激光器都有哪些类型，根据原理的不同？

激光器的种类

1. 气体激光器

在气体激光器中，最常见的是氦氖激光器。世界上第一台氦氖激光器是继第一台红宝石激光器之后不久，于1960年在美国贝尔实验室里由伊朗物理学家贾万制成的。由于氦氖激光器发出的光束方向性和单色性好，可以连续工作，所以这种激光器是当今使用最多的激光器，主要用在全息照相的精密测量、准直定位上。

气体激光器中另一种典型代表是氩离子激光器。它可以发出鲜艳的蓝绿色光，可连续工作，输出功率达100多瓦。这种激光器是在可见光区域内输出功率最高的一种激光器。由于它发出的激光是蓝绿色的，所以在眼科上用得最多，因为人眼对蓝绿色的反应很灵敏，眼底视网膜上的血红素、叶黄素能吸收绿光。因此，用氩离子激光器进行眼科手术时，能迅速形成局部加热，将视网膜上蛋白质变成凝胶状态，它是焊接视网膜的理想光源。氩离子激光器发出的蓝绿色激光还能深入海水层，而不被海水吸收，因而可广泛用于水下勘测作业。

2. 液体、化学和半导体激光器

液体激光器也称染料激光器，因为这类激光器的激活物质是某些有机染料溶解在乙醇、甲醇或水等液体中形成的溶液。为了激发它们发射出激光，一般采用高速闪光灯作激光源，或者由其他激光器发出很短的光脉冲。液体激光器发出的激光对于光谱分析、激光化学和其他科学研究，具有重要的意义。

化学激光器是用化学反应来产生激光的。如氟原子和氢原子发生化学反应时，能生成处于激发状态的氟化氢分子。这样，当两种气体迅速混合后，便能产生激光，因此不需要别的能量，就能直接从化学反应中获得很强大的光能。这类激光器比较适合于野外工作，或用于军事目的，令人畏惧的死光武器就是应用化学激光器的一项成果。

在当今的激光器中，还有一些是用半导体制成的。它们叫砷化镓半导体激光器，体积只有火柴盒大小，这是一种微型激光器，输出波长为人眼看不见的红外线，在0.8～0.9微米之间。由于这种激光器体积小，结构简单，只要通以适当强度的电流就有激光射出，再加上输出波长在红外线光范围内，所以保密性特别强，很适合用在飞机、军舰和坦克上。

3. 固体激光器

前面所提到的红宝石激光器就是固体激光器的一种。早期的红宝石激光器是采用普通光源作为激发源。现在生产的红宝石激光器已经开发出许多新产品，种类也增多。此外，激励的方式也分为好几种，除了光激励外，还有放电激励、热激励和化学激励等。

固体激光器中常用的还有钇铝石榴石激光器，它的工作物质是氧化铝和氧化钇合成的晶体，并掺有氧化钕。激光是由晶体中的钕离子放出，是人眼看不见的红外光，可以连续工作，也可以脉冲方式工作。由于这种激光器输出功率比较大，不仅在军事上有用，也可广泛用于工业上。此外，钇铝石榴石激光器或液体激光器中的染料激光器，对治疗白内障和青光眼十分有效。

4. “隐身”和“变色”激光器

另外还有两种较为特殊的激光器。一种是二氧化碳激光器，可称“隐身人”，因为它发出的激光波长为10.6微米，“身”处红外区，肉眼不能觉察，它的工作方式有连续、脉冲两种。连接方式产生的激光功率可达20千瓦以上。脉冲方式产生的波长10.6微米激光也是最强大的一种激光。人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光武器和核聚变研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支长1米左右的放电管。它的一端贴上镀金反射镜片，另一端贴一块能让10.6微米红外光通过的锗平面镜片作为红外激光输出镜。一般的玻璃镜片不让这种红外光通过，所以个能做输出镜。放电管放电时发出粉红色的自发辐射光，它产生的激光是看不见的，在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。做实验时，一不小心就会把自己的衣服烧坏，裸露的皮肤碰到了也要烧伤，所以这种激光器上都贴着“危险”的标记， *** 作时要特别留神。

5.近红外光谱仪

近红外光谱仪专为满足实际应用的挑战而设计的，具有卓越的性能、长期稳定性、结构紧凑和超低功耗的优点。

二氧化碳激光器形式很多。放电管最长的达200多米，要占据很大的场地。科学家想出办法，将笔直的放电管弯成来回转折的形状，或是把放电管叠起来安装，将它们的实际长度压缩到20米左右；为了使激光器的光路不受振动的影响，整个器件安放在地下室粗大的管道内。后来发明的一种称为横向流动的二氧化碳激光器，长度缩到只有一张大办公桌那样长短，能射出几千瓦功率的激光。这样的激光器已被许多汽车拖拉机厂用来加工大型零件。输出功率更大的一种二氧化碳激光器结构像大型喷气发动机，开动起来声音响得吓人，它能产生上百万瓦的连续激光，是连续方式发射激光中的最强者。最初的激光打坦克靶实验，用的就是这种激光器。它是科学家把空气动力学和激光科学相结合而制造出来的。

