/img/zhengzaibaoming.jpg)
它被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”，是二十世紀(jì)以來(lái)繼核能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類的一項(xiàng)重大發(fā)明；
先點(diǎn)個(gè)贊或關(guān)注支持一下，我們繼續(xù)這個(gè)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(jí)躍遷到高能級(jí)，再?gòu)母吣芗?jí)回落到低能級(jí)時(shí)，以光子的形式釋放出來(lái)的能量。被激發(fā)出來(lái)的光子束其光學(xué)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，激光是一種自然界原本不存在的，被激發(fā)出來(lái)的，具有亮度高、單色性與方向性好等特性的光。
那為什么說(shuō)激光是“最快的刀”、“最準(zhǔn)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(shí)間里，將大量的光子集中在一個(gè)極小的空間中，并將聚集起的能量作用于一個(gè)點(diǎn)上發(fā)出，自然是無(wú)堅(jiān)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(gè)方向射出，并且光束的發(fā)散度極小，大約只有0.001弧度，無(wú)限接近于平行，可謂是“最準(zhǔn)的尺”
人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度與太陽(yáng)不相上下，而紅寶石激光器的激光亮度，能超過(guò)氙燈的百萬(wàn)倍，也就是說(shuō)激光的亮度是太陽(yáng)光的百萬(wàn)倍，這亮度就變得非常可怕了！
其實(shí)激光的應(yīng)用是非常廣泛的，比如激光切割、光纖通信、激光雷達(dá)、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(píng)論區(qū)留言！
激光是20世紀(jì)繼核能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)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(yīng)用于軍事、工業(yè)制造、生物醫(yī)療等領(lǐng)域，被譽(yù)為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。
LASER 是首字母縮寫(xiě)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(shè)備，通過(guò)激發(fā)原子或者分子，從而發(fā)射和增強(qiáng)特定波長(zhǎng)的光。
LASER全稱
接下來(lái)就是大佬登場(chǎng)了，如下圖，Albert Einstein、Charles Townes、Theodore Maiman，愛(ài)因斯坦提出了“受激輻射”理論（一個(gè)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(chǔ)，如圖3，最牛逼的大佬就是實(shí)驗(yàn)還沒(méi)做出來(lái)，就預(yù)測(cè)了其理論。中間這位Charles Townes 1954年首次用實(shí)驗(yàn)證明愛(ài)因斯坦理論的科學(xué)家，但他做的是微波發(fā)射器，微波的波長(zhǎng)比光要長(zhǎng)，難度要低一點(diǎn)。1960年，Theodore Maima發(fā)明了第一個(gè)激光發(fā)射器。
值得一提的是，1961年，在王大珩領(lǐng)導(dǎo)的長(zhǎng)春光機(jī)所誕生了中國(guó)第一臺(tái)激光器。可見(jiàn)中國(guó)在建國(guó)初時(shí)光學(xué)技術(shù)是很領(lǐng)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(zhǎng)的波。類似通信領(lǐng)域的帶寬（band width）很窄。
白熾燈的線寬很寬，波長(zhǎng)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(guān)的（incoherence），如下圖
（3）能量強(qiáng)
激光束具有高度的方向性，激光筆僅5 mW的功率對(duì)眼睛來(lái)說(shuō)比陽(yáng)光直射更“致盲”（和危險(xiǎn)）。由于其高輻射度，激光束可以投射很遠(yuǎn)的距離或聚焦到非常小的點(diǎn)。精心設(shè)計(jì)的激光器產(chǎn)生的光束只會(huì)以衍射定律規(guī)定的最小量擴(kuò)展（“發(fā)散”）。
激光的基本原理
愛(ài)因斯坦預(yù)測(cè)，被激發(fā)的原子可以通過(guò)一種稱為受激發(fā)射的過(guò)程將儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為光。這個(gè)過(guò)程通常從一個(gè)被激發(fā)的原子通過(guò)自發(fā)發(fā)射產(chǎn)生光子開(kāi)始。當(dāng)這個(gè)光子到達(dá)另一個(gè)被激發(fā)的原子時(shí)，相互作用會(huì)刺激該原子發(fā)射第二個(gè)光子。
這個(gè)過(guò)程有兩個(gè)重要特征。首先，它是乘法的——一個(gè)光子變成兩個(gè)光子。如果這兩個(gè)光子與另外兩個(gè)被激發(fā)的原子相互作用，這將產(chǎn)生總共四個(gè)光子，依此類推。其次，也是最重要的，這兩個(gè)光子具有相同的性質(zhì)：波長(zhǎng)、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(dǎo)致“光學(xué)增益”，這是激光操作的基礎(chǔ)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了各種固相、液相和氣相材料，它們?cè)谶m當(dāng)?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(zhǔn)分子激光器)中，通過(guò)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(duì)于大多數(shù)激光器來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)多次通過(guò)激光介質(zhì)來(lái)進(jìn)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(shí)現(xiàn)的。
激光介質(zhì)(晶體，半導(dǎo)體或封閉在適當(dāng)約束結(jié)構(gòu)中的氣體)沿著諧振器的光軸放置。這個(gè)獨(dú)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(gè)不同的例子是獨(dú)特的長(zhǎng)增益軸是光纖激光器。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
相關(guān)文章
熱門(mén)資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
