激光原理

在許許多多的光源之中，有一個尤為突出：激光光束。激光是“受激輻射的光放大”的縮寫。因此，嚴格來講，激光這個單詞描述的是一個物理過程。光不再是激發態原子或者分子自發隨機的輻射的，而是，原子或者分子受到激發，或者泵浦，產生了輻射。

受激輻射：那么它是如何工作的？ 當一個光子打到一個激發態的原子時，它會激發一個電子下降到一個低能級，因此輻射出另一個光子。要是這種情況發生，入射光子必須有著確切的正好的能量。這個能量必須和原子的受激能級和較低能級的能量差一致。因此，受激輻射是一個共振過程。受激輻射后，兩個光子一起向前傳播。新的光子和第一個光子有些相同的頻率，相位并且和它的運動方向一致。

在輻射過程前后，觀察者會注意到光束變得稠密了。輻射前，僅有一個光子，現在有了一起傳輸的同樣類型的兩個光子。當這些光子打到其他激發態的原子，他們會激發其他光子的釋放，光束進一步放大。基于光放大的方式，激光也被認為是光學放大器。

是什么讓激光如此特殊?

激光的特殊性質使它如此的成功。事實上，現在很難想象沒有激光的世界會是怎么樣的。這些性質和傳統的光源有很大的區別。激光是單色，相干的，單方向的。這些性質決定了激光可以有些及其廣泛的應用。

單色性：  激光束中所有的光子有著相同的波長。波長由物質輻射激光過程中能量的轉移決定。單色光主要用于和干涉相關的應用。這些應用包括CD播放器或者測量儀器。

相干性：所有光子都是相同的，或者相互步調一致。所有有著相關一致關系的波列。構成了想干的激光。想干涉效應用于技術應用時想干性扮演著重要的角色。CD播放器或者測量技術也是不錯的列子。

單一方向：光子有著相同的方向并且相互平行移動。結果，激光形成了緊密的光束而且發散很小。這使得控制激光束并讓全部能量聚焦到極小的點上尤為容易。這在材料加工上特別容易。