以脉冲方式发射的二氧化碳激光器也有很多种，在科研和工业中用途极广。如果按每一脉冲发出的能量大小作比较，那么，脉冲二氧化碳激光器又是脉冲激光器中的最强者。

这里，我们要回到激光先驱者汤斯曾经研究过的问题上来，谈一谈毫米波的产生。随着激光技术的发展，许多科学家对这一难题又发起了进攻：采用放电或利用强大的二氧化碳激光作为激励源去激发氟甲烷、氨等气体分子，一步步地把发射出来的激光波长延长，扩展。开始达几十微米，后来达几百微米，也就是亚毫米波了。本世纪60年代中期到70年代中期，随着微波技术的发展，科学家根据激光的原理和方法产生了毫米波。这样，从光波到微波之间的空白地带便被不断发现的新红外激光填补了。

从研究中，科学家发现毫米波很有实用价值：大气对它的吸收率很小、阻碍它传播的影响也小，可以用它来作为新的大气通讯工具。

另一种比较特殊、新颖的激光器，可以形象地称它为“变色龙”。它不是龙，但确实能变色；只要转动一个激光器上的旋钮，就可以获得红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜色的激光。

难道染料跟激光器也有关系吗？一点也不错。这种激光器的工作物质确实就是染料，如碳花青、若丹明和香豆素等等。科学家至今还没有弄清楚这些染料的分子能级和原子结构，只知道它们与气体工作物质的气体原子、离子结构不一样；气体产生的激光有明确的波长，而染料产生的激光，波长范围较广，或者说有多种色彩。染料激光器的光学谐振腔中装有一个称为光栅的光学元件。通过它可以根据需要选择激光的色彩，就像从收音机里选听不同频率的无线电台广播一样。

染料激光器的激励源是光泵，可以用脉冲氙灯，也可以用氮分子激光器发出的激光。用一种颜色的激光作光泵，结果能产生其他颜色的激光可以说是染料激光器的特点之一。

这种根据需要可以随时改变产生激光的波长的激光器，主要用于光谱学研究；许多物质会有选择地吸收某些波长的光，产生共振现象。科学家用这些现象分析物质，了解材料结构；还用这些激光器来产生新的激光，研究一些奇异的光学和光谱学现象。

激光（Laser），它指通过受激辐射放大和必要的反馈，产生准直、单色、相干的光束的过程及仪器。而基本上，产生激光需要"共振腔"(resonator)、"增益介质"(gain medium)以及"激发来源"(pumping source)这三个要素。

原理

原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。

分类

根据产生激光的媒质，可以把激光器分为液体激光器、气体激光器和固体激光器等。而现在最常见的半导体激光器算是固体激光器的一种。

构成

激光器大多由激励系统、激光物质和光学谐振腔三部分组成。激励系统就是产生光能、电能或化学能的装置。目前使用的激励手段，主要有光照、通电或化学反应等。激光物质是能够产生激光的物质，如红宝石、铍玻璃、氖气、半导体、有机染料等。光学谐振控的作用，是用来加强输出激光的亮度，调节和选定激光的波长和方向等。

应用

激光应用很广泛，主要有 fiber communication, 激光测距、激光切割、激光武器、激光唱片等等

历史

1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将内光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光。他们为此发现了重要论文。

肖洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷提出各种实验方案，但都未获成功。1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。

1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一台激光器由诞生，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激在红宝石色水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。

前苏联科学家H.Γ.巴索夫于1960年发明了半导体激光器。半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。其特点是：尺寸小，耦合效率高，响应速度快，波长和尺寸与光纤尺寸适配，可直接调制，相干性好。

（l）激光通信

用光传递信息，在今天十分普遍。比如，舰船用灯语通信，交通灯用红、黄、绿三色调度。但是所有这些用普通光传递信息的方式，都只能局限在短距离内。要想把信息通过光直接传递到遥远的地方，就不能用普通光，而只能动用激光。

那么如何传递激光呢？我们知道，电是可以沿着铜线输送的，但光是不能沿着普通金属线输送的。为此，科学家们研制出来一种能够传输光的细丝，叫作光导纤维，简称光纤。光纤是用特种玻璃材料制成的，直径比人的头发丝还要细，通常为50～150 微米，而且非常柔软。

实际上，光纤的内芯是高折射率的透明光学玻璃，而外面的包皮层则是用低折射率的玻璃或塑料制成。这样的结构，一方面能使光沿着内芯折射前进，就像水在自来水管里往前流动，电在导线中往前传输一样，即使千绕百折也没有什么影响。另一方面，低折射率的包皮层又能阻止光外泄，就像水管不会渗水，电线的绝缘层不会导电一样。

光导纤维的出现解决了传递光的途径，但并不是说有了它就可以把任何光都能传送到很远很远的地方去。只有亮度高、颜色纯、方向性好的激光，才是传递信息最理想的光源，它从光纤的一端输入后，几乎没有什么损失又从另一端输出。因此，光通信实质上就是激光通信，它具有容量大、质量高、材料来源广、保密性强、经久耐用等优点，被科学家们誉为通信领域的一场革命，是技术革命中最辉煌的成果之一。

激光通信先进在哪里？激光通信的优点首先是容量大。它的容量有多大呢？当我们平时打电话时，讲着讲着有时会串进来不相干的说话声。这种打架现象是由于一对电话线上只能通过一路电话，如果另外串进来一路电话，正常的通话双方就会受到干扰。假如有10对人同时用一对电话线通话，就等于20个人同时讲话，那就根本无法通话了。为了解决这个问题，就必须采用载波等方法，使各路电话分别处在各个频段上。由于普通电话的频率范围为300～400赫，而在一对电话线上最高频率只有1500千赫，所以在一对电话线上只能同时通过十几路电话。显然，这样的电信容量是远远不能满足当今信息社会的要求的。

