激光之所以被譽為神奇的光,是因為它有普通光完全不具備的四大特性。
1.方向性好——普通光源(太陽、白熾燈或熒光燈)向四面八方發光,而激光的發光方向可限制在小于幾個毫弧度立體角內,這就使得在照射方向上的照度提高千萬倍。激光每200千米擴散直徑小于1米,若射到距地球3.8×105km的月球,光束擴散不到2千米,而普通探照燈幾千米外就擴散到幾十米。
應用:激光準直、導向和測距。
2.亮度高——激光是當代最亮的光源,只有氫彈爆炸瞬間強烈的閃光才能與它相比擬。太陽光亮度大約是1.865×109cd/m2,而一臺大功率激光器的輸出光亮度可以高出太陽光的亮度7~14個數量級。
盡管激光的總能量并不一定很大,但由于能量高度集中,很容易在某一微小點處產生高壓和幾萬攝氏度甚至幾百萬攝氏度的高溫。
應用:激光打孔、切割、焊接和激光外科手術。
3.單色性好——光是一種電磁波。光的顏色取決于它的波長。普通光源發出的光通常包含著各種波長,是各種顏色光的混合。太陽光包含紅、登、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的可見光以及紅外光、紫外光等不可見光。
而某種激光的波長只集中在十分窄的光譜波段或頻率范圍內。如氦氖激光的波長為632.8納米,其波長變化范圍不到萬分之一納米。
應用:精密度儀器測量 某些化學反應實驗。
4.相干性好——干涉是波動現象的一種屬性。基于激光具有高方向性和高單色性的特性,它必然會是相干性極好的光。
應用:全息照相。
激光器的類型
在光源中,實現能級粒子數反轉是實現光放大的前提,也就是產生激光的先決條件。要實現粒子數反轉,需借助外來光的力量,使大量原來處于低能級的粒子躍遷到高能級上去,這個過程我們稱之為“激勵”。