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激光英语:Laser,马新称镭射,港澳称激光、雷射,台湾称雷射),是“通过受激辐射产生的放大”(英语:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的缩写。指通过刺激原子导致电子跃迁释放辐射能量而产生的具有同调性(Coherence)的增强光子束。其特点包括发散度极小、亮度(功率)很高、单色性好、相干性好等。产生激光需要“激发来源”、“增益介质”、“共振结构”这三个要素。

历史

爱因斯坦在1916年首先描述了原子的受激辐射与自发辐射的关系。在此之后人们很长时间都在猜测,这个现象可否被用来加强光场,因为前提是介质必须存在着群数反转(或译居量反转)的状态。在一个纯粹的二级系统中,基于热力学的分配函数,这是不可能的达到的。故人们首先想到用三级系统,而且计算证实了辐射的稳定性。

1958年,美国科学家查尔斯·汤斯[1]和阿瑟·肖洛发现了一种神奇的现象:当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象,他们提出了“激光原理”,即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时,都会产生这种不发散的强光--激光。他们为此发表了重要论文,并分别获得1964年和1981年的诺贝尔物理学奖

构成

激光器大多由激发系统、激光介质和光学谐振腔三部分组成。激发系统就是产生光能、电能或化学能的装置。目前使用的激发手段,主要有光照、通电或化学反应等。激光介质是能够产生激光的物质,如红宝石、钕玻璃、氖气半导体、有机染料等。光学谐振腔的作用,是用来放大加强输出激光的亮度(强度),调节和选定激光的波长和方向等。

应用

激光应用很广泛,主要有光纤通信[2]、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光唱片、激光扫描器、激光灭蚊器等。

第一次在大众日常生活中使用激光是超市条码扫描仪,于1974年推出。光盘在1978年推出,是包括激光的第一个成功的消费产品,但光盘播放器是第一个装备有激光器的常见设备。紧接着,在1982年开始出现激光打印机

视频

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参考文献

  1. 查尔斯·h·汤斯(1915-2015),豆丁网,2016-5-19
  2. 第1章 光纤通信概述,西瓜视频