激光技术基础：激光的四大特性与历史发展

本文介绍了激光的四个基本特点，即方向性好、单色性好、相干性好和高亮度，并概述了激光的发展历史、基本原理和应用。 激光是一种独特的光，它的名称“激光”源于英文“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”，意为“受激辐射放大产生的光”。这个术语是由中国科学家钱学森在1964年提出的，而在国际上，它还有其他称呼，如“莱塞”、“光激射器”和“光受激辐射放大器”。激光的诞生并非自然存在的现象，而是基于科学理论的预言和实验实现，因此它属于科学发明。 激光的诞生源于19世纪电磁波研究的积累，尤其是1905年爱因斯坦提出的光量子和光电效应理论，以及1916年他提出的受激辐射概念。这些理论为激光器的发明奠定了基础。1954年，第一台微波激射器（Maser）的研制成功标志着向激光器迈进了一步。1958年，汤斯、肖洛等人提出了激光的概念，而1960年，梅曼成功研制出第一台红宝石激光器，贾万等人则开发了氦氖激光器。中国也在1961年研制出了第一台激光器。 激光的四个基本特点使其在众多领域具有广泛的应用： 1. **方向性好**：激光的光束非常集中，几乎呈直线传播，这使得它在远距离传输时损失极小，适合用于精确测量和通信。 2. **单色性好**：激光的光谱宽度极窄，意味着它的颜色非常纯，这一特性在光学精密实验、光谱分析和光纤通信中至关重要。 3. **相干性好**：激光的相干性极高，意味着其光波具有很好的同步性，可以产生强烈的干涉和衍射效应，这在光学干涉测量、全息技术和光学存储中非常有用。 4. **高亮度**：激光的亮度远高于普通光源，能够提供高能量密度，适用于切割、焊接、打孔和医学治疗等领域。 激光器的种类繁多，包括固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器、化学激光器和自由电子激光器等，它们在功率、工作模式和波长上有很大差异，满足了不同应用场景的需求。自1960年代激光技术诞生以来，它已经渗透到科研、工业、医疗、通信、军事等多个领域，成为20世纪最重要的科学发明之一。