家里用的CD和DVD播放器，辦公室的激光打印機，以及商場的條碼掃描器都有激光。另外，人們用激光治療近視視力，通過光纖網絡發送郵件，瀏覽視頻……似乎，我們每個人每天都使用激光。

人類第一臺紅寶石激光器是1960年美國研制成功的，我國也在1961年研制成功國產首臺紅寶石激光器。之后，激光技術的運用領域越來越廣泛，越來越重要。因此，激光技術被認為是與量子物理學、無線電技術、原子能技術、半導體技術、電子計算機技術并列的20世紀人類最重大的科技發明。

現今，激光技術的應用已廣泛深入到工業、農業、軍事、醫學乃至社會的各個方面，對人類社會的進步正在起著越來越重要的作用，正奇跡般地改變著我們的世界。

但是，有多少人真正了解激光？它是怎樣產生的，又是如何工作的？

這一切，涉及到一系列的偉大科學思想和科技創造。

激光的屬性

激光，是一種自然界原本不存在的，因受激而發出的，具有方向性好、亮度高、單色性好和相干性好等特性的光。

激光的產生機理可以溯源到1917年愛因斯坦解釋黑體輻射定律時提出的假說，即光的吸收和發射可經由受激吸收、受激輻射和自發輻射三種基本過程。眾所周知，任何一種光源的發光都與其物質內部粒子的運動狀態有關，當處于低能級上的粒子（原子、分子或離子）吸收了適當頻率外來能量（光）被激發而躍遷到相應的高能級上（受激吸收）后，總是力圖躍遷到較低的能級去，同時將多余的能量以光子形式釋放出來。

如果光是在沒有外來光子作用下自發地釋放出來的（自發輻射），此時被釋放的光即為普通的光（如電燈、霓虹燈等），其特點是光的頻率大小、方向和步調都很不一致。

但如果是在外來光子直接作用下，由高能級向低能級躍遷時將多余的能量以光子形式釋放出來（受激輻射），被釋放的光子則與外來的入射光子在頻率、位相、傳播方向等方面完全一致，這就意味著外來光得到了加強，我們把它稱之為“光放大”。

圖：激光產生機理：（左）受激吸收，（中）自發輻射，（右）受激發射

而激光的產生需要滿足三個條件：粒子數反轉、諧振腔反饋和滿足閾值條件。通過受激吸收，使處于高能級的粒子數比處于低能級的越多（粒子數反轉），還需要在有源區兩端制作出能夠反射光子的平行反射面，形成諧振腔，并使增益大于損耗，即相同時間新產生的光子數大于散射吸收掉的光子數。只有滿足了這三個條件，才有可能產生激光。

激光的特性