎn)生一束相干光束，之后人們?yōu)槠渖暾?qǐng)了專(zhuān)利，相關(guān)法律糾紛維持了近30年。
1960年：美國(guó)加州Hughes 實(shí)驗(yàn)室的Theodore Maiman實(shí)現(xiàn)了第一束激光。
1961年：激光首次在外科手術(shù)中用于殺滅視網(wǎng)膜腫瘤。
1962年：發(fā)明半導(dǎo)體二極管激光器，這是今天小型商用激光器的支柱。
1969年：激光用于遙感勘測(cè)，激光被射向阿波羅11號(hào)放在月球表面的反射器，測(cè)得的地月距離誤差在幾米范圍內(nèi)。
1971年：激光進(jìn)入藝術(shù)世界，用于舞臺(tái)光影效果，以及激光全息攝像。英國(guó)籍匈牙利裔物理學(xué)家Dennis Gabor憑借對(duì)全息攝像的研究獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
1974年：第一個(gè)超市條形碼掃描器出現(xiàn)。
1975年：IBM投放第一臺(tái)商用激光打印機(jī)。
1978年：飛利浦制造出第一臺(tái)激光盤(pán)（LD）播放機(jī)，不過(guò)價(jià)格很高。
1982年：第一臺(tái)緊湊碟片（CD）播放機(jī)出現(xiàn)，第一部CD盤(pán)是美國(guó)歌手Billy Joel在1978年的專(zhuān)輯52nd Street。
1983年：里根總統(tǒng)發(fā)表了“星球大戰(zhàn)”的演講，描繪了基于太空的激光武器。
1988年：北美和歐洲間架設(shè)了第一根光纖，用光脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。
1990年：激光用于制造業(yè)，包括集成電路和汽車(chē)制造。
1991年：第一次用激光治療近視，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中第一次用激光制導(dǎo)導(dǎo)彈。
1996年：東芝推出數(shù)字多用途光盤(pán)（DVD）播放器。
2008年：法國(guó)神經(jīng)外科學(xué)家使用廣導(dǎo)纖維激光和微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)治療了腦瘤。
2010年：美國(guó)國(guó)家核安全管理局（NNSA）表示，通過(guò)使用192束激光來(lái)束縛核聚變的反應(yīng)原料、氫的同位素氘（質(zhì)量數(shù)2）和氚（質(zhì)量數(shù)3），解決了核聚變的一個(gè)關(guān)鍵困難。
2011年3月，研究人員研制的一種牽引波激光器能夠移動(dòng)物體，未來(lái)有望能移動(dòng)太空飛船。
2013年1月，科學(xué)家已經(jīng)成功研制出可用于醫(yī)學(xué)檢測(cè)的牽引光束。
2014年6月5日美國(guó)航天局利用激光束把一段時(shí)長(zhǎng)37秒、名為“你好，世界！”的高清視頻，只用了3.5秒就成功傳回，相當(dāng)于傳輸速率達(dá)到每秒50兆，而傳統(tǒng)技術(shù)下載需要至少10分鐘。
國(guó)內(nèi)前景
激光功率已不足以描述切割能力的大小，亮度（Brightness）才是。亮度的定義是“單位面積單位立體角的激光功率”。
對(duì)比CO2激光器、碟片激光器和光纖激光器，可以得出這樣的結(jié)論：直到5千瓦，以光纖激光的亮度最大，切割金屬板最快最厚的當(dāng)屬光纖激光。但實(shí)際上切割厚板尚不如CO2激光，盡管碳鋼對(duì)近紅外的1.07摻鐿光纖激光的吸收率數(shù)倍于中紅外10.6的CO2激光，但10倍于光纖激光波長(zhǎng)的CO2激光之切縫比光纖的寬得多（一般2mm），氧氣易于吹入。 這就是CO2激光46年來(lái)一直獨(dú)占固體激光之鰲頭的緣由。
第一，國(guó)產(chǎn)激光切割機(jī)的量產(chǎn)與自主開(kāi)發(fā)力度的加大，外國(guó)一線公司在華本土化的生產(chǎn)，縮小了二者的產(chǎn)品差距與價(jià)格差距。用戶(hù)對(duì)國(guó)產(chǎn)機(jī)的認(rèn)同度不斷提高，其在2010年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占比高達(dá)80%。
第二，2010年我國(guó)千瓦以上大功率CO2激光切割機(jī)銷(xiāo)量達(dá)1000臺(tái)，占全球市場(chǎng)的20%-25%。上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪、大族激光、武漢法利萊、奔騰楚天等一線廠商都有大幅的增長(zhǎng)。最多一家竟占了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的30%。市場(chǎng)興旺得力于擴(kuò)大內(nèi)需，但主要是這種加工手段的魅力，特別在鐵路鋼鐵、工程機(jī)械、汽車(chē)造船、航空航天和軍工等高端市場(chǎng)的旺盛需求。2014年市場(chǎng)難料，但可深信一點(diǎn)，2013年大起，2014年絕不會(huì)大落，作為制造大國(guó)的中國(guó)，保有量不會(huì)低于10000臺(tái)。須知2000年前的10年我國(guó)的總量才280臺(tái)。
第三，我國(guó)大功率激光切割裝備的產(chǎn)業(yè)鏈遠(yuǎn)未形成，尚無(wú)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型大功率激光器，無(wú)論激光器還是切割機(jī)的關(guān)鍵元部件都得依賴(lài)進(jìn)口。價(jià)昂的電容切割頭及作為耗材的光學(xué)鏡片等的研發(fā)生產(chǎn)，迄今都無(wú)人問(wèn)津。成不了國(guó)內(nèi)配套，進(jìn)軍海外市場(chǎng)不過(guò)是夢(mèng)想。唯有待到國(guó)產(chǎn)整機(jī)批量出口之日，才是我國(guó)這一產(chǎn)業(yè)的形成之時(shí)。
第四，光纖激光是當(dāng)前的熱門(mén)話題。ROFIN與TRUMPF分別收購(gòu)NUFERN與SPI公司發(fā)展光纖激光已三年，今春上海慕尼黑激光展上，ROFIN展出了2KW光纖激光器，但全球高功率光纖激光器市場(chǎng)依然是IPG一統(tǒng)天下。繼上年SALVAGNINI與LASER PHOTONICS等公司展出用其的光纖激光器之切割機(jī)后，2010年11月在亞特蘭大的FABTECH 與漢諾威的EUROBLECH 展會(huì)上又推出愈來(lái)愈多的光纖激光切割機(jī)。欣喜的是一批海歸博士矢志回國(guó)創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)建了武漢銳科光纖激光、西安炬光等公司，研發(fā)生產(chǎn)高功率光纖激光器與二極管激光泵源，相信有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的4KW連續(xù)波光纖激光器不久將會(huì)呈現(xiàn)在國(guó)人面前。
發(fā)展前景
