圖1為何稱之為雷射LIGHTAMPLIFICATIONSTIMULATEDEMISSIONOFRADIATION光線放大受激發(fā)射輻射圖2自然光和雷射光的例子（太陽）（火焰）（燈泡）（日光燈）振燙器（共振腔）LASER雷射1957年11月由高登克勞德美國人取名為雷射。雷射這個名稱是以輻射的受激發(fā)射所引起的光放大之英文字首縮寫為命名。燈泡和日光燈的光都屬于自然光自然光方向相位波長各不相同方向相位波長一致雷射光（人工創(chuàng)造的光）自然光雷射光表1電磁波和其頻率（波長）注界限不明確的情況時有所見。頻率數(shù)波長名稱特征及用途103NM10NM化學(xué)性作用強(qiáng)100NM280NM315NM380NM400肉眼看得見的電磁波780NM光通訊15M雷達(dá)雷射加工5M3THZ100M3000GHZ距離表300GHZ1MM30GHZ1CN3GHZ10CM300GHZ300MHZ1M30MHZ10M3MHZ100M3000KHZ300KHZ1KM30KHZ10KM3KHZ100KM300HZ1000KM30HZ1萬KM3HZ10萬KM船舶羅倫導(dǎo)航系統(tǒng)C飛航用船舶用通訊宇宙通訊無線航行電視宇宙通訊大哥大衛(wèi)星視訊宇宙通訊氣象航空用船舶雷達(dá)電視計程車無線電FM廣播業(yè)余無線電短波放送國際通信標(biāo)準(zhǔn)電波業(yè)余無線電廣播交通資訊。羅倫LORAN導(dǎo)航系統(tǒng)A3THZ以下的電磁波稱為（無線電波）所有的電磁場振動統(tǒng)稱電磁波圖1電磁波的形成T時間畫在垂直相交的板子上就變成如此直角1波長電磁波的行進(jìn)方向磁場電場發(fā)訊源LRLRLR圖2電磁波波長的計算方法計算電磁波波長的公式波長C真空中的電磁波速度（電磁波的頻率）299792510M/S1210HZ8925CM299792510M/S1210HZ86375CM電磁波是電場和磁場垂直相交的橫波。LR90直角12GHZ的廣播電臺播送的波長800GHZ的大哥大電話波長T時間225CM12GHZ的情況375CM80MHZ的情況0受激發(fā)射光就是雷射光但一直維持如此還不夠。也就是為了釋放出雷射光單是光的受激發(fā)射還不行還必須要有光放大的機(jī)能才行。一般說來自然界中的原子和分子具有在最低能量狀態(tài)最穩(wěn)定的性質(zhì)也就是穩(wěn)定于熱力學(xué)的平衡態(tài)。這個特性強(qiáng)烈地支配原子和分子使它們具有保持熱力學(xué)平衡的傾向。受激發(fā)射是很很少不靠人為操作就能發(fā)生的現(xiàn)象而且假使此現(xiàn)象偶爾發(fā)生也不能成為向外放射強(qiáng)力光線的雷射。因此除了人為的操作外還必須有光放大的機(jī)能才行。光的放大不同于電子訊號的放大要在二枚鏡面間反射好幾次才能實現(xiàn)。將二片磨光的平面鏡相對讓光線在其間反射好幾次藉以倍增激發(fā)的原子數(shù)。受激放出的光子再刺激一個處于激態(tài)的原子接連放射出新的雷射光如此一直放大下去。這就叫光的抽運PUMPING作用。然而為了將此一受激發(fā)射光輸出至外界運用雷射光非得要具備足夠的能量及方向性不可為此在先前的紅寶石雷射中在紅寶石棒的兩端裝上反射鏡使用比照相機(jī)的閃光管STROBO更強(qiáng)力的閃光燈在一定的間隔內(nèi)反復(fù)閃爍使所產(chǎn)生的雷射光在其活性介質(zhì)中來回數(shù)次。如此放大的雷射光波長相位或偏極化等都完全一致從半反射鏡光的反射率為百分之五十透射率為百分之五十的鏡子旁邊的小洞就會放射強(qiáng)力的雷射光。圖1如何放射出雷射光弧光燈ARC閃光燈自然放射光線電子會自然地落在低軌道上此時會釋放出光子PHOTON受激發(fā)射光原子從激態(tài)轉(zhuǎn)移至基態(tài)時電子落在低軌道上并釋放出一個光子此光子非但不被吸收反而刺激下一個原子釋放出另一個光子。