激光的原理技术和用途有哪些

近几年激光技术被广泛的运用，也许很多人并没有接触过激光，下面我们一起来看看激光的原理技术和用途有哪些。

    激光的原理技术和用途有哪些

    原子具有内能，内能的大小不能连续变化，是一步一步分开的。这种分开的能量叫能级。电子所处状态决定能级的高低。通常情况下，电子总是所处在内层轨道上，这种状态叫基态或稳态。在整个原子系统中总是绝大多数电子组处于基态。在没有外力作用下，内层的电子不会跑到外层上去。也就是说，低能级上的电子不会自动地跑到高能级上去。

    当基态的电子被外部用适当的方式给予一定能量，如光照、电子碰撞、化学作用或加热等，就会激发到高能级上去。相反电子由于原子自身的内部矛盾，也会自发地返回到低级能级上来，这个过程叫自发跃迁。跃迁是指微观粒子系统从某一种状态到别一种状态的过渡。自发跃迁时原子的内能降低了，多余的能量就会释放出来。释放的形式有两种，一种是热，一种是光。热叫无辐射跃迁，光叫自发辐射跃迁，其辐射称自发辐射，一般的光源如电灯的光是自发跃迁产生的。

    因为原子集团中各原子的最外电子不拘一格，辐射物质也可能包含多种类的元素。各原子的电子轨道半经并不相等，能级间的能量差也不一样。由于这样的原子集团所辐射的电磁波中，各个模式的强度、频率、相位、方向可能是千差万别的，故自发辐射在光学中叫非相干光。日光灯、电灯的辐射都是非相干光、光和无线电波、微波一样，是电磁能的一种形式，虽然电磁辐射的效应随频率而变化，但所有的辐射过程的本质都是一样的。

    激光的产生是利用物质的一种叫受激辐射的特性，通常是物质未受到外界能量的激发时全部电子都集居在基态能级A，受到外界的能量激发后，一部分电子就会上升到能级B的高能级，而后它们很快要以荧光跃迁的形式，衰落到次能级C物质。受到刺激后电子在最高能级停留的时间都非常短，大约在10的负八次方秒以下。但有些物质当电子跃迁到次高能级能停留较长时间。如红宝石的铬离子就能停留几个毫秒，因而在那里形成一种稳定的停留状态（亚稳态）。

    电子从亚稳态进一步向低能级跃迁时，产生光子。如果这个光子在光学谐振腔（两端是反射镜的一个腔体）中反射回来，就会诱发同样性质的跃迁，产生同频率、同相位的光子。这两个光子又会再起诱发作用，如此下去就会产生足够强的同频率，同相位的光从光学谐振腔中具有半透性的那个反射镜中射出去，这就是受激辐射。

    受激辐射光经谐振腔多次的反复、反馈、放大后最终形成一束频率一样、相位相同、方向一致的强大光流，从半反半透的那个镜片中射出，这就是激光。

    激光的特性

    1、方向性好，激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内，这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。

    2、亮度高，激光是当代最亮的光源。它的能量高度集中，很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度高温。

    3、单色性好，为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。

    激光的用途

    1、军事上，出现了激光枪、激光炮、激光雷达、激光导弹等激光武器，美国还在试验用激光打卫星。

    2、工业上，可以切割、熔化材料。有激光唱机和光碟等。

    3、激光通信。用光传递信息，比如，舰船用灯语通信，交通灯用红、黄、绿三色调度，打电话等。

    4、激光传图。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。

    5、钻孔、切割、焊接以及淬火，是加工金属材料时最常用的操作。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。

    6、照相排版。照相排版是通过排字机上的透镜，来改变字样的大小和形状的。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。相比普通光源，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。

    7、激光主要是用来治疗视网膜剥离。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，激光束就像焊枪一样，将病人的视网膜焊接好了。

    8、用医用激光器来治疗白内障。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。

    9、在牙科中，激光可以代替牙钻。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。

    10、在美容方面，激光美容也被广泛的用，例如：激光脱毛、激光祛痣、激光嫩肤等。

    11、激光纤维内窥镜。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。

    12、激光测云仪。利用激光在大气层中的衰减来判断云层。具体的是当激光在大气层中传越时，由于发射的能量与接收的能量之间有能量差，利用能量的衰减度与云层的水分子的含量多少来判断云层结构和距离的仪器。

    13、舞台效果。现在很多的舞台都会用到激光光束，绚烂的灯光，让人的感官兴奋起来。