如果我们把普通电话的传输信息量比作是小推车的话，那么激光通信则是汽车。由于激光的频率要比无线电波高得多，所以激光通信的信息容量要比电气通信大10亿倍。一根比头发丝还细的光纤就可以传输几万路电话或几千路电视节目。由20根光纤组成的光缆只有一支铅笔那样粗细，每天可以通话76200人次。相比之下，由1800根铜线组成的电缆，直径约7.6厘米，但每天却只能通话900人次。

尤其令人惊讶的是，光纤通信特别适合于电视、图像和数字的传递。据报道，一对光纤可在一分种内传递全套《大英百科全书》。

此外，制造光导纤维的材料是地球上到处都有的砂子——石英，只要几克石英就能制造出1千米长的光纤。这样，不仅原材料取之不尽、用之不竭，还可以大大节约铜和铝材。正因为如此，目前世界上发达国家都在竞相研究激光通信。于是激光通信成了争相发展的宠儿。

在通信技术史上，光纤通信技术的发展之快是前所未有的。拿通信技术史上的几个里程碑来看，电话从发明到应用，花费了60年左右的时间，并且电话通信至今仍大量、普遍使用。无线电技术（例如电报）从发明到应用也花了30年左右时间。电视技术虽然发展较快，但仍然孕育了约14年。而激光通信，从第一根低损耗光导纤维的诞生到应用，总共只有5年时间。现在激光通信不仅应用广泛，而且形成了巨大的光纤市场。

1977年5月，美国有一家大公司叫电报电话公司，它在芝加哥市内的两个电话局之间，敷设了世界上第一条短距离的光导纤维通信线路，此后在全美国近百个地方建立了总长几百千米的短距离激光通信线路。这就意味着在短距离内，激光通信已开始取代普通的电气通信。到了1983年，美国纽约到波士顿之间长达600千米的光导纤维通信已投入使用。

紧跟在美国后面的是日本。1984年，日本完成了从北海道的札幌至九州福冈的长距离光导纤维通信干线，全长达2800千米，中间联结着30多个城市。1993年12月，中国和日本之间横跨东海的光纤电缆已铺设成功。日本和美国之间横跨太平洋的长达1万千米的海底光缆也在设计中。

由于光导纤维通信的蓬勃发展，美、日、英、法等工业发达国家相继成立了光导纤维、光缆生产企业。世界上三大著名的光纤光缆公司——美国的西电公司、康宁公司和日本的住友公司，光导纤维产量每年都在12万千米以上。

总之，工业发达国家都已建立了全国性的光纤通信网络，以便彻底替代目前的铜质电线电缆，这项浩大的技术工程估计到2000年可告完成。到那时候，激光通信将给我们这个地球带来巨大变化。例如，足不出户就可以利用光纤网络在家中处理文件或参加一个会议；或者将家中的光纤网络与购物中心相连，如同置身在超级市场一样，坐在家中选购需要的商品，货款只须与电子金融购物系统结算。各地的医疗中心也可以从屏幕上查看病人的病情和化验报告，并据此开出处方单，从而真正做到“秀才不出门，可知天下事”，“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”。

激光和光纤还可以传送图像。首先，要将直径比人头发丝还要细的单根光导纤维组合成纤维束。在传送信息过程中，常用的纤维束有两种：一种叫传光束，另一种叫传像束。传光束的任务是将光从一头传到另一头。传光束结构比较简单，它是由多根单丝胶合在一起，再将其端面抛光、研磨，以便减少光进入光纤时的反射和散射损失，然后在传光束外面套上塑料护套。

由于一根光纤只能传送一个光点，要传送整幅图像就必须将光导纤维一根一根整齐地排列起来，这样组成的光纤束就叫传像束。

在传像束中，全部光纤都排列得整整齐齐，两个端头所处的位置都一一严格对应，一点也不混乱，就像一把整齐的筷子那样。比如，某根光纤的一头在传像束中处于第八排第八列的位置上，那么它的另一头也同样是处于八、八位置上。

传像束在传送图像时，首先将图像分割成网眼状，即一幅图像被无数根光纤分解成无数个像元，然后再传送出去。一根光纤负责传送一个像元，无数根光纤便能将整幅图像传送到另一端。如果要使图像传送得清晰，就要尽可能选用直径较细的光纤，因为光纤越细，在一定的传像束上就能容纳进更多的光束，这样就能传送更多的像元。显然，像元越多，图像就越清晰。

现在应用的传像束由上万根光纤组成，要把这么多光纤整齐地排列起来可不是一件容易的事。排列好后，再用一种叫作环氧树脂的有机粘合剂将两端胶合，使光纤粘结固定，保证两端光纤一一对应。对两个端面还要磨平和抛光。至于中间部分则不必粘牢，而是像二胡的弦那样松散，只须在外面加上保护的塑料套管，这样的传像束既柔软，又可以任意弯曲。

除了传送图像处，传像束还能传送一般的符号或数字，以及放大图像或缩小图像。

如要放大图像，可以将传像束做成一端大、一端小，就像锥体那样。当图像元从小端传到大端时，整幅图像就被放大。反之，如将图像从大端发送到小端，整幅图像就被缩小了。

此外，利用光纤还可以改变图像。如果根据需要有意打乱光导纤维的排列，就可以使出口端的像元并不落在原先对应的点上，而落到主观构思的点上，于是图像就改变了。如果将图像元进口端的光纤做成方形，而将出口端光纤做成圆环形，就能将方形的图像元变成圆环形的像元。

