什麼是鐳射

鐳射的最初的中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是"通過受激發射光擴大"。鐳射的英文全名已經完全表達了製造鐳射的主要過程。1964年按照我國著名科學家錢學森建議將“光受激發射”改稱“鐳射”。 鐳射是20世紀以來，繼原子能、計算機、半導體之後，人類的又一重大發明，被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”和“奇異的鐳射”。它的亮度為太陽光的100億倍。它的原理早在 1916 年已被著名的物理學家愛因斯坦發現，但要直到 1958 年鐳射才被首次成功製造。鐳射是在有理論準備和生產實踐迫切需要的背景下應運而生的，它一問世，就獲得了異乎尋常的飛快發展，鐳射的發展不僅使古老的光學科學和光學技術獲得了新生，而且導致整個一門新興產業的出現。鐳射可使人們有效地利用前所未有的先進方法和手段，去獲得空前的效益和成果，從而促進了生產力的發展。[編輯本段]【鐳射產生】 若原子或分子等微觀粒子具有高能級E2和低能級E1,E2和E1能級上的布居數密度為N2和N1，在兩能級間存在著自發發射躍遷、受激發射躍遷和受激吸收躍遷等三種過程。受激發射躍遷所產生的受激發射光，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激發下產生的受激發射光是相干的。受激發射躍遷機率和受激吸收躍遷機率均正比於入射輻射場的單色能量密度。當兩個能級的統計權重相等時，兩種過程的機率相等。在熱平衡情況下N2＜N1，所以自發吸收躍遷佔優勢，光通過物質時通常因受激吸收而衰減。外界能量的激勵可以破壞熱平衡而使N2＞N1,這種狀態稱為粒子數反轉狀態。在這種情況下，受激發射躍遷佔優勢。光通過一段長為l的處於粒子數反轉狀態的鐳射工作物質(啟用物質)後，光強增大eGl倍。G為正比於(N2-N1)的係數，稱為增益係數，其大小還與鐳射工作物質的性質和光波頻率有關。一段啟用物質就是一個鐳射放大器。 如果，把一段啟用物質放在兩個互相平行的反射鏡（其中至少有一個是部分透射的）構成的光學諧振腔中（圖1），處於高能級的粒子會產生各種方向的自發發射。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往返傳播,當它在鐳射物質中傳播時，光強不斷增長。如果諧振腔內單程小訊號增益G0l大於單程損耗δ(G0l是小訊號增益係數)，則可產生自激振盪。原子的運動狀態可以分為不同的能級，當原子從高能級向低能級躍遷時，會釋放出相應能量的光子（所謂自發輻射）。同樣的，當一個光子入射到一個能級系統併為之吸收的話，會導致原子從低能級向高能級躍遷（所謂受激吸收）；然後，部分躍遷到高能級的原子又會躍遷到低能級並釋放出光子（所謂受激輻射）。這些運動不是孤立的，而往往是同時進行的。當我們創造一種條件，譬如採用適當的媒質、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，那麼總體而言，就會有光子射出，從而產生鐳射。