激光（Laser）,它指通過受激輻射放大和必要的反饋,產(chǎn)生準(zhǔn)直、單色、相干的光束的過程及儀器.而基本上,產(chǎn)生激光需要"共振腔"(resonator)、"增益介質(zhì)"(gain medium)以及"激發(fā)來源"(pumping source)這三個要素.
原理
原子的運(yùn)動狀態(tài)可以分為不同的能級,當(dāng)原子從高能級向低能級躍遷時(shí),會釋放出相應(yīng)能量的光子（所謂自發(fā)輻射）.同樣的,當(dāng)一個光子入射到一個能級系統(tǒng)并為之吸收的話,會導(dǎo)致原子從低能級向高能級躍遷（所謂受激吸收）；然后,部分躍遷到高能級的原子又會躍遷到低能級并釋放出光子（所謂受激輻射）.這些運(yùn)動不是孤立的,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,受激輻射得到放大從而比受激吸收要多,那么總體而言,就會有光子射出,從而產(chǎn)生激光.
分類
根據(jù)產(chǎn)生激光的媒質(zhì),可以把激光器分為液體激光器、氣體激光器和固體激光器等.而現(xiàn)在最常見的半導(dǎo)體激光器算是固體激光器的一種.
構(gòu)成
激光器大多由激勵系統(tǒng)、激光物質(zhì)和光學(xué)諧振腔三部分組成.激勵系統(tǒng)就是產(chǎn)生光能、電能或化學(xué)能的裝置.目前使用的激勵手段,主要有光照、通電或化學(xué)反應(yīng)等.激光物質(zhì)是能夠產(chǎn)生激光的物質(zhì),如紅寶石、鈹玻璃、氖氣、半導(dǎo)體、有機(jī)染料等.光學(xué)諧振控的作用,是用來加強(qiáng)輸出激光的亮度,調(diào)節(jié)和選定激光的波長和方向等.
應(yīng)用
激光應(yīng)用很廣泛,主要有 fiber communication,激光測距、激光切割、激光武器、激光唱片等等
歷史
1958年,美國科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)現(xiàn)了一種神奇的現(xiàn)象：當(dāng)他們將內(nèi)光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí),晶體的分子會發(fā)出鮮艷的、始終會聚在一起的強(qiáng)光.根據(jù)這一現(xiàn)象,他們提出了"激光原理",即物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激勵時(shí),都會產(chǎn)生這種不發(fā)散的強(qiáng)光--激光.他們?yōu)榇税l(fā)現(xiàn)了重要論文.
肖洛和湯斯的研究成果發(fā)表之后,各國科學(xué)家紛紛提出各種實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的科學(xué)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一束激光,梅曼因而也成為世界上第一個將激光引入實(shí)用領(lǐng)域的科學(xué)家.
1960年7月7日,梅曼宣布世界上第一臺激光器由誕生,梅曼的方案是,利用一個高強(qiáng)閃光燈管,來刺激在紅寶石色水晶里的鉻原子,從而產(chǎn)生一條相當(dāng)集中的纖細(xì)紅色光柱,當(dāng)它射向某一點(diǎn)時(shí),可使其達(dá)到比太陽表面還高的溫度.
前蘇聯(lián)科學(xué)家H.Γ.巴索夫于1960年發(fā)明了半導(dǎo)體激光器.半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)通常由P層、N層和形成雙異質(zhì)結(jié)的有源層構(gòu)成.其特點(diǎn)是：尺寸小,耦合效率高,響應(yīng)速度快,波長和尺寸與光纖尺寸適配,可直接調(diào)制,相干性好.
光子：原始稱呼是光量子（light quantum）,電磁輻射的量子,傳遞電磁相互作用的規(guī)范粒子,記為γ.其靜止質(zhì)量為零,不帶電荷,其能量為普朗克常量和電磁輻射頻率的乘積,E=hv,在真空中以光速c運(yùn)行,其自旋為1,是玻色子
電子：靜止質(zhì)量為9.109×10^-31kg、電荷為-1.602×10^-19C的穩(wěn)定基本粒子.在一般情況下是指帶負(fù)電荷的負(fù)電子.其反粒子是帶正電荷的正電子.
分子：化學(xué)上,分子是物質(zhì)組成的一種基本單位名稱.
離子：帶有電荷的原子或分子,或組合在一起的原子或分子團(tuán).帶正電荷的離子稱“正離子”,帶負(fù)電荷的離子稱“負(fù)離子”.
原子：組成元素的最小單元.由原子核和圍繞原子核運(yùn)動的電子組成.
粒子：粒子（particle）指能夠以自由狀態(tài)存在的最小物質(zhì)組分.最早發(fā)現(xiàn)的粒子是電子和質(zhì)子,1932年又發(fā)現(xiàn)中子,確認(rèn)原子由電子、質(zhì)子和中子組成,它們比起原子來是更為基本的物質(zhì)組分,于是稱之為基本粒子.以后這類粒子發(fā)現(xiàn)越來越多,累計(jì)已超過幾百種,且還有不斷增多的趨勢；此外這些粒子中有些粒子迄今的實(shí)驗(yàn)尚未發(fā)現(xiàn)其有內(nèi)部結(jié)構(gòu),有些粒子實(shí)驗(yàn)顯示具有明顯的內(nèi)部結(jié)構(gòu).看來這些粒子并不屬于同一層次,因此基本粒子一詞已成為歷史,如今統(tǒng)稱之為粒子.