激光是在20世紀(jì)60年代初問世的。由于激光具有方向性強(qiáng)、亮度高、單色性好等特點(diǎn)，使其不僅成為一種新穎光源而且還發(fā)展成一種新技術(shù)-激光技術(shù)。該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防軍事、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生及科學(xué)研究等方面。

　　激光器是發(fā)射激光的裝置。按工作物質(zhì)不同可分為固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器和染料激光器等。它們各有各的特點(diǎn)和應(yīng)用場合。

　　由激光器、光學(xué)零件和光電器件所構(gòu)成的激光測(cè)量裝置能將被測(cè)量（如長度、流量、速度等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。因此，廣義上也可將激光測(cè)量裝置稱為激光傳感器。

　　激光的本質(zhì)

　　原子在正常分布狀態(tài)下，多處于穩(wěn)定的低能級(jí)E1狀態(tài)。如果沒有外界的作用，原子可以長期保持這個(gè)狀態(tài)。原子在得到外界能量后，由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷的過程，叫做原子的激發(fā)。原子處于激發(fā)的時(shí)間非常短，處于激發(fā)態(tài)的原子能夠很快地、自發(fā)地從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)上去，同時(shí)輻射出光子，這種發(fā)光叫做原子的自發(fā)輻射，如下圖所示。

　　圖?原子自發(fā)輻射和受激輻射

　　進(jìn)行自發(fā)輻射時(shí)，各個(gè)原子的發(fā)光過程互不相關(guān)。它們輻射光子的傳播方向，以及發(fā)光時(shí)原子由髙能級(jí)向哪一個(gè)能級(jí)躍遷（即發(fā)光的頻率v）等都具有偶然性。因此，原子自發(fā)輻射的光是一系列不同頻率的光子混合。對(duì)于光源的大量原子來說，這些光子的頻率只是服從于一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

　　如果處于高能級(jí)的原子在外界作用影響下，發(fā)射光子躍遷到低能級(jí)上去，這種發(fā)光叫做原子的受激輻射。設(shè)原子有能量為E1和E2的兩個(gè)能級(jí)，而且E2＞E1。當(dāng)原子處于E2能級(jí)上時(shí)，在能量為hv=E2－E1,（h為普郎克常數(shù)，h=6.626×10－34J?S，v為光的頻率）的人射光子影響下，這個(gè)原子可發(fā)生受激輻射，躍遷到E1能級(jí)上去，并發(fā)射出一個(gè)能量為hv=E2－E1的光子，如下圖（b）所示。在受激輻射過程中，發(fā)射光子不僅在能量上（或頻率上）與人射光子相同，它們?cè)谙辔?、振?dòng)方向和發(fā)射方向上也完全一樣。如果這些光子再引起其他原子發(fā)生受激輻射，這些原子所發(fā)射的光子在相位、發(fā)射方向、振動(dòng)方向和頻率上也都和初引起受激輻射的人射光子相同，如下圖（a）所示。這樣，在一個(gè)入射光子影響下，會(huì)引起大量原子的受激輻射，它們所發(fā)射的光子在相位、發(fā)射方向、振動(dòng)方向和頻率上都完全一樣，這一過程也稱光放大。所以在受激發(fā)射時(shí)，原子的發(fā)光過程不再是互不相關(guān)的，而是相互聯(lián)系的。這種光就是激光。

　　光的放大與吸收示意圖

　　另一方面，能量為hv=E2－E1的光子在媒質(zhì)中傳播時(shí)，也可以被處于E1能級(jí)上的粒子所吸收，而使這個(gè)粒子躍遷到巧能級(jí)上去。在此情況下，入射光子被吸收而減少，如上圖（b）所示，這個(gè)過程叫做光的吸收。

　　光的放大和吸收過程往往是同時(shí)進(jìn)行的，總的結(jié)果可以是加強(qiáng)或減弱，這取決于這一對(duì)矛盾中哪一方處于支配地位。

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