1964年10月(yue)，中(zhong)國科學(xue)(xue)院長(chang)春(chun)光(guang)(guang)(guang)(guang)機所主辦的《光(guang)(guang)(guang)(guang)受激發射(she)(she)情(qing)報(bao)》（其前身為(wei)(wei)《光(guang)(guang)(guang)(guang)量子放(fang)大(da)專刊》）雜(za)志(zhi)編輯部致信(xin)錢(qian)(qian)學(xue)(xue)森(sen)，請他為(wei)(wei)LASER取一個中(zhong)文名字(zi)，錢(qian)(qian)學(xue)(xue)森(sen)建議中(zhong)文名為(wei)(wei)“激光(guang)(guang)(guang)(guang)”。同年12月(yue)，上海召開(kai)第(di)三屆光(guang)(guang)(guang)(guang)量子放(fang)大(da)器學(xue)(xue)術會議，由嚴濟慈(ci)主持，討論后正(zheng)式采(cai)納錢(qian)(qian)學(xue)(xue)森(sen)的建議，將“通過輻射(she)(she)受激發射(she)(she)的光(guang)(guang)(guang)(guang)放(fang)大(da)”的英文縮(suo)寫LASER正(zheng)式翻譯為(wei)(wei)“激光(guang)(guang)(guang)(guang)”。隨后，《光(guang)(guang)(guang)(guang)受激發射(she)(she)情(qing)報(bao)》雜(za)志(zhi)也改名為(wei)(wei)《激光(guang)(guang)(guang)(guang)情(qing)報(bao)》
光與物質的(de)相互作(zuo)用，實質上是組成物質的(de)微觀粒子吸收或輻射光子，同時改變自身(shen)運動(dong)狀況(kuang)的(de)表現。
微觀粒(li)子(zi)(zi)都具有(you)特定的(de)一(yi)(yi)(yi)套能(neng)(neng)(neng)級(ji)（通(tong)常這(zhe)些能(neng)(neng)(neng)級(ji)是(shi)分立(li)的(de)）。任一(yi)(yi)(yi)時(shi)(shi)刻粒(li)子(zi)(zi)只能(neng)(neng)(neng)處在(zai)與某一(yi)(yi)(yi)能(neng)(neng)(neng)級(ji)相(xiang)對應的(de)狀態（或(huo)者簡單地表述為(wei)(wei)處在(zai)某一(yi)(yi)(yi)個能(neng)(neng)(neng)級(ji)上(shang)）。與光子(zi)(zi)相(xiang)互作用時(shi)(shi)，粒(li)子(zi)(zi)從一(yi)(yi)(yi)個能(neng)(neng)(neng)級(ji)躍遷到(dao)另一(yi)(yi)(yi)個能(neng)(neng)(neng)級(ji)，并相(xiang)應地吸收(shou)或(huo)輻射光子(zi)(zi)。光子(zi)(zi)的(de)能(neng)(neng)(neng)量值(zhi)為(wei)(wei)此兩能(neng)(neng)(neng)級(ji)的(de)能(neng)(neng)(neng)量差(cha)△E，頻率(lv)為(wei)(wei)ν=△E/h（h為(wei)(wei)普朗克常量）。
1.受(shou)激吸收（簡稱(cheng)吸收）
處于較低能級(ji)的(de)粒子在受到外界(jie)的(de)激發(fa)（即與其他的(de)粒子發(fa)生了有能量(liang)交換的(de)相(xiang)互作(zuo)用，如與光子發(fa)生非(fei)彈
性碰(peng)撞），吸(xi)收了能量時，躍(yue)遷(qian)到與此能量相對應的(de)較(jiao)高能級。這種躍(yue)遷(qian)稱為受激吸(xi)收。
2.自發輻射
粒子(zi)(zi)受到激發而(er)進入(ru)的(de)(de)(de)(de)激發態(tai)(tai)，不(bu)是粒子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)狀態(tai)(tai)，如存在著(zhu)可以接納粒子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)較低(di)(di)能(neng)級(ji)(ji)，即使沒(mei)有(you)外界作(zuo)用(yong)，粒子(zi)(zi)也有(you)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)概(gai)率(lv)(lv)，自(zi)(zi)發地從(cong)高(gao)能(neng)級(ji)(ji)激發態(tai)(tai)（E2）向低(di)(di)能(neng)級(ji)(ji)基(ji)態(tai)(tai)（E1）躍(yue)遷，同時(shi)輻(fu)(fu)射(she)(she)出(chu)能(neng)量為(wei)（E2-E1）的(de)(de)(de)(de)光(guang)子(zi)(zi)，光(guang)子(zi)(zi)頻率(lv)(lv) ν=（E2-E1）/h。這種輻(fu)(fu)射(she)(she)過(guo)程稱為(wei)自(zi)(zi)發輻(fu)(fu)射(she)(she)。眾(zhong)多(duo)原(yuan)子(zi)(zi)以自(zi)(zi)發輻(fu)(fu)射(she)(she)發出(chu)的(de)(de)(de)(de)光(guang)，不(bu)具有(you)相位、偏振(zhen)態(tai)(tai)、傳(chuan)播方向上的(de)(de)(de)(de)一致，是物(wu)理上所說的(de)(de)(de)(de)非相干光(guang)。
