激光的英文“Laser”在我國曾被翻譯成“萊塞”“光激射器”“光受激輻射放大器”等。1964年10月，物理學(xué)家錢學(xué)森建議稱之為“激光”，既反映了“受激輻射”的科學(xué)內(nèi)涵，又表明它是一種很強(qiáng)烈的新光源，得到我國科學(xué)界的一致認(rèn)同并沿用至今。

 

　　1960年，西奧多·梅曼在加利福尼亞州馬里布的休斯研究實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和建造了一臺(tái)小型的激光發(fā)生器。將閃光燈線圈纏繞在指尖大小的紅寶石棒上，產(chǎn)生了第一條激光，從此開啟了激光時(shí)代。

 

　　“超能”的激光

 

　　激光的誕生意味著光學(xué)科學(xué)的一場(chǎng)革命，激光在很大范圍內(nèi)改變了可用的物理量。“普通光源是光的自發(fā)輻射，在向四面八方輻射時(shí)，光線分散到4π球面度的立體角內(nèi)。”中國科學(xué)院光電研究院副研究員王斌告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，其特點(diǎn)是多波長(zhǎng)、任意方向和不相干。

 

　　而激光是光的受激輻射，其單色性、方向性和相干性都較普通光源好，亮度也高，基本沿某一條直線傳播，通常發(fā)散角限制在10-6球面度量級(jí)的立體角內(nèi)。

 

　　據(jù)王斌介紹，激光器發(fā)出的激光發(fā)射角很小，接近于一毫弧度，只有一般探照燈發(fā)射角的一百萬分之一。即使將其發(fā)射到幾千米以外，光束的直徑也不過增加幾厘米。因此輸出的能量集中在很小的范圍里。

 

　　除此之外，激光還具有很好的單色性，是普通光源完全達(dá)不到的。在激光出現(xiàn)之前，以同位素86Kr燈的單色性最好，譜線寬度為10~4nm的量級(jí)，而最普通的氦氖激光器所輸出的紅色激光（632.8nm）的譜線寬度達(dá)到10~8nm的數(shù)量級(jí)。現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用可以使譜線寬度縮到更小的范圍。

 

　　能量密度方面，激光的亮度是普通光源的上百萬倍。與太陽光比，一支功率僅為1毫瓦的氦氖激光器的亮度比太陽光強(qiáng)100倍；而一臺(tái)巨型脈沖固體激光器的亮度可比太陽亮度高100億倍。

 

　　激光應(yīng)用技術(shù)

 

　　21世紀(jì)已進(jìn)入光電子時(shí)代，激光的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用將極大改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活。激光加工因?qū)崿F(xiàn)了光、機(jī)、電技術(shù)的結(jié)合，作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)，目前正處于向傳統(tǒng)制造技術(shù)工藝過程積極滲透的階段。如今已廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、材料加工、醫(yī)學(xué)、軍事、航空、科學(xué)研究等諸多方面。

 

　　激光武器。軍事機(jī)構(gòu)和小說家目睹了射線槍從漫畫書里的虛構(gòu)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的過程，所以他們?cè)诩す鈩倓偙话l(fā)明時(shí)，就看到了激光作為武器的潛力。“1964年，007電影《金手指》中大反派‘金手指’奧瑞克威脅邦德，要用激光將他鋸成兩半——這在當(dāng)時(shí)，還是純粹的幻想。”王斌表示。

 

　　不過現(xiàn)在，激光技術(shù)在軍事中的應(yīng)用，不僅可以提高現(xiàn)有常規(guī)武器的命中率，而且可為軍隊(duì)提供新型戰(zhàn)術(shù)武器，從而大大增強(qiáng)軍隊(duì)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作戰(zhàn)能力，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及制導(dǎo)、雷達(dá)、測(cè)距、通信、模擬、偵查、告警、對(duì)抗等方面，受到各大軍事強(qiáng)國的重視，未來有望成為軍事技術(shù)最活躍的一個(gè)領(lǐng)域。

 

　　三維激光。全息技術(shù)發(fā)明于1948年，以提高電子顯微鏡的分辨率，但埃米特·利斯和朱瑞思·烏帕特尼克斯在1964年使用激光對(duì)全息技術(shù)進(jìn)行了徹底改造，發(fā)明了第一個(gè)不需特制眼鏡就能看到的三維圖像。

 

　　“他們用分裂的激光光束將全息圖記錄在感光片上，其中一束激光先被反射到被攝物體上，然后再與另一束會(huì)合，在感光片上成像。用一束與成像時(shí)相同方向的激光照射感光片，就會(huì)在觀看者眼前產(chǎn)生一幅逼真的三維圖像。”王斌講述道。

 