总之，光纤传像束有很大的发展潜力，在未来的光信息处理技术中将日益显示其独特的作用。

（2）材料加工

钻孔、切割、焊接以及淬火，是加工金属材料时最常用的 *** 作。自从引进了激光后，在加工的强度、质量以及范围等方面开创了全新的局面。除了金属材料外，激光还能加工许多非金属材料。

激光钻孔机在激光钻孔机问世之前，对各种机械零件钻孔靠的是电动钻孔机或冲床。但机械钻孔不仅效率低，而且钻出的孔洞表面不够光洁。

激光钻孔的原理，是利用激光束聚集使金属表面焦点温度迅速上升，温升可达每秒l00万度。当热量尚未发散之前，光束就烧熔金属，直至汽化，留下一个个小孔。激光钻孔不受加工材料的硬度和脆性的限制，而且钻孔速度异常快，快到可以在几千分之一秒，乃至几百万分之一秒内钻出小孔。

比如，如果需要在金属薄板上钻出几百个连人眼都难以察觉出来的微孔，用电动钻孔机显然是不能胜任的，但用激光钻孔机却能在1～2秒钟内全部完成。如果用放大镜对这些微孔作一番细查的话，可发现微孔面十分整齐光洁。

激光钻孔还可用来加工手表钻石。它每秒钟可钻 20～30个孔，比机械加工效率高几百倍，而且质量高。同时，激光钻孔与下面我们就要讲到的激光切割一样，加工过程是非接触式的，即不像机械加工那样靠钢钻头逐渐钻透金属材料。因此，激光 *** 作可以在自动化连续加工，或者在超净、真空的特殊环境中发挥作用。

激光切割机知道了激光钻孔的原理，就容易理解激光为什么可以切割金属材料了：只要移动工件或者移动激光束，使钻出的孔洞连边成线，就自然能将材料切割下来了。而且，不论是什么样的材料，如钢板、钛板、陶瓷、石英、橡胶、塑料、皮革、化纤、木材等，激光都如一柄削铁如泥，削木如灰的光剑，而且，切割的边缘非常光洁。

激光焊接机激光之所以能用来焊接，是因为它的功率密度很高。所谓功率密度高，是指在每平方厘米面积上能集中极高的能量。激光的功率密度有多高呢？我们可以作个比较：工厂里通常用于焊接的乙炔火焰能将两块钢板焊在一起，这种火焰的功率密度可以达到每平方厘米1000瓦；氩弧焊设备的功率密度还要高，可以达到每平方厘米10000瓦。但这两种焊接火焰根本无法与激光相比，因为激光的功率密度要比它们高出千万倍。这样高的功率密度不仅可以焊接一般的金属材料，还可以焊接又硬又脆的陶瓷。

激光淬火传统的淬火方法十分简单，先将刀刃烧红，然后骤然浸到冷水里，经过这一热一冷的处理，刀刃的硬度就大为提高。不过，这样淬火显然不太方便，效果也不一定理想。

激光淬火，是用激光扫描刀具或零件上需要淬火的部位，使被扫描区域的温度升高，而未被扫描到的部位仍维持常温。由于金属散热快，激光束刚扫过，这部位的温度就急骤下降。降温越快，硬度也就越高。如果再对扫描过的部位喷速冷剂，就能获得远比普通淬火要理想得多的硬度。

（3）激光照相排版

照相排版实际上是引入了光学摄影原理。用活字排版，必须根据书稿，依样画葫芦地检出各种大小、字体不同的铅字和符号进行排版。而照相排版要简便很多，它是通过排字机上的透镜，来改变字样的大小和形状的。至于用透镜为什么就能改变字样的大小和形状，这实际上就等于我们照“哈哈镜”。

用照相排版时，只需将光源通过透镜把需要的文字和符号，在感光相纸上成像，再经过显影和定影就形成了照相底片。然后，只要像印照片那样印刷就行。

照相排版可使用两种光源，刚才讲的是普通光源，相比之下，激光排版省时省力。由于激光亮度高，颜色浅，可以大大改善图像的清晰度，印出来的书质量自然就高。它的原理是怎样的呢？首先通过计算机把文字变成一个个点，然后用点来控制激光扫描感光底片，才真正拍摄出全息照相。

全息照相与立体照相是两回事。尽管立体彩色照片看上去色彩鲜艳、层次分明，富有立体感，但它总归仍是单面图像，再好的立体照也代替不了真实的实物。比如，一个正方形木块的立体照，不论我们怎样改变观察角度，只能看到照片上的那个画面，但全息照就不同了，我们只要改变一下观察角度，就可以看到这个正方块的六个方面。因为全息技术能将物体的全部几何特征信息都记录在底片上，这也是全息照相最重要的一个特点。

全息照相的第二个重要特点是，能以一斑而知全豹。当全息照被损坏，即使是大半损坏的情况下，我们仍然可以从剩下的那一小半上看到这张全息照上原有物体的全貌。这对于普通照片来说就不行，即使是损失一只角，那只角上的画面也就看不到了。

全息照的第三个特点是，在一张全息底片上可以分层记录多幅全息照，而且在它们显示画面时不会互相干扰。正是这种分层记录，使得全息照能够存储巨大的信息量。激光全息照的底片，可以是特种玻璃，也可以是乳胶、晶体或热塑等。一块小小的特种玻璃，可以把一个大型图书馆里的上百万册藏书内容全部存储进去。全息照相的用途日益广泛。