3.受激(ji)輻射、激(ji)光
1917年愛(ai)因斯(si)坦從理(li)論上(shang)(shang)指出：除自發輻(fu)射(she)外(wai)，處于高能(neng)級(ji)E2上(shang)(shang)的粒(li)子(zi)還可以另一(yi)方(fang)式躍(yue)遷(qian)到較低能(neng)級(ji)。他(ta)指出當(dang)頻率(lv)為 ν=（E2-E1）/h的光(guang)(guang)子(zi)入射(she)時，也(ye)會引發粒(li)子(zi)以一(yi)定的概率(lv)，迅(xun)速地從能(neng)級(ji)E2躍(yue)遷(qian)到能(neng)級(ji)E1，同時輻(fu)射(she)一(yi)個(ge)與外(wai)來光(guang)(guang)子(zi)頻率(lv)、相位、偏振態以及傳播(bo)方(fang)向都相同的光(guang)(guang)子(zi)，這個(ge)過(guo)程稱(cheng)為受激輻(fu)射(she)。
可(ke)(ke)以設想，如果大(da)(da)量原(yuan)子處(chu)在高能級E2上(shang)，當(dang)有一個(ge)頻率 ν=（E2-E1）/h的(de)(de)(de)(de)光子入射(she)，從而(er)激(ji)勵E2上(shang)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)子產(chan)生(sheng)(sheng)受激(ji)輻(fu)射(she)，得到(dao)兩(liang)個(ge)特征完(wan)全相同(tong)的(de)(de)(de)(de)光子，這兩(liang)個(ge)光子再激(ji)勵E2能級上(shang)原(yuan)子，又使其產(chan)生(sheng)(sheng)受激(ji)輻(fu)射(she)，可(ke)(ke)得到(dao)四(si)個(ge)特征相同(tong)的(de)(de)(de)(de)光子，這意(yi)味著原(yuan)來(lai)的(de)(de)(de)(de)光信號被放(fang)大(da)(da)了。這種在受激(ji)輻(fu)射(she)過(guo)程中產(chan)生(sheng)(sheng)并(bing)被放(fang)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)光就(jiu)是激(ji)光。
愛因斯坦1917提出受激輻射，激光器卻在1960年問世，相隔43年，為什么？主要原因是，普通光源中粒子產生受激輻射的概率極小。當頻率一定的光射入工作物質時，受激輻射和受激吸收兩過程同時存在，受激輻射使光子數增加，受激吸收卻使光子數減小。物質處于熱平衡態時，粒子在各能級上的分布，遵循平衡態下粒子的統計分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)律(lv)。按統計分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)規律(lv)，處(chu)在(zai)較低(di)能級(ji)(ji)E1的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)數(shu)(shu)必大(da)于(yu)處(chu)在(zai)較高能級(ji)(ji)E2的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)數(shu)(shu)。這樣(yang)光穿過工(gong)作物質時(shi)，光的(de)(de)(de)能量只會(hui)減弱不(bu)會(hui)加(jia)強。要想使(shi)受激(ji)輻(fu)射占優勢(shi)，必須使(shi)處(chu)在(zai)高能級(ji)(ji)E2的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)數(shu)(shu)大(da)于(yu)處(chu)在(zai)低(di)能級(ji)(ji)E1的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)數(shu)(shu)。這種分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)正好與平衡(heng)態時(shi)的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)相反，稱(cheng)為(wei)粒(li)子(zi)(zi)數(shu)(shu)反轉(zhuan)分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)，簡(jian)稱(cheng)粒(li)子(zi)(zi)數(shu)(shu)反轉(zhuan)。如何從技術上(shang)實現粒(li)子(zi)(zi)數(shu)(shu)反轉(zhuan)是(shi)產生(sheng)激(ji)光的(de)(de)(de)必要條件。