激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好，對(duì)加工對(duì)象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大，特別適用于自動(dòng)化加工，激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動(dòng)化加工設(shè)備，已成為企業(yè)實(shí)行適時(shí)生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開(kāi)辟了廣闊的前景。透過(guò)將激光束集中在單分子上，ETH Zurich的科學(xué)家只用單個(gè)分子就產(chǎn)生激光運(yùn)作的基本條件──受激發(fā)射(stimulated emission)。由于在低溫下，分子會(huì)增加它們的外表面積(apparent surface area)來(lái)跟光線互動(dòng)，因此研究人員將分子冷卻到攝氏零下272度，也就是只比絕對(duì)零度高1度兩條光束瞄準(zhǔn)單分子。
在受控制的模式下，利用一道激光束來(lái)讓單個(gè)分子進(jìn)入量子態(tài)(controlled fashion)，研究人員如此能明顯的縮減或是放大第二道激光束。這種運(yùn)作模式與傳統(tǒng)的晶體管如出一轍；晶體管內(nèi)的電位(electrical potential)能用來(lái)調(diào)變第二個(gè)信號(hào)。不過(guò)ETH Zurich并未透露其單分子的化學(xué)方程式。由于其性能與散熱效能的優(yōu)勢(shì)，光子運(yùn)算技術(shù)是科學(xué)家們長(zhǎng)期追求的目標(biāo)；光子(photon)不僅發(fā)熱比電子少，也能達(dá)到高出相當(dāng)多的數(shù)據(jù)傳輸速率。不過(guò)光通訊技術(shù)卻只能逐步地從長(zhǎng)距離通訊，進(jìn)展到短距離通訊，再進(jìn)入單系統(tǒng)中。
應(yīng)用領(lǐng)域
激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識(shí)別物體等的一門(mén)技術(shù)，傳統(tǒng)應(yīng)用最大的領(lǐng)域?yàn)榧す饧庸ぜ夹g(shù)。激光技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門(mén)學(xué)科的一門(mén)綜合技術(shù)，傳統(tǒng)上看，它的研究范圍一般可分為：
1.激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。
2.激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微雕等各種加工工藝。
激光焊接：汽車(chē)車(chē)身厚薄板、汽車(chē)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污染和變形的器件。2013年使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光切割：汽車(chē)行業(yè)、計(jì)算機(jī)、電氣機(jī)殼、木刀模業(yè)、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(jī)件用銅板、一些金屬網(wǎng)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、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光筆：又稱(chēng)為激光指示器、指星筆等，是把可見(jiàn)激光設(shè)計(jì)成便攜、手易握、激光模組（二極管）加工成的筆型發(fā)射器。常見(jiàn)的激光筆有紅光(650-660nm, 635nm)、綠光(515-520nm, 532nm)、藍(lán)光(445-450nm)和藍(lán)紫光(405nm)等，功率通常以毫瓦為單位。通常在會(huì)報(bào)、教學(xué)、導(dǎo)賞人員都會(huì)使用它來(lái)投映一個(gè)光點(diǎn)或一條光線指向物體，但激光會(huì)傷害到眼睛，任何情況下都不應(yīng)該讓激光直射眼睛。
激光治療：可以用于手術(shù)開(kāi)刀，減輕痛苦，減少感染。
激光打標(biāo)：在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用，2013年使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光打孔：激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車(chē)制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由2008年的400w提高到了800w至1000w。國(guó)內(nèi)2013年比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機(jī)葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。2013年使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有一些準(zhǔn)分激光器、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光熱處理：在汽車(chē)工業(yè)中應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時(shí)在航空航天、機(jī)床行業(yè)和其它機(jī)械行業(yè)也應(yīng)用廣泛。我國(guó)的激光熱處理應(yīng)用遠(yuǎn)比國(guó)外廣泛得多。2013年使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器為主。
激光快速成型：將激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成。多用于模具和模型行業(yè)。2013年使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。
激光涂敷：在航空航天、模具及機(jī)電行業(yè)應(yīng)用廣泛。2013年使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。
激光成像：利用激光束掃描物體，將反射光束反射回來(lái)，得到的排布順序不同而成像。用圖像落差來(lái)反映所成的像。激光成像具有超視距的探測(cè)能力，可用于衛(wèi)星激光掃描成像，未來(lái)用于遙感測(cè)繪等科技領(lǐng)域。
醫(yī)學(xué)
激光在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要分三類(lèi)：激光生命科學(xué)研究、激光診斷、激??
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