全息照相可以将珍贵的历史文物记录下来，万一有文物古迹遭到严重破坏，即使荡然无存，我们仍然可以根据全息照相重建。比如像北京圆明园那样的名胜，当年被八国联军焚毁，现在虽然打算重建，因为不知道原来的整个面貌，就难以完全恢复。如果全息照相提早100年发明的话，事情就好办了。

全息照相在工业上还可以用作无损检测。什么是无损检测呢？就是说，用激光全息技术既可以检查出产品有没有微小的毛病，又一点也不会损伤这些产品。

更令人感兴趣的是，目前全息照相还被用来拍摄全息电影和电视，不久观众会看到真实生活的图像画面了。即用激光“撞”击底片上的感光涂料，留下无数个对应的点，这些点经显影、定影后就重新变成文字或图像。这里，激光束相当于电子束，感光底片相当于电视机荧屏。接下来，用载有文字和图像的底片就可以去印书报杂志了。彩色电视机之所以能显示红、绿、蓝三色，是由于荧屏上涂有三色荧光粉，它们在电子撞击下会显出三种颜色。而激光照相排版也可以采用类似的原理，印刷出优美的彩色画面来。

（4）激光在医学上的应用

激光应用在医疗器械领域的成果是很多的，它可以扮演钻头、手术刀、焊q等多种角色。

焊q和钻头在眼科，激光主要是用来治疗视网膜剥离。视网膜剥离是一种很棘手的疾病，患者的视网膜与眼球内壁脱开，无法产生视觉。在激光没有问世之前，病人恐怕难免失明的苦难。

现在，医生可以用激光器对准病人眼底，使激光器发射出一束激光，通过加热使视网膜重新与眼球内壁合在一起。整个过程要不了几分钟，激光束就像焊q一样，将病人的视网膜焊接好了。

除了焊接外，激光这把焊q也可以用于切割。

白内障是老年人的常见病。病人的眼球前部的凸透镜——晶状体，由原来透明的d性体渐渐变得混浊无d性，光线就不能通过晶状体，落到眼底的视网膜上，病人逐渐看不见东西。治疗白内障的传统办法是，将眼球前部切开一条口子，然后从小口子中伸进一根细金属针。这根金属针温度极低，将浑浊的晶状体冻得粘在针上，然后一起从小口子中带出，显然，整个手术比较麻烦。

如果用医用激光器来治疗，不仅方便，而且效果好。只要将激光束对准眼球内晶状体的前表面或后表面发射，就可以迅速切除掉晶状体表面的混沌膜。

在牙科，激光可以代替牙钻。根据世界卫生组织统计，儿童的龋齿发病率是相当高的，大约达到75％。用激光治牙，病人几乎没有不舒服的感觉，而且只要不发炎，一次治疗就能解决问题。牙科激光器是激光器中的小弟弟，它的功率很小，只有3瓦，相当于一支节能灯，几乎不产生热量。它的发射端实际上是像头发丝那么细的光导纤维。

治疗时，只须将光纤发射端接近龋齿灶，发出激光束，龋处组织会分解，然后用清水冲洗掉。如果龋齿仅是浅度的牙珐琅质受损，激光束会将受损处的细微孔隙一一封死，这样便可以阻止乳酸腐蚀牙本质。如果已出现了龋孔，用激光束钻孔、清洗后，即可将人造珐琅质材料填入空洞中，再用激光加热接合处，使人造珐琅质材料与牙珐琅质融为一体。激光治牙不仅无痛、迅速，而且治疗后的效果也好。

激光手术刀如果要使用激光刀给病人的膀胱、心脏、肝脏、胃、肠等重要内脏动手术，难度就大了。激光怎么能进入到人的内脏里去呢？这就要靠医生手中的一件宝贝了，这件宝贝就是激光纤维内窥镜。

所谓内窥镜，是医生用来插到人体内直接观察器官的光学装置。但通常的内窥镜体积比较大，也比较粗糙，只能从病人口腔沿食道插到胃里观察。插胃是十分难受的，病人会感到很痛苦。激光纤维内窥镜则完全不同。用光导纤维做成的内窥镜又软、又细、又能弯曲，当它插入病人胃里时，不会有痛苦。除了胃，光纤内窥镜还能进入其他重要的脏器内。激光纤维内窥镜一方面可用来检查病人的脏器是否有病变，更主要的是可以将激光能量输入体内脏器中，对病变组织进行照射，也即加以切除，起到手术刀的作用。而且，用激光刀切割，伤口能自动止血，不需要结扎出血点，大大缩短了手术时间，伤口也不会发炎。如果用激光刀切除恶性肿瘤，还可以防止癌细胞扩散呢。

（5）激光武器

激光导d在海湾战争中，以美国为首的多国部队向伊拉克境内发动大规模空袭，摧毁伊拉克的许多重要军事目标。最后，这场战争以伊拉克的失败而告终。有人说，海湾战争是一场先进武器的较量，这话确有道理。

美国的飞机上装有激光瞄准器，它能发射出红外激光。当一架担任侦察任务的飞机在空中发现地面目标时，就边在空中盘旋，边用激光瞄准器不断地向目标发射激光束。这种激光束实际上起着向导的作用。这时，担任攻击任务的另一些飞机就随后飞来，向目标扔下激光制导导d。这些激光制导导d上装有自动跟踪系统。这种自动跟踪系统等于导d的眼睛，当导d扑向目标时，它能根据从目标上反射回来的向导激光，不断地修正飞行中的航向，从而准确无误地击中目标。