理論研究表明，任何工作物質，在適當的激勵條件下，可在粒子體系的特定高低能級間實現粒子數反轉。若原子或分子等微觀粒子具有高能級E2和低能級E1，E2和E1能級上的布居數密度為N2和N1，在兩能級間存在著自發發射躍遷、受激發射躍遷和受激吸收躍遷等三種過程。受激發射躍遷所產生的受激發射光，與入射光具有相同的頻率、相位、傳播方向和偏振方向。因此，大量粒子在同一相干輻射場激發下產生的受激發射光是相干的。受激發射躍遷幾率和受激吸收躍遷幾率均正比于入射輻射場的單色能量密度。當兩個能級的統計權重相等時，兩種過程的幾率相等。在熱平衡情況下N2
激光的理論基礎起源于物理學家愛因斯坦，1917年愛因斯坦提出了一套全新的技術理論‘光與物質相互作用’。這一理(li)論(lun)是說在組成(cheng)物質的(de)原子(zi)(zi)中，有不同(tong)數量的(de)粒(li)子(zi)(zi)（電子(zi)(zi)）分布在不同(tong)的(de)能(neng)(neng)級(ji)上，在高能(neng)(neng)級(ji)上的(de)粒(li)子(zi)(zi)受到某種光(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)的(de)激(ji)發，會從高能(neng)(neng)級(ji)跳到（躍遷）到低能(neng)(neng)級(ji)上，這時將(jiang)會輻(fu)射出與激(ji)發它的(de)光(guang)(guang)(guang)相同(tong)性質的(de)光(guang)(guang)(guang)，而且在某種狀態(tai)下，能(neng)(neng)出現(xian)一個弱(ruo)光(guang)(guang)(guang)激(ji)發出一個強光(guang)(guang)(guang)的(de)現(xian)象。這就(jiu)叫(jiao)做“受激(ji)輻(fu)射的(de)光(guang)(guang)(guang)放(fang)大”，簡稱激(ji)光(guang)(guang)(guang)。
1951年，美國(guo)物理學家查爾斯(si)·哈德·湯斯(si)設(she)(she)(she)想(xiang)如(ru)果用分子(zi)，而不(bu)(bu)用電(dian)子(zi)線路，就可(ke)以(yi)得到波(bo)(bo)長足夠小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)無線電(dian)波(bo)(bo)。分子(zi)具有各種(zhong)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)形(xing)式，有些分子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)正好和微(wei)(wei)波(bo)(bo)波(bo)(bo)段范圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)輻射(she)相同。問題是(shi)如(ru)何將這(zhe)(zhe)(zhe)些振(zhen)動(dong)轉(zhuan)變為輻射(she)。就氨(an)分子(zi)來(lai)說，在適當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下，它(ta)(ta)每秒振(zhen)動(dong)24，000，000，000次（24GHz），因此有可(ke)能(neng)發射(she)波(bo)(bo)長為1.25厘(li)米的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)波(bo)(bo)。 他設(she)(she)(she)想(xiang)通(tong)過熱或(huo)電(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法，把能(neng)量泵入(ru)氨(an)分子(zi)中，使它(ta)(ta)們處(chu)于(yu)“激(ji)發“狀(zhuang)態。然后，再(zai)設(she)(she)(she)想(xiang)使這(zhe)(zhe)(zhe)些受激(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分子(zi)處(chu)于(yu)具有和氨(an)分子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固有頻率(lv)相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)波(bo)(bo)束(shu)(shu)中---這(zhe)(zhe)(zhe)個微(wei)(wei)波(bo)(bo)束(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量可(ke)以(yi)是(shi)很微(wei)(wei)弱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。