接著這兩個自由光子以與兩個原子作用此一現(xiàn)象接連地發(fā)生連鎖反應(yīng)。受激發(fā)射光只有抽運作用的話雷射光還不能成為強(qiáng)烈的光束。因此必須利用反射鏡進(jìn)行光線的放大。雷射光光幫浦作用反射鏡為了更了解雷射光的特征我們必須談及某一程度的量子論及數(shù)學(xué)公式。一般來說這些雖不是艱深且枯燥無味的東西但是除非你從事雷射裝置研發(fā)或設(shè)計的工作否則了解它們也派不上用場。因此現(xiàn)在姑且不談這些話題讓我們先談雷射光是什么東西另外和自然光相比雷射光的用途為何試著讓各位理解其間的差異。自然光除了太陽光及火焰外還包括日光燈及白熾燈泡在內(nèi)。這些都是人類衍生而出的人工光線但本質(zhì)上太陽光和火焰相同。再說明確一點可以說它是光線的振動面以及振動面內(nèi)的振幅及相位頻率等在所有方向都有復(fù)雜分布的光源。相對地雷射光可說是波長和相位相當(dāng)一致有單一頻率而且導(dǎo)向性敏銳的高功率光線。它正是一種人工光線所以不存在于自然界。表1表2分別就其差異作圖解。表1光的種類自然產(chǎn)生的光線太陽光火焰人工產(chǎn)生的光線日光燈燈泡雷射光具有只能由人工產(chǎn)生的特性的光線自然光光表2雷射光和自然光的差異比較項目自然光雷射光應(yīng)用例其他導(dǎo)向性光通訊雷射掃瞄器光碟雷射雷達(dá)同調(diào)性全像朮HOLOGRAPHY干涉條紋的精密測定能量密度雷射加工焊接雷射手朮刀雷射武器單色性單一波長分光分析光波的波長分析同位素分離1234表1雷射光的波長范圍和主要的雷射名稱波長名稱103NM1NM10NM極遠(yuǎn)紅外線380NM40100NM15M次微波1M線X線遠(yuǎn)紅外線UVC中紫外線UVB近紫外線UVA可視光線近紅外線中紅外線遠(yuǎn)紅外線微波10M5M780NM315NM280NM10NM二極體激發(fā)固體雷射閃光燈激發(fā)固體雷射NDYLFQUANTAN公司雷射2紫外線領(lǐng)域短波長雷射顯示器熱熱波能又稱熱波雷射加工微弱電波的放大太空通訊曬傷是由于化學(xué)線的作用所致半導(dǎo)體制造裝置雷射標(biāo)幟器262NM37NM30KWILEAR尖峰公司離子雷射亞歷山大雷射準(zhǔn)分子雷射YAG雷射二氧化碳雷射微波雷射MASER微波放大器106M240WSYNRAD公司457M1WNATIONAL雷射公司二氧化碳雷射紅寶石雷射RUBY稀有氣體準(zhǔn)分子雷射RAREGASEXCIMER藍(lán)紫綠紅性接質(zhì)近光的熱能大無線電波化學(xué)線光線4070NM肉眼可見的電磁波范圍780NM15MCD唱機(jī)光通訊雷射雷達(dá)測距計熱輻射紅外線領(lǐng)域雷射光既看不見也聽不到更無法用手鐲摸。雖然雷射光有好幾個波段但即使在可見光領(lǐng)域四OONM七OONM中也無法用肉眼直接看見。只能透過光的反射或散射才間接看得到雷射光圖1圖2。一般在拍攝雷射光的照片時總會拍出閃閃發(fā)亮的束狀光線圖片1這是由于空氣中的懸浮微粒子將雷射光散射才使我們間接地看見雷射光。如果沒有反射光線的物體存在時人的肉眼是無法直接看到的就像外線雷射或X光雷射等可見光以外的雷射即使照射在人體上我們也無法感覺到它的存在。用于室外舞臺演奏會或表演節(jié)目以及室內(nèi)的表演活動等常使用可見光雷射以帶動熱絡(luò)的氣氛在這些表演節(jié)目中常利用薄薄的煙霧干冰屏幕云建筑物等作為雷射光的反射物體。如果有人非親眼看到的雷射光不可的話只好朝與雷射光行進(jìn)的反方向看也就是直接讓雷射光進(jìn)入眼睛。此方雖可實現(xiàn)你的愿望但會帶給視網(wǎng)膜嚴(yán)重的傷害絕對要避免才行。然而在眾多操作過雷射設(shè)備的人們之中也許有人會覺得看到了紅黃色的光線其實那并非雷射光。