其实，这类激光制导导d，早在70年代，美国在越南战场上就使用过。现在不仅有空对地导d，而且有地对地、空对空、地对空等多种激光导d。

今天，人们已能够将无线电搜索雷达、激光雷达结合起来，组成作战系统。比如，当无线电雷达发现空中目标（敌机或导d）后，就可以将目标的高度、方位和速度准确测量出来。只要目标进入一定范围内，激光雷达就会开启，发射出一束很细的激光束，紧紧盯住并精确测量出目标的位置，然后发射的激光导d，会根据激光雷达提供的向导激光束，准确地命中目标，将其摧毁。这类激光导d可以方便地部署在卡车上，也可以改装成反坦克导d。

目前研制成的反坦克激光导d，既可以从地面上发射，也可以从直升飞机上发射。导d上装有半导体激光器，起着自动跟踪目标的作用，使导d能百发百中地击中坦克。

激光雷达虽然精度高、体积小、 *** 作灵巧、转移方便，但它也有缺点，就是容易受到气象条件的限制，也不适于在大范围内搜索目标。因此，它一般都与无线电雷达配合使用，互相取长补短。

激光q和激光炮所谓激光q和激光炮都属于激光战术武器。它们的外形像q和炮，但它们发射的不是子d和炮d，而是激光束，使敌方人员伤亡或失明。这类q炮的威力大小，与本身的能量和射击距离有关。现在激光q和激光炮的有效射程还不远，所以死光的威力有限。

但是，死光武器的前景是无法估量的。一旦激光束的能量加大、有效距离增加，那就会成为名副其实的死光。比如，用激光炮打1万米高空中的飞机，由于激光束的前进速度是每秒30万千米，因此只需三万分之一秒的时间就能击中飞机。而在这短短的瞬间，飞机在空中仅够向前移动几厘米。这样，对于死光来说，活动的飞机实际上成了死目标，必死无疑。照此计算，即使是射向几千千米外的导d，死光也只需花几十分之一秒，而在这个瞬间内，导d也只能够向前飞行几十米。因此，死光有充分的时间将导d摧毁在外层空间。

此外，激光还可以不断改变方向，对准各个目标，逐一摧毁，而且从经济上来说，制造激光炮要比制造洲际导d便宜得多。

激光器

laser

能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种，最长的波长为微波波段的0.7毫米，最短波长为远紫外区的210埃，X射线波段的激光器也正在研究中。

除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（ 见光学谐振腔）3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。

激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。

激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。

光学共振腔 通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为：①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的定向性和单色性。共振腔作用①，是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状（反射面曲率半径）和相对组合方式所决定；而作用②，则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光，具有不同的选择性损耗特性所决定的。

[编辑本段]分类

激光器的种类是很多的。下面，将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。

按工作物质分类 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体（晶体和玻璃）激光器，这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。

按激励方式分类 ①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器，包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器，以及少数气体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电（直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入）方式进行激励，而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励，某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器，反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器，如核泵浦氦氩激光器等。

按运转方式分类 由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同，其运转方式和工作状态亦相应有所不同，从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器，其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应，因此多数需采取适当的冷却措施。②单次脉冲激光器，对这类激光器而言，工作物质的激励和相应的激光发射，从时间上来说均是一个单次脉冲过程，一般的固体激光器、液体激光器以及某些特殊的气体激光器，均采用此方式运转，此时器件的热效应可以忽略，故可以不采取特殊的冷却措施。③重复脉冲激光器，这类器件的特点是其输出为一系列的重复激光脉冲，为此，器件可相应以重复脉冲的方式激励，或以连续方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,通常亦要求对器件采取有效的冷却措施。④调激光器,这是专门指采用一定的 开关技术以获得较高输出功率的脉冲激光器，其工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使其产生激光振荡 (开关处于关闭状态)，待粒子数积累到足够高的程度后，突然瞬时打开 开关，从而可在较短的时间内（例如10～10秒）形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出（见技术'" class=link>激光调 技术）。⑤锁模激光器，这是一类采用锁模技术的特殊类型激光器，其工作特点是由共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系，因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲（脉宽10～10秒）序列，若进一步采用特殊的快速光开关技术，还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲（见激光锁模技术）。⑥单模和稳频激光器，单模激光器是指在采用一定的限模技术后处于单横模或单纵模状态运转的激光器，稳频激光器是指采用一定的自动控制措施使激光器输出波长或频率稳定在一定精度范围内的特殊激光器件，在某些情况下，还可以制成既是单模运转又具有频率自动稳定控制能力的特种激光器件（见激光稳频技术）。⑦可调谐激光器，在一般情况下，激光器的输出波长是固定不变的，但采用特殊的调谐技术后，使得某些激光器的输出激光波长，可在一定的范围内连续可控地发生变化，这一类激光器称为可调谐激光器（见激光调谐技术）。

