霍知节

“光把我们带进了一个光怪陆离的世界：X光，照见了动物的内脏;激光，刺穿了优质钢板”[1]。艾青所著《光的赞歌》激情四溢，以诗歌的形式为我们描述了一种极富“个性”的新光源——激光（laser）。那到底什么是激光呢？又是来自于哪里？激光器、激光材料又是何物？稀土激光材料又是怎么回事？它们的“神奇用途”是什么？下面我们来逐一破解。

1   激光的“神奇”

什么是激光？激光，最初的名字为“镭射”“莱塞”，意为：受激发射的光放大、产生的辐射光。意指某些特殊物质原子中的粒子，在受到光或者电的刺激后，会使其中能级较低的原子吸收能量后，变成能级较高的原子，进而辐射出相位、频率、方向等完全相同的光，这就是“神奇”的激光。

1.1   “神奇”在哪里

激光的“神奇”在哪里呢？一是方向性好 （图1），近乎是一束平行光，哪怕是投射到遥远的月球，其光束扩散直径也不会超2km。二是单色性好（图2），颜色纯正，亮度极高。三是相干性好 （图3），源自受激辐射产生的相干光束，故而空间和时间的相干性都是极好的。四是能量高度集中，可获得极强的输出功率，因其发散角很小，照射形成的光斑极小，故单位面积的辐射能极高，集中的高能量在“千钧一发”之际，可以将天下的各路材料瞬间熔化或汽化，真可谓无坚不摧。

“神奇”的激光原理又是什么呢？享誉世界的美国物理学家——爱因斯坦，也就是“激光之父”，在1916 年发现了伟大的“激光原理”。该理论的基本内容是：①假设原子、分子或离子等微观粒子，有高低2个分立能级，对应能量E2、E1，粒子数密度N2、N1。……