例如卸下氦氖HENE雷射玻璃的金屬盒可以發(fā)現(xiàn)從玻璃管內(nèi)的雷極部位確實會射出紅黃色的光線。但是這并不是雷射光的發(fā)射亦即它是方向不對的無用光線卻往往使人誤以為是雷射光。圖1雷射光無法直接看得到雷射振燙裝置雷射光束即使是可見光領(lǐng)域中的雷射在真空中也無法用肉眼看到雷射光束圖2肉眼看得到的雷射光是散射光雷射振燙裝置雷射光束散射光散射光煙懸浮微粒子看成光束狀肉眼肉眼螢?zāi)辉獾缴⑸涞睦咨涔饪雌饋硎情W閃發(fā)亮的光束很容易區(qū)分它和一般光線的不同。圖片1激光束的照片CAUTION雷射光這個名詞對一般人來說會覺得它好像是非常危險的。那是因為你把科幻世界和現(xiàn)實世界混在一起因而無法分辨真相所致。在HG韋爾斯（一八六六一九四六）的星際大戰(zhàn)這部科幻作品中（一八九八年出版）出現(xiàn)了外星人他們能放射出強(qiáng)力的熱光線（當(dāng)時還無雷射這個名稱）故事描述地球上的生物及建筑都一一被破壞殆盡至今這幅景象大概仍深留大家的腦海里吧這也讓人們將雷射光和殺人光線劃上了等號。在雷射普及化的今日雖有切斷金屬用的二氧化碳雷射但僅只于花費時間工夫才把靜止物體切斷程度而已根本不是星際大戰(zhàn)中所用的光線。而且我們手邊常使用的CD唱機(jī)或個人計算機(jī)的CDROM等信息產(chǎn)品采用的都是低輸出的雷射根本無法對人體造成傷害。但是像這樣安全的雷射光照射入人類的雙眼也是非常危險的。即使是低輸出的雷射萬一長時間持續(xù)照射事實上還是會給身體帶來不良的影響。尤其是眼球內(nèi)的網(wǎng)膜遭受破壞會出現(xiàn)灼傷現(xiàn)象引起暫時性或永久性的視力障礙。這點不限于雷射光線而已以望遠(yuǎn)鏡或聚光凸透鏡看強(qiáng)烈的太陽光時也會發(fā)生此種傷害。圖1雷射光和人體的關(guān)系在身體部位中眼球最怕雷射光（不管是哪種雷射光都不可直接照射眼睛）雷射光束HENE632NM雷射振燙裝置波長紅黃色照射皮膚也沒問題雷射光束雷射聚光點焦點螢?zāi)焕咨渲甘酒靼雽?dǎo)體雷射波長綠色POINTER50NM即使是像切割鋼板那樣強(qiáng)的雷射能量如果曝露于光線下的時間短暫頂多是皮膚受到輕微灼傷而已雷射光束手鋼板切割鋼板焊接曝露時間只有秒左右會留下輕微的皮膚灼傷01二氧化碳雷射波長106M紅外線下文略述筆者的人段往事誠屬惶恐。有一次我有閃光燈做雷射光的激發(fā)實驗時閃光燈在很近的距離閃光我的眼睛不小心直接看到光源。結(jié)果無論我張眼或閉眼閃光燈的形狀依舊殘留在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生了嚴(yán)重的視力障礙這一癥狀一直持續(xù)了二個月左右。這種光并非雷射光但即使是自然光只要是讓肉眼曝露在強(qiáng)烈的火線之下就會使眼球產(chǎn)生各種障礙。因此縱然是低輸出的雷射光其能量也足與太陽光匹敵因此務(wù)必要避免正面直視激光束。人的肉眼非常畏懼像雷射那樣的高能量密度的光線。下面具體說明理由。圖2表示雷射光和自然光投射于眼球上時所產(chǎn)生的個別情況。現(xiàn)在假定用四十W的燈和一W的雷射光照射于眼球內(nèi)四十W的燈泡光每秒約射放出四兆光子。此時網(wǎng)膜上的吸收功率密度是104W/C。另一方面照射一W的雷射光成像的大小縮小至二十M直徑它的吸收功率密度是燈泡的約十億倍105W/C因此縱使有一位數(shù)左右的測量誤差在網(wǎng)膜上也會聚集非常強(qiáng)大的能量。因此在較短的時間內(nèi)便會發(fā)生網(wǎng)膜灼傷網(wǎng)膜破壞導(dǎo)致視力發(fā)生障礙。為此凡是雷射裝置的操作員都有義務(wù)要配載與雷射光波長吻合的護(hù)目鏡GOGGLE圖1。