　　夢(mèng)幻激光?，F(xiàn)在每逢重要慶典，激光秀都是烘托氣氛的絕佳利器。不過剛開始時(shí)，激光的色彩是相當(dāng)有限的：氦氖激光器和紅寶石發(fā)出紅光，其他激光器則產(chǎn)生不可見的紅外光。

 

　　第一次實(shí)現(xiàn)七彩激光的是離子激光器，它通過在氬或氪中的高壓放電產(chǎn)生激光。氬氣產(chǎn)生藍(lán)色和綠色的光，氪產(chǎn)生其他幾種顏色，兩種氣體的混合可以產(chǎn)生整個(gè)可見光譜中的顏色。激光秀就此誕生。

 

　　無盡的刀片。“在工業(yè)上，激光被用來作為鋸和鉆頭，而且它永遠(yuǎn)不會(huì)變鈍。”王斌如此形象地比喻激光加工技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用。激光的空間控制性和時(shí)間控制性都很好，對(duì)加工對(duì)象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大，特別適用于自動(dòng)化加工。激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)結(jié)合可構(gòu)成高效自動(dòng)化加工設(shè)備，已成為企業(yè)實(shí)行適時(shí)生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。

 

　　激光第一次作此用途是加工硬度很高的材料，如鉆石，或非常柔軟的材料，例如嬰兒奶瓶的奶嘴。低功率激光可以切割和焊接塑料；高功率激光可以切割和焊接金屬。早期的工業(yè)激光器，必須非常龐大才能提供足夠的能量，但新的固態(tài)激光器卻令人吃驚的小巧：如今一段細(xì)光纖或幾分之一毫米厚、撲克牌大小的盤片就能產(chǎn)生千瓦級(jí)的能量，足以切開幾厘米厚的金屬片。激光加工技術(shù)具有無接觸、不需要工具和模具、清潔、高效、便于實(shí)行數(shù)控、可進(jìn)行特殊加工等優(yōu)點(diǎn)，隨著該技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善，人們將能對(duì)工藝的自動(dòng)化和工作效率提出更高的要求。

 

　　激光外科手術(shù)。“激光在醫(yī)學(xué)上的首次成功應(yīng)用是進(jìn)行眼內(nèi)手術(shù)，但是不需要切開眼球。”王斌介紹道，早在1962年，一臺(tái)紅寶石激光器將病人脫落的視網(wǎng)膜與眼球重新連接，使他恢復(fù)了視力。更大的成功在1968年，外科醫(yī)生弗朗西斯·萊斯佩朗斯和貝爾實(shí)驗(yàn)室的工程師使用氬離子激光器破壞異常的血管，以避免這些血管在視網(wǎng)膜中擴(kuò)散，致使糖尿病人失明。這種治療方法已經(jīng)挽救了數(shù)百萬人的視力。如今，激光也被用來切割角膜，以矯正視力，或者使胎記和刺青褪色。

 

　　如今，激光治療幾乎遍及眼科、皮膚科、婦科、肛腸科及上消化道、泌尿科、心血管、骨科、牙科等專科。有的激光技術(shù)已經(jīng)作為常規(guī)治療手段。大多數(shù)激光治療療程短，患者無痛苦或痛苦少，操作方便，花費(fèi)節(jié)省，受到廣大患者和醫(yī)生的歡迎。

 

　　未來激光技術(shù)：普及、提高、交叉

 

　　我國新型強(qiáng)激光研究的開創(chuàng)者之一、中國工程院院士杜祥琬曾在“激光誕生50周年紀(jì)念大會(huì)”上說，未來激光技術(shù)將圍繞普及、提高、交叉加快發(fā)展。

 

　　杜祥琬在題為《激光五十年的幾點(diǎn)啟示》的發(fā)言中談到，未來激光技術(shù)將圍繞普及、提高、交叉三個(gè)方面加快發(fā)展。首先，在更多、更廣的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，從硬X射線到太赫茲的整個(gè)光波段，隨著各種激光器及相關(guān)技術(shù)研發(fā)的成熟和商品化，激光在科學(xué)研究、人民生活、國民經(jīng)濟(jì)等方面都會(huì)有新的成就。其次，激光將躍上更新更高的臺(tái)階，在功率提升、波長(zhǎng)延伸、能量與速遞增長(zhǎng)等方面創(chuàng)新研發(fā)水平。另外，激光技術(shù)將在物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的交叉學(xué)科應(yīng)用，成為科技前沿發(fā)展的“銳器”。

 

　　隨著2014年工業(yè)4.0概念的提出，激光行業(yè)的自動(dòng)化已成為大勢(shì)所趨，機(jī)器代替人將成為激光企業(yè)下一個(gè)發(fā)力點(diǎn)。此外，光纖激光器以及激光結(jié)合光纖技術(shù)仍將成為激光行業(yè)的熱點(diǎn)話題。