可以肯定地说：本世纪最后的伟大发明之一是激光技术。它自一九五八 年问世以来，已经逐步地然而是坚定地渗透到了科研、军事、工业等各个领 域。不是吗？看看我们的周围，你就可以轻易地找到它应用的实例：医院中 的激光诊断及激光治疗机、商店中的条码识别器、办公室中的激光打印机、 把我们与世界各地联结在一起的光纤等等，就是在我们的家中也有它的身影： 激光唱机、激光影碟机。

  人类发明了多种多样的激光器。诸如：气体激光器（He-Ne激光器、CO2 激光器等）、固态晶体激光器（红宝石激光器、钕玻璃激光器等）、离子激光 器（氪离子激光器、氩离子激光器等）、染料激光器（甲酚紫激光器、萤光素 激光器等）、超辐射激光器（氮分子激光器等）以及半导体激光器（***化镓半 导体二极管等）等等。

  在世界的许多地方，几乎所有的商品激光器都在制造业中得到越来越广 泛的应用。CO2激光器的主要用途就是各类工业激光加工设施，作为固态晶 体激光器的Nd: YAG （掺钕钇铝石榴石）激光器的最大应用便是在激光打标 领域。

  我们知道，物质是由原子组成的，而原子是由带正电的原子核和带负电 的核外电子组成的（ ）。每一个电子都沿着自己特定的轨道绕原子核 非常快速地旋转，其旋转半径决定于电子所处的能级。原子吸收能量后，电子的旋 转半径会增加，电子的能级就会提高；原子释放能量后，电子的旋转半径会 减小，电子的能级就会降低。每个能级对应着一个特定的能量。电子所具有 的能量是不连续的，也就是说原子的能级是量子化的。原子只有吸收了两个 能级之间差值的能量才会提高一个能级，电子在能级之间的变动现象称为跃

  迁。同样，当原子跃迁到较低能级时，会释放出两个能级之间差值的能量。 原子的最低能级为E0，高的能级依次为E1、E2、E3、……，高的能级称为 上能级，低的能级为下能级。处在能级 E0的原子称为基态原子，其它能级

  原子能吸收光子来获得能量，当然这个光子一定要有与原子能级差相 等的能量（例如：E1-E0 ）原子只能吸收带有几个能量的光子。光子的能量 决定于光子本身的波长。所以，原子只能吸收几个特定波长的光子。

  为原子的上能级寿命），然后向任意一个方向发射一个光子并返回基态。 这一

  若在激发态原子的附近，恰巧有一个光子经过，这个光子又恰好具有原 子上下能级之差的能量，那么这个原子就非常有可能受到外来光子的激励而发出 一个光子，原子自身则在发射后返回基态。原子的这种因受到外来激励而发 射的情况，称为原子的受激发射（）。原子受激发射所放出的光子与外 来的激励光子在能量、波长、相位等方面完全相同

  对于大量原子的情况，在通常条件下，大多数原子总是分布在基态上， 其余原子总是从低能级到高能级递减分布。这一分布规律就是通常所说的波 尔兹曼分布。在图

  ，纵坐标表示原子的能级，横坐标表示在各能级上 原子的分布数量。如果我们加热这些原子，会使处于上能级的原子数量有所 增加。但不管如何加热这些原子，在原子群达到新的热平衡后，上能级的原 子数量总是少于下能级的原子数量。若我们想办法强迫下能级的原子跃迁到 上能级，而同时保证上能级的原子不很快地发射而返回到下能级，就会人为 地造成粒子数反转。这时再用激励光子去激励上能级原子，使其产生受激

  发射。在受激发射的同时，要设法使下能级的原子持续地跃迁到上能级，以 维持粒子数反转，使受激发射能够持续地进行下去。受激发射所产生的光子 都具有相同的波长、方向及相位，所以受激发射的光是很强的。这就是激光。 激光这个词是从英文原文“ LASER ” 一词翻译过来的，它的完整的英文原文 是 “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ” （光辐射受激

  发射放大），“LASER ”是它的缩写。简单地说：激光器的实质是一个光放大

  在实践中，要想产生激光，就一定要满足两个条件：首先找到可以在一定程度上完成粒 子数反转的工作物质，也就是激光介质；第二要建立一个谐振腔，使某一个 频率的能量源（可以是谐振腔外的，也可以是谐振腔内的）在腔内谐振，在 激光介质中多次往返时，有足够的机会去激励（泵浦）处于粒子数反转状态