一(yi)(yi)個單獨的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氨(an)分子(zi)就會受到這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)(yi)微(wei)(wei)波(bo)(bo)束(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用，以(yi)同樣波(bo)(bo)長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)束(shu)(shu)波(bo)(bo)形(xing)式放出它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量，這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)(yi)能(neng)量又繼而作用于(yu)另一(yi)(yi)個氨(an)分子(zi)，使它(ta)(ta)也放出能(neng)量。這(zhe)(zhe)(zhe)個很微(wei)(wei)弱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)入(ru)射(she)微(wei)(wei)波(bo)(bo)束(shu)(shu)相當(dang)于(yu)起立腳點對一(yi)(yi)場雪(xue)崩的(de)(de)(de)(de)(de)(de)促(cu)發作用，最(zui)后就會產生一(yi)(yi)個很強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)波(bo)(bo)束(shu)(shu)。最(zui)初(chu)用來(lai)激(ji)發分子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量就全部轉(zhuan)變為一(yi)(yi)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)輻射(she)。
1953年(nian)12月，湯斯和他的(de)學(xue)生阿瑟·肖(xiao)洛(luo)終(zhong)于制(zhi)成了按上(shang)述原理(li)工作的(de)的(de)一(yi)個裝置，產生了所需要的(de)微波束。這個過(guo)程被稱(cheng)為(wei)“受激輻(fu)射(she)的(de)微波放大”。按其英文的(de)首(shou)字母縮寫(xie)為(wei)M.A.S.E.R,并由(you)之造出了單詞“maser”（脈澤）（這樣的(de)單詞稱(cheng)為(wei)首(shou)字母縮寫(xie)詞，在技術語中越來越普遍使(shi)用）。
1958年，美國科學(xue)家肖洛（Schawlow）和湯斯（Townes）發(fa)現(xian)了一種神奇(qi)的(de)現(xian)象(xiang)：當他們(men)將氖光(guang)燈泡所發(fa)射(she)的(de)光(guang)照在(zai)一種稀土晶體上時，晶體的(de)分子會發(fa)出鮮艷的(de)、始終會聚在(zai)一起(qi)的(de)強光(guang)。根據(ju)這一現(xian)象(xiang)，他們(men)提出了"激光(guang)原(yuan)理"，即物質在(zai)受到與(yu)其分子固有振蕩頻率相同(tong)的(de)能量激發(fa)時，都會產生(sheng)這種不(bu)發(fa)散的(de)強光(guang)--激光(guang)。他們(men)為此發(fa)表了重要論文，并獲得1964年的(de)諾(nuo)貝爾物理學(xue)獎。
1960年5月15日，美國(guo)加利福尼亞州休斯實(shi)驗室的(de)(de)(de)科學家梅曼宣布獲(huo)得(de)了波長為0.6943微米(mi)的(de)(de)(de)激(ji)光，這(zhe)是人類有史以來獲(huo)得(de)的(de)(de)(de)第(di)一束激(ji)光，梅曼因而也成為世界上第(di)一個將激(ji)光引入(ru)實(shi)用領域的(de)(de)(de)科學家。
1960年7月7日(ri)，西奧多·梅曼宣布(bu)世(shi)界上(shang)(shang)第一(yi)臺激光(guang)(guang)器誕(dan)生，梅曼的(de)方(fang)案是，利(li)用(yong)一(yi)個(ge)高強(qiang)閃光(guang)(guang)燈管，來激發(fa)紅(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)寶石(shi)(shi)。由于紅(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)寶石(shi)(shi)其實在物(wu)理上(shang)(shang)只是一(yi)種摻有鉻原子的(de)剛玉，所以(yi)(yi)當(dang)紅(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)寶石(shi)(shi)受到(dao)刺激時，就會發(fa)出(chu)一(yi)種紅(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)光(guang)(guang)。在一(yi)塊(kuai)表面(mian)鍍上(shang)(shang)反光(guang)(guang)鏡的(de)紅(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)寶石(shi)(shi)的(de)表面(mian)鉆一(yi)個(ge)孔，使紅(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)光(guang)(guang)可(ke)以(yi)(yi)從(cong)這個(ge)孔溢出(chu)，從(cong)而產生一(yi)條相(xiang)當(dang)集(ji)中的(de)纖細紅(hong)(hong)(hong)(hong)(hong)色光(guang)(guang)柱，當(dang)它射向某一(yi)點(dian)時，可(ke)使其達到(dao)比(bi)太陽表面(mian)還高的(de)溫度。