按输出波段范围分类 根据输出激光波长范围之不同，可将各类激光器区分为以下几种。①远红外激光器，输出波长范围处于25～1000微米之间, 某些分子气体激光器以及自由电子激光器的激光输出即落入这一区域。②中红外激光器，指输出激光波长处于中红外区(2.5～25微米)的激光器件,代表者为CO分子气体激光器(10.6微米)、 CO分子气体激光器（5～6微米）。③近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区（0.75～2.5微米）的激光器件，代表者为掺钕固体激光器（1.06微米）、CaAs半导体二极管激光器(约 0.8微米)和某些气体激光器等。④可见激光器，指输出激光波长处于可见光谱区（4000～7000埃或0.4～0.7微米）的一类激光器件，代表者为红宝石激光器 （6943埃）、 氦氖激光器（6328埃）、氩离子激光器（4880埃、5145埃）、氪离子激光器（4762埃、5208埃、5682埃、6471埃）以及一些可调谐染料激光器等。⑤近紫外激光器，其输出激光波长范围处于近紫外光谱区（2000～4000埃），代表者为氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)准分子激光器（3511埃、3531埃）、 氟化氪(KrF)准分子激光器(2490埃)以及某些可调谐染料激光器等⑥真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50～2000埃）代表者为（H）分子激光器 (1644～1098埃)、氙(Xe)准分子激光器（1730埃）等。⑦X射线激光器, 指输出波长处于X射线谱区（0.01～50埃）的激光器系统，目前软X 射线已研制成功，但仍处于探索阶段

[编辑本段]激光器的发明

激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至X射线和γ射线）的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。

激光器的诞生史大致可以分为几个阶段，其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。这一理论指出，处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态，并产生第二个光子，同第一个光子同时发射出来，这就是受激辐射。这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光，即如多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。

此后，量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深入的认识，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到了更有力的证明，这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论，为激光器的产生进一步奠定了理论基础。20世纪40年代末，量子电子学诞生后，被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用，并研制出许多相应的器件。这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件。

如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能态的粒子数，就出现了粒子数的反转状态。那么只要有一个光子引发，就会迫使一个处于高能态的原子受激辐射出一个与之相同的光子，这两个光子又会引发其他原子受激辐射，这样就实现了光的放大；如果加上适当的谐振腔的反馈作用便形成光振荡，从而发射出激光。这就是激光器的工作原理。1951年，美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转，并获得了每秒50千赫的受激辐射。稍后，美国物理学家查尔斯·汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。

然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。

但科学家的努力终究有了结果。1954年，前面提到的美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例。

汤斯等人研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理，以产生新的性能优异的光源。1958年，汤斯与姐夫阿瑟·肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来，提出了采用开式谐振腔的关键性建议，并预防了激光的相干性、方向性、线宽和噪音等性质。同期，巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案。

此后，世界上许多实验室都被卷入了一场激烈的研制竞赛，看谁能成功制造并运转世界上第一台激光器。

1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度。

“梅曼设计”引起了科学界的震惊和怀疑，因为科学家们一直在注视和期待着的是氦氖激光器。

尽管梅曼是第一个将激光引入实用领域的科学家，但在法庭上，关于到底是谁发明了这项技术的争论，曾一度引起很大争议。竞争者之一就是“激光”(“受激辐射式光频放大器”的缩略词)一词的发明者戈登·古尔德。他在1957年攻读哥伦比亚大学博士学位时提出了这个词。与此同时，微波激射器的发明者汤斯与肖洛也发展了有关激光的概念。经法庭最终判决，汤斯因研究的书面工作早于古尔德9个月而成为胜者。不过梅曼的激光器的发明权却未受到动摇。

1960年12月，出生于伊朗的美国科学家贾万率人终于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。1962年，有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。1966年，科学家们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。此外，还有输出能量大、功率高，而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问世。

由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破。比如，人们利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工，能够做到在一个针头上钻200个孔；激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段，已在医疗、农业的实际应用上取得了良好效果；在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量；激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。

今后，随着人类对激光技术的进一步研究和发展，激光器的性能将进一步提升，成本将进一步降低，但是它的应用范围却还将继续扩大，并将发挥出越来越巨大的作用。

[编辑本段]激光器的种类

1. 气体激光器

在气体激光器中，最常见的是氦氖激光器。世界上第一台氦氖激光器是继第一台红宝石激光器之后不久，于1960年在美国贝尔实验室里由伊朗物理学家贾万制成的。由于氦氖激光器发出的光束方向性和单色性好，可以连续工作，所以这种激光器是当今使用最多的激光器，主要用在全息照相的精密测量、准直定位上。

气体激光器中另一种典型代表是氩离子激光器。它可以发出鲜艳的蓝绿色光，可连续工作，输出功率达100多瓦。这种激光器是在可见光区域内输出功率最高的一种激光器。由于它发出的激光是蓝绿色的，所以在眼科上用得最多，因为人眼对蓝绿色的反应很灵敏，眼底视网膜上的血红素、叶黄素能吸收绿光。因此，用氩离子激光器进行眼科手术时，能迅速形成局部加热，将视网膜上蛋白质变成凝胶状态，它是焊接视网膜的理想光源。氩离子激光器发出的蓝绿色激光还能深入海水层，而不被海水吸收，因而可广泛用于水下勘测作业。

2. 液体、化学和半导体激光器

液体激光器也称染料激光器，因为这类激光器的激活物质是某些有机染料溶解在乙醇、甲醇或水等液体中形成的溶液。为了激发它们发射出激光，一般采用高速闪光灯作激光源，或者由其他激光器发出很短的光脉冲。液体激光器发出的激光对于光谱分析、激光化学和其他科学研究，具有重要的意义。

化学激光器是用化学反应来产生激光的。如氟原子和氢原子发生化学反应时，能生成处于激发状态的氟化氢分子。这样，当两种气体迅速混合后，便能产生激光，因此不需要别的能量，就能直接从化学反应中获得很强大的光能。这类激光器比较适合于野外工作，或用于军事目的，令人畏惧的死光武器就是应用化学激光器的一项成果。