另外最近在醫(yī)療方面雷射也應(yīng)用在眼科的角膜屈率矯正手朮上。這就是在角膜上投射ARF準(zhǔn)分子雷射以矯正其屈率的治療法。雖然雷射光本來是危險的但依其需要而加以控制便能用于近視或遠(yuǎn)視的矯正。圖1保護(hù)身體避免雷射光的傷害圖2射入眼球內(nèi)的雷射光和自然光的差異1W的雷射光會在視網(wǎng)膜上集中照度為40W燈泡的10億倍反射吸收雷射光金屬板雷射光束護(hù)目鏡厚重的衣服123護(hù)目鏡隨著波長的不同其穿透率也作調(diào)整角膜網(wǎng)膜眼球聚光面積大燈炮為的情況是光容易擴(kuò)散因此距離會有影響40W自然光燈泡的燈泡水晶體凸透鏡對雷射光而言距離沒有多在影響50CM在一點上聚光成像1W雷射光表1雷射產(chǎn)品的輻射安全標(biāo)準(zhǔn)JISC6802等級危險度標(biāo)準(zhǔn)1本質(zhì)上安全不需特別的安全措施即使眼睛連眨都不眨地連續(xù)看光源一百秒對視網(wǎng)膜也沒有損害。透過封裝PACKING抑制光的外泄激光打印機(jī)或CD即屬此類。不論在何種條件下都不超過MPE。使用望遠(yuǎn)鏡之類的輔助光學(xué)系統(tǒng)觀看也很安全。2安全針對可見光規(guī)定的等級針對025秒的瞬間曝光仍能確保視網(wǎng)膜不受損。使用望遠(yuǎn)鏡之類的輔助光學(xué)系統(tǒng)也很安全。雷射指示器等即屬此類。與雷射口徑無關(guān)HENE雷射在1MW以下單脈沖寬脈沖度107秒在3W以下的可見光雷射。3A稍微危險使用光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光束內(nèi)觀察很危險針對可見光輸出是等級2的5倍。然而為了定出不使用輔助光學(xué)系統(tǒng)直接觀看的定全性每單位面積的功率必須與等級2的程度相同口徑為7MM的雷射為1MW。CW在5MW以下短脈沖10W以下的可見光雷射3B相當(dāng)危險直接觀察光束內(nèi)部是危險的擴(kuò)散反射光的最小觀察距離為13CM以上最大觀察時間只要在10秒以內(nèi)就安全。在CW之下為05W以下的可見光雷射4非常危險等級3以上的高輸出雷射連擴(kuò)散后的反射光都很危險。有燒傷皮膚引發(fā)火災(zāi)的危險。許多實驗用工業(yè)用雷射是屬于此類。超過05W的可見光雷射注雷射制造業(yè)者務(wù)必要在等級2以上的產(chǎn)品上張貼說明警告標(biāo)簽才行。一九六零年首度發(fā)明人工光線的雷射光。在此之前許多在背后默默努力的科學(xué)家和研究者都有不容抹減的貢獻(xiàn)。我們將依時間的先后為各位作詳細(xì)說明在此先介紹主要的七位研究者。第一位是艾伯特愛因斯坦德國人后來移民美國。愛因斯坦在一九一六年曾提倡電子掉到低軌道而釋放出一個光子時誘發(fā)它的光子不會被吸收而會繼續(xù)前進(jìn)于是相同能量的光子變?yōu)橐粋€這就是所謂受激發(fā)射的原理。第二位是查爾斯H湯爾斯美國人。他不用光線而改用微波透過阿摩尼亞分子的激發(fā)制作出最初的受激發(fā)射儀也就是梅射MASER。第三位是尼可萊G巴塞夫前蘇聯(lián)人。第四位同樣是前蘇聯(lián)人的亞歷山大M普洛赫洛夫。湯爾斯巴塞夫普洛赫洛夫這二人開創(chuàng)了雷射發(fā)明之路成就廣受世人肯定。于是在一九六四年獲頒諾貝爾物理學(xué)獎。第五位是阿瑟L謝朗美國人他和查爾斯H湯爾斯合作取得了美國關(guān)于雷射基本原理的第一個專利。他后來又將原子和分子的性質(zhì)應(yīng)用于雷射光上繼續(xù)研究在一九八一年也獲頒諾貝爾物理學(xué)獎。第六人是高登克爾特美國人他從查爾斯H湯爾斯的梅射得到啟示在一九五七年設(shè)計出光梅射相當(dāng)于雷射的裝置原型并命名為雷射。換言之高登克爾特是第一個使用雷射LASER名稱的人?？藸柼卦谒?