前蘇聯科學家(jia)尼(ni)古(gu)拉(la)·巴索(suo)夫(fu)于(yu)1960年發明了半導體激光器。半導體激光器的結(jie)構(gou)通常由p層、n層和形成雙異質(zhi)結(jie)的有(you)源層構(gou)成。其特點(dian)是：尺寸(cun)(cun)小、耦合效率高、響(xiang)應速度快、波(bo)長和尺寸(cun)(cun)與光纖尺寸(cun)(cun)適配、可(ke)直接調制、相干(gan)性(xing)好。
激光(guang)系(xi)統可分(fen)為連(lian)續(xu)波(bo)激光(guang)器和脈沖(chong)激光(guang)器。
大事年表
1917年：愛因斯坦提(ti)出(chu)“受(shou)激發(fa)射”理(li)論(lun)，一個光子使得受(shou)激原(yuan)子發(fa)出(chu)一個相同的光子。
1953年：美國物理學家Charles Townes用微(wei)波(bo)實現(xian)了激(ji)光器(qi)的前(qian)身：微(wei)波(bo)受(shou)激(ji)發射放大（英(ying)文首字母縮寫maser）。
1957年：Townes的博士生Gordon Gould創造了“laser”這個單(dan)詞，從理論上指出可(ke)以用光激發原子，產生一束(shu)(shu)相(xiang)干光束(shu)(shu)，之后(hou)人們為其申請了專(zhuan)利，相(xiang)關(guan)法律糾(jiu)紛維(wei)持了近30年。
1960年：美國(guo)加州(zhou)Hughes 實驗室(shi)的Theodore Maiman實現了第一束激光(guang)。
1961年：激光首次在外(wai)科(ke)手術(shu)中用于殺滅(mie)視(shi)網膜腫(zhong)瘤。
1962年：發(fa)明(ming)半(ban)導體二極管激光(guang)器(qi)，這是今天小型商用(yong)激光(guang)器(qi)的支柱。
1969年(nian)：激(ji)光用(yong)于(yu)遙感勘測，激(ji)光被射(she)向阿波羅11號放在月球表面的反射(she)器(qi)，測得的地月距離誤差在幾米(mi)范圍內(nei)。
1971年：激光進入藝術(shu)世界(jie)，用(yong)于(yu)舞(wu)臺光影效果(guo)，以及激光全息(xi)攝像。英國(guo)籍匈牙利裔物理(li)學家Dennis Gabor憑借對全息(xi)攝像的(de)研究獲得諾貝爾(er)獎。
1974年：第一個超市(shi)條形碼(ma)掃描器出現。
1975年：IBM投放第一臺商用(yong)激(ji)光打(da)印機。
1978年：飛利浦制造出第一臺激(ji)光盤（LD）播放機，不過價格很高。
1982年(nian)：第一(yi)臺緊湊碟片（CD）播放機出現，第一(yi)部(bu)CD盤是美國歌手(shou)Billy Joel在1978年(nian)的專(zhuan)輯52nd Street。
1983年：里根(gen)總統發(fa)表(biao)了“星球大戰”的演講，描繪了基于太(tai)空的激(ji)光武器。
1988年：北美(mei)和歐洲(zhou)間架(jia)設了第(di)一根光(guang)纖，用(yong)光(guang)脈沖來(lai)傳輸數據。
1990年：激光用于(yu)制造(zao)業，包括集成電(dian)路和(he)汽車制造(zao)。
1991年：第(di)一次(ci)用激光治療近視，海灣戰(zhan)爭中(zhong)第(di)一次(ci)用激光制導(dao)導(dao)彈。
1996年：東(dong)芝推出數字多(duo)用途光盤（DVD）播放器。
2008年：法國神經外(wai)科學家使(shi)用廣導纖維激光和微創手術技(ji)術治療了腦瘤。
2010年：美國(guo)國(guo)家核安(an)全管理局（NNSA）表示，通過使用192束(shu)激光來(lai)束(shu)縛(fu)核聚(ju)變的(de)反應原料(liao)、氫的(de)同位素氘（質量(liang)數(shu)2）和(he)氚(chuan)（質量(liang)數(shu)3），解決(jue)了核聚(ju)變的(de)一個關鍵困難。
2011年3月(yue)，研究人員研制的(de)一種牽引波激(ji)光(guang)器能夠移(yi)動(dong)物體，未來有望能移(yi)動(dong)太空(kong)飛船。
2013年(nian)1月，科(ke)學(xue)家已經成(cheng)功研(yan)制出可用于(yu)醫學(xue)檢測(ce)的牽引光束(shu)。
2014年6月5日美國航天局利(li)用激光束把一(yi)段時長37秒、名為(wei)“你好，世界！”的高清(qing)視(shi)頻，只(zhi)用了(le)3.5秒就(jiu)成功傳(chuan)回，相當于傳(chuan)輸(shu)速(su)率達到(dao)每秒50兆(zhao)，而傳(chuan)統技術(shu)下載需要至少10分鐘。
你猜我猜不猜
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