在当今的激光器中，还有一些是用半导体制成的。它们叫砷化镓半导体激光器，体积只有火柴盒大小，这是一种微型激光器，输出波长为人眼看不见的红外线，在0.8～0.9微米之间。由于这种激光器体积小，结构简单，只要通以适当强度的电流就有激光射出，再加上输出波长在红外线光范围内，所以保密性特别强，很适合用在飞机、军舰和坦克上。

3. 固体激光器

前面所提到的红宝石激光器就是固体激光器的一种。早期的红宝石激光器是采用普通光源作为激发源。现在生产的红宝石激光器已经开发出许多新产品，种类也增多。此外，激励的方式也分为好几种，除了光激励外，还有放电激励、热激励和化学激励等。

固体激光器中常用的还有钇铝石榴石激光器，它的工作物质是氧化铝和氧化钇合成的晶体，并掺有氧化钕。激光是由晶体中的钕离子放出，是人眼看不见的红外光，可以连续工作，也可以脉冲方式工作。由于这种激光器输出功率比较大，不仅在军事上有用，也可广泛用于工业上。此外，钇铝石榴石激光器或液体激光器中的染料激光器，对治疗白内障和青光眼十分有效。

4. “隐身”和“变色”激光器

另外还有两种较为特殊的激光器。一种是二氧化碳激光器，可称“隐身人”，因为它发出的激光波长为10.6微米，“身”处红外区，肉眼不能觉察，它的工作方式有连续、脉冲两种。连接方式产生的激光功率可达20千瓦以上。脉冲方式产生的波长10.6微米激光也是最强大的一种激光。人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光武器和核聚变研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支长1米左右的放电管。它的一端贴上镀金反射镜片，另一端贴一块能让10.6微米红外光通过的锗平面镜片作为红外激光输出镜。一般的玻璃镜片不让这种红外光通过，所以个能做输出镜。放电管放电时发出粉红色的自发辐射光，它产生的激光是看不见的，在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。做实验时，一不小心就会把自己的衣服烧坏，裸露的皮肤碰到了也要烧伤，所以这种激光器上都贴着“危险”的标记， *** 作时要特别留神。

5.近红外光谱仪

近红外光谱仪专为满足实际应用的挑战而设计的，具有卓越的性能、长期稳定性、结构紧凑和超低功耗的优点。

二氧化碳激光器形式很多。放电管最长的达200多米，要占据很大的场地。科学家想出办法，将笔直的放电管弯成来回转折的形状，或是把放电管叠起来安装，将它们的实际长度压缩到20米左右；为了使激光器的光路不受振动的影响，整个器件安放在地下室粗大的管道内。后来发明的一种称为横向流动的二氧化碳激光器，长度缩到只有一张大办公桌那样长短，能射出几千瓦功率的激光。这样的激光器已被许多汽车拖拉机厂用来加工大型零件。输出功率更大的一种二氧化碳激光器结构像大型喷气发动机，开动起来声音响得吓人，它能产生上百万瓦的连续激光，是连续方式发射激光中的最强者。最初的激光打坦克靶实验，用的就是这种激光器。它是科学家把空气动力学和激光科学相结合而制造出来的。

以脉冲方式发射的二氧化碳激光器也有很多种，在科研和工业中用途极广。如果按每一脉冲发出的能量大小作比较，那么，脉冲二氧化碳激光器又是脉冲激光器中的最强者。

这里，我们要回到激光先驱者汤斯曾经研究过的问题上来，谈一谈毫米波的产生。随着激光技术的发展，许多科学家对这一难题又发起了进攻：采用放电或利用强大的二氧化碳激光作为激励源去激发氟甲烷、氨等气体分子，一步步地把发射出来的激光波长延长，扩展。开始达几十微米，后来达几百微米，也就是亚毫米波了。本世纪60年代中期到70年代中期，随着微波技术的发展，科学家根据激光的原理和方法产生了毫米波。这样，从光波到微波之间的空白地带便被不断发现的新红外激光填补了。

从研究中，科学家发现毫米波很有实用价值：大气对它的吸收率很小、阻碍它传播的影响也小，可以用它来作为新的大气通讯工具。

另一种比较特殊、新颖的激光器，可以形象地称它为“变色龙”。它不是龙，但确实能变色；只要转动一个激光器上的旋钮，就可以获得红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜色的激光。

难道染料跟激光器也有关系吗？一点也不错。这种激光器的工作物质确实就是染料，如碳花青、若丹明和香豆素等等。科学家至今还没有弄清楚这些染料的分子能级和原子结构，只知道它们与气体工作物质的气体原子、离子结构不一样；气体产生的激光有明确的波长，而染料产生的激光，波长范围较广，或者说有多种色彩。染料激光器的光学谐振腔中装有一个称为光栅的光学元件。通过它可以根据需要选择激光的色彩，就像从收音机里选听不同频率的无线电台广播一样。

染料激光器的激励源是光泵，可以用脉冲氙灯，也可以用氮分子激光器发出的激光。用一种颜色的激光作光泵，结果能产生其他颜色的激光可以说是染料激光器的特点之一。

这种根据需要可以随时改变产生激光的波长的激光器，主要用于光谱学研究；许多物质会有选择地吸收某些波长的光，产生共振现象。科学家用这些现象分析物质，了解材料结构；还用这些激光器来产生新的激光，研究一些奇异的光学和光谱学现象。

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