概要：

激光是一種通過(guò)調(diào)整光波形和頻率來(lái)集中光束的設(shè)備。它們利用受激輻射的光放大原理，將光波在束內(nèi)振蕩，以整齊有序的方式排列。激光的內(nèi)核是通過(guò)給材料注入能量，使電子進(jìn)入激發(fā)態(tài)，然后通過(guò)光的吸收和發(fā)射來(lái)放大光的能量。激光具有相干性，使得光束中的每個(gè)光子具有相同的特性，并與其他光子同步振蕩。目前，世界上最強(qiáng)大的激光設(shè)備位于羅馬尼亞的歐洲極端光基礎(chǔ)設(shè)施中心，它能產(chǎn)生極短脈沖的光子、質(zhì)子、中子和中微子，具有令人難以置信的能量。這些發(fā)現(xiàn)為我們理解激光的工作原理和應(yīng)用提供了重要的見(jiàn)解。

激光器是一種設(shè)備，它們通過(guò)強(qiáng)制光波的波形和頻率保持一致來(lái)聚集光束。激光器最初在1960年代被開(kāi)發(fā)出來(lái)，用于放大微波，而現(xiàn)代激光技術(shù)可以增強(qiáng)電磁頻譜中幾乎任何部分的光線，伽馬射線除外。

“激光”這個(gè)詞代表“受激發(fā)射的輻射的光的放大”(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)，在技術(shù)上解釋了激光器的工作原理。

盡管更準(zhǔn)確地說(shuō)，激光器今天并不放大光線，而是使光束內(nèi)的波震蕩以排列整齊有序。

與放大相比，順序(或者從技術(shù)上說(shuō)是“振蕩”)可能更準(zhǔn)確，但會(huì)有更少的人愿意用“失敗器”激光筆逗貓。

所以仍然使用“激光器”這個(gè)詞。

激光器是如何發(fā)揮激光功能的?

激光器的核心是那些在光通過(guò)時(shí)為電磁頻譜提供能量增益的材料。這種增益被稱為“增益”，可以有效放大光的功率。

這種放大背后的過(guò)程稱為受激發(fā)射。材料中的原子被注入一股能量(如高電流)，將電子推到激發(fā)態(tài)。將光線照射或反射通過(guò)這種激發(fā)態(tài)的材料會(huì)使電子吸收然后發(fā)出自己的光子。

在一些激光器中，這種增益媒介根本不是由原子組成的材料，而只是以高速運(yùn)動(dòng)的電子。

困在一個(gè)反射光線的腔內(nèi)，增益介質(zhì)在技術(shù)上放大了通過(guò)它的光線量。這是光的受激發(fā)射放大的基本原理。

雖然放大是過(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵部分，但使這種激光器能夠像我們用于逗貓、播放DVD或擊落殲星艦?zāi)菢邮褂玫奶卣魇窍喔尚浴?/p>

通過(guò)增益介質(zhì)的光線最終都是相同的顏色。完全相同。相同的波長(zhǎng)，相同的方向，相同的偏振度。只是更多一點(diǎn)。

然后，將波返回并通過(guò)光學(xué)腔過(guò)濾光束，這樣輸出的就是相位相同的波。光束中的每個(gè)光子不僅具有相同的特征，而且與其他光子的振蕩保持同步。

有史以來(lái)制造的最強(qiáng)大的激光器是什么?

迄今為止設(shè)計(jì)的最強(qiáng)大的激光器位于羅馬尼亞的歐洲極端光基礎(chǔ)設(shè)施機(jī)構(gòu)。其激光器是世界上最強(qiáng)烈的激光器之一，能夠生成極短的光子、質(zhì)子、中子和中微子脈沖，擁有難以置信的能量。

其高功率激光系統(tǒng)使用鈦摻雜的藍(lán)寶石增益介質(zhì)，設(shè)計(jì)為生成高達(dá)10皮瓦的激光脈沖。

考慮1瓦特是1焦耳的能量在1秒鐘內(nèi)。為了加強(qiáng)對(duì)比，將1升水的溫度升高1攝氏度需要略超過(guò)4000焦耳的能量。

1皮瓦特是1秒鐘內(nèi)的1千兆兆(1015)焦耳。誠(chéng)然，脈沖只持續(xù)了22飛秒(22 x 10-15秒)，但這仍然是極小的時(shí)間里聚集了可觀的能量。

不過(guò)，這項(xiàng)記錄可能不會(huì)持續(xù)很久。中國(guó)的“超級(jí)激光站”在未來(lái)幾年可能會(huì)用新興技術(shù)打破這項(xiàng)紀(jì)錄，這種技術(shù)可以生成高達(dá)100皮瓦的激光，如此強(qiáng)大的爆發(fā)能量，足以使空虛的空間產(chǎn)生粒子的噴射，展示前所未有的物理學(xué)現(xiàn)象。