激光诞生60周年_你对激光了解多少？(激光激光器你對)
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激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、 “最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”，它的亮度为太阳光的100亿倍。激光的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但直到 1960 年科学家才首次在实验条件下获得激光。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展。激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成 果，从而促进了生产力的发展。
爱因斯坦在20世纪30年代描述了原子的受激辐射。在此之后人们很长时间都在猜测，这个现象可否被用来加强光场，因为前提是必须有粒子数反转存在。而这在一个二级系统中是不可能的。首先人们想到了三级系统，而且计算证实了辐射的稳定性。
1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将氖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。他们为此发表了重要论文。
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16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 μm的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼也因此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——红宝石激光器诞生。梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激红宝石。由于红宝石在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉，所以当红宝石受到刺激时，就会发出一种红光。在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔，使红光可以从这个孔溢出，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。
苏联科学家尼古拉·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。
在20世纪80年代后期，半导体技术使得更高效而耐用的半导体激光二极管成为可能，这些在小功率的CD和DVD光驱以及光纤通信中得到使用。在20世纪90年代，高功率的激光激发原理得以实现，比如片状激光器和光纤激光器。后者由于新的加工技术和20 kW的高功率不断地被应用到材料加工领域中，从而部分替代了二氧化碳气体激光器和Nd:YAG固体激光器。
2010年激光诞生50周年时，国际光学工程学会、美国光学学会和美国激光学会等机构，组织世界各地的激光领域科学家，从成千上万的激光应用中总结归纳了26项亮点应用，包括光学相干层析成像、光纤光通信、光腔环形衰荡光谱、激光切割、激光标记、飞秒频闪谱、条形码扫描器、激光笔、激光光刻、DVD和CD播放机、激光演示与全息术、激光眼科医疗、微波激射器与宇宙背景微波辐射、激光干涉仪、激光核聚变、激光雷达(光探测和测距)、激光陀螺、激光导星自适应光学、入侵者激光探测、光镊、量子信息处理、光速减慢、超快摄影、激光制导、激光冷冻、激光推进与加速。
近10年来，军事领域的激光武器(激光炮、激光反导弹、反卫星武器)，农业领域的激光育种，医疗领域的激光治疗癌症，测量领域的引力波干涉测量，制造领域的激光焊接、激光3D打印、激光微纳米制造、激光清洗也取得了长足进步。
经过60年的研究发展，与激光相关的产品、技术和服务已经遍布全球，形成了丰富和庞大的激光产业。产业链上游主要包括光学材料及元器件，中游主要是各种激光器及其配套装置与设备，下游以激光应用产品、激光制造装备、消费产品、仪器设备为主。激光产业为中国制造、高端装备、智能制造的发展发挥了重要作用。
今年是激光器诞生60周年，是值得纪念的一年。《高等光学仿真（MATLAB)版——光波导，激光（第3版）》第6章“激光原理及仿真”，从激光的基本原理出发，介绍辐射与物质的相互作用，关于自发辐射、受激辐射和受激吸收的爱因斯坦关系式，吸收与光学增益，激光器的基本构成，激光速率方程和激光调Q技术等内容。以一种典型的被动调Q的微晶片激光器为例，给出了其被动调Q的速率方程组，该速率方程组可以简化为一个具有3个自变量的常微分方程组。利用MATLAB的常微分方程初值问题求解函数即可对该被动调Q速率方程组进行仿真求解，得到被动调Q的微晶片激光器的脉冲时域特性以及被动调Q过程中光子数密度和反转粒子数密度随时间的变化关系。希望通过仿真加强大家对激光及其原理的理解，并能够利用激光做更多的事情。
