激光（laser）是“透过受激辐射产生的光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的缩写，指透过刺激原子导致电子跃迁释放辐射能量而产生的增强光子束。相较于其他类型的光，激光具有发散度小、亮度高、单色性好、相干性好等一系列特点，因此被广泛地运用于工业制造、信息通讯、生物医疗、科研军事等诸多领域，并在社会生产活动中发挥了极其重要的作用，激光也因此与计算机、原子能和半导体并称二十世纪的新四大发明。

激光器是利用受激辐射原理发射激光的器件。

泵浦源是激光器的能量供给来源；增益介质是激光器的核心，会吸收泵浦源提供的能量并将激光放大；谐振腔是两面互相平行的镜子，其作用是把光线在反射镜间来回反射并多次经过增益介质，因而在缩短工作物质长度的同时还能达到放大激光功率的目的。

通过光、电或其他办法对物质进行激发，使得其中一部分粒子激发到能量较高的状态，当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时，由于受激辐射，物质就能对某一波长的光辐射产生放大作用，也就是这种波长的光辐射通过物质时，发射强度会放大，并与入射光波位、频率和方向一致的光辐射，这种称为激光放大器。

若把激发的物质放置于共振腔内，光辐射在共振腔内沿轴线方向往复反射传播，多次通过物质，光辐射被放大许多倍，形成一束强度大、方向集中的激光，这就是激光振荡器。

图1.激光器结构和原理

激光器分类

激光器可以按照泵浦方式、增益介质、工作方式、输出功率、和输出波长等不同维度进行分类，具体分类方式如下所示：

（1）、按泵浦方式的不同，激光器主要可以分为光泵浦激光器、电泵浦激光器、化学泵浦激光器、热泵浦激光器和核泵浦激光器。一般而言，不同类型的泵浦源是与激光晶体不同的吸收波长相适应的。

（2）、按照增益介质的不同，可以分为液体激光器、气体激光器和固体激光器（光纤、半导体、全固态、混合），其中光纤激光器由于增益介质较为特殊且占有较高的市场份额，学术及生产实践中一般会将其与其他固体激光器单独区分开。目前发现可做增益介质的物质有近千种，常见的有掺稀土元素光纤、染料、惰性气体、二氧化碳、掺钕钇铝石榴石（YAG）和钛蓝宝石等。每类增益介质激光器具有不同的特点，不同的增益介质决定了激光波长等参数。

固体激光器与光纤激光器是目前市场上应用最为广泛的两类主流激光器，但两者的加工特点和应用场景有着较大的差异，属于并行发展、难以相互替代的两类不同的技术路线。整体而言，光纤激光器由于其平均功率高、热效应强的特点，被广泛地应用于宏观加工领 域的金属材料切割、焊接、钻孔、烧结等；而固体激光器则具有峰值功率高、热效应小、加工精度高的特点，一般主要用于薄性、脆性材料和非金属材料的精细微加工领域。

图2.激光器的分类

（3）、按工作方式的不同，激光器可分为连续激光器和脉冲激光器。连续激光器可以在较长一段时间内连续输出，热效应高。脉冲激光器以脉冲形式输出， 主要特点是峰值功率高，热效应小；根据脉冲时间长短，脉冲激光器可进一步 分为长脉冲（毫秒、微秒）、短脉冲（纳秒）、超短脉冲（皮秒、飞秒）激光器，一般而言，脉冲宽度越窄、波长越短，可实现的加工精度越高。

（4）、按照输出功率的不同，可以将光纤激光器分为小功率（0-1kW）、中功率（1kW-3kW）、高功率（3kW-6kW 以上）。而对于主要应用在精细微加工领域的固体激光器，实践中一般将 10W 以下的归类为低功率，10W 以上为中高功率。不同功率的激光器适应的应用场景各不同。

（5）、按输出波长的不同，激光器可分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等。不同结构的物质可吸收的光波长范围不同，因此需要各个波长的激光器应用于不同材料的精细加工。

一组科学家在时间上创造了“狭缝”，使他们能够在200多年前首次进行的实验中通过狭缝发送光线。在最初的实验中，科学家们通过屏幕上的狭缝发送光线，在整个空间创造出一个独特的图案。

不过现在，一组新的研究人员已经成功地将这个实验向前推进了一步。他们没有在空间中创造“狭缝”，而是使用激光在时间中创造“狭缝”。创建的图案与最初的实验相似，并改变了超短激光脉冲的颜色。

据报道，这些发现为模拟计算机的进步奠定了基础。通过使用时间上的“狭缝”，计算机可能能够读写印在光束上的数据，而不是依靠数字比特。研究人员说，这甚至可能允许计算机从它们工作的数据中学习。

这个实验还有另一种意义，因为它也可以加深我们目前对光的性质以及它与材料的基本相互作用如何进行的理解。创建这些“狭缝”的研究结果发表在《自然-物理学》上。

根据该论文，研究人员利用了铟锡氧化物（ITO），一种可以在大多数智能手机屏幕中找到的材料。科学家们已经了解到，ITO可以通过从透明到反射的变化对光线做出反应。然而，他们发现，它发生的速度比原来想象的要快得多。

事实上，这种变化发生在不到10飞秒（10亿分之一秒）的时间内。这是非常非常快的。为了确定为什么变化发生得如此之快，科学家们研究了ITO的电子器件如何及时响应用于创造“狭缝”的光线的理论。

最初的实验是在1801年首次展示的。在新的研究中，研究人员重新创造了在原始实验中看到的干扰。他们使用了一个泵脉冲激光，并将其照射在涂有ITO的屏幕上。他们发现，当来自激光的光线击中ITO的电子时，ITO从透明变成了反射。

同时，他们又向ITO屏幕发送了一束后续的探测激光。当他们这样做时，他们看到光束的光学特性发生了暂时的变化。这个“时间缝隙”只有几百飞秒长，但仍然是相当大的突破。

这也不是人类第一次找到跨越时间操纵光线的方法。当然，这与你在电影中可能看到的穿越时空不太一样。然而，在这个例子中，这些发现可能为模拟计算机的新进展打开大门，与我们之前看到的任何东西都不同。