摘要：激光是20世纪人类的重大科技发明之一，它对人类的生活产生了广泛而深刻的影响。激光的问世引起了现代光学技术的巨大变革。激光在现代工业、农业、医学、通信、国防、科学研究等方面的应用迅速发展。之所以在短期获得如此大的发展是和它本身的特点分不开的。激光是光的受激辐射，因而它与自发辐射的普通光源不同，具有极好的方向性、极高的光亮度和相干性。研究激光原理就是要研究光的受激辐射是如何在激光器内产生并占据主导地位而抑制自发辐射的。

    而激光的优越性使它在很多场合替代普通光源，最新的研究进展表明，激光器的高效率有望在照明领域作为节能光源取代一般电光源。在激光发明以来的40多年间，继红宝石激光器、化学激光器、原子激光期、离子激光器、半导体激光器和光纤激光器相继问世、。伴随着激光的广泛应用，激光技术也得到了很快的发展和推广，如激光物位计,激光液位计,激光传感器,激光测距仪,激光液位仪,激光物位仪,激光物位开关。激光的稳频、选频，激光光束的变换，激光光学系统设计方法，激光的强度调制和相位调制，调Q技术和锁模技术等都逐渐完善和成熟起来。激光原理和它的各种工应用技术已成为各行各业的科学技术人员都必须掌握的一门高新技术。

关键词：激光；原理；技术；应用

1、引言

   激光有很多特性：首先，激光是单色的，或者说是单频的。有一些激光器可以同时产生不同频率的激光，但是这些激光是互相隔离的，使用时也是分开的。其次，激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的，整束光就好像一个“波列”。再次，激光是高度集中的，也就是说它要走很长的一段距离才会出现分散或者收敛的现象。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到一个崭新的水平。激光已经被运用到工业生产、医疗、环境、军事上，我们的生活也越来越不能离开激光了。要想了解激光，利用激光特性那么就要先了解它的原理。 

2、激光原理

2.1 激光(laser)是指受激辐射产生的光放大，是一种高质量的光源。

    激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。 什么叫做“激辐射”？它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低

能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。

 2.2我们需要先了解以下这些概念

   2.2.1自发辐射

    指高能级的电子在没有外界作用下自发地迁移至低能级，并在跃迁时产生光（电磁波）辐射，辐射光子能量为hv=E2-E1，即两个能级之间的能量差。这种辐射的特点是每一个电子的跃迁是自发的、独立进行的，其过程全无外界的影响，此之间也没有关系。因此它们发出的光子的状态是各不相同的。这样的光相干性差，方向散乱。

2.2.2受激吸收

    受激吸收就是处于低能态的原子吸收外界辐射而跃迁到高能态。电子可通过吸收光子从低能级跃迁到高能级。普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等的发光）都是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。激发的过程是一个“受激吸收”过程。

     2.2.3受激辐射

   受激辐射是指处于高能级的电子在光子的“刺激”或者“感应”下，跃迁到低能级，并辐射出一个和入射光子同样频率的光子。受激辐射的最大特点是由受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原来的光子具有完全相同的状态。它们具有相同的频率，相同的方向，完全无法区分出两者的差异。这样，通过一次受激辐射，一个光子变为两个相同的光子。这意味着光被加强了，或者说光被放大了。这正是产生激光的基本过程。光子射入物质诱发电子从高能级跃迁到低能级，并释放光子。入射光子与释放的光子有相同的波长和相位，此波长对应于两个能级的能量差。一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子。

    2.2.4受激吸收和受激辐射之间的关系

    那么到底原子吸收外来的光子后，是表现为受激吸收呢还是受激辐射呢？

在一个原子体系中，总有些原子处于高能级，有些处于低能级。而自发辐射产生

的光子既可以去刺激高能级的原子使它产生受激辐射，也可能被低能级的原子吸收而造成受激吸收。因此，在光和原子体系的相互作用中，自发辐射、受激辐射和受激吸收总是同时存在的。

如果想获得越来越强的光，也就是说产生越来越多的光子，就必须要使受激辐射

产生的光子多于受激吸收所吸收的光子。怎样才能做到这一点呢？我们知道，光子对于高低能级的原子是一视同仁的。在光子作用下，高能级原子产生受激辐射的机会和低能级的原子产生受激吸收的机会是相同的。这样，是否能得到光的放大就取决于高、低能级的原子数量之比。

    若位于高能态的原子远远多于位于低能态的原子，我们就得到被高度放大的光。但是，在通常热平衡的原子体系中，原子数目按能级的分布服从玻尔兹曼分布规律。因此，位于高能级的原子数总是少于低能级的原子数。在这种情况下，为了得到光的放大，必须到非热平衡的体系中去寻找。