请用通俗易懂的方式解释一下什么是 随机激光

激光产生的过程如下：
1、介质分子在外来能量的激发下跃迁到可以产生受激辐射的能级。
2、一些在高能级的介质分子随机跃迁到低能级，并发射出一个光子。
3、由于该能级可以产生受激辐射，所以在该光子击中另一个处于该能级的介质分子时，该介质分子产生受激辐射现象。即受入射光子的激发而从该能级跃迁至低能级，同时发射出一个和入射光子一模一样的光子。
4、以上过程在谐振腔内进行，谐振腔两端是两块平行放置的反射镜，反射镜间距是受激辐射波长的整数倍。以使得只有完全垂直于两块反射镜的辐射被选择留下。
5、被选择方向上的辐射不断增殖形成相干性非常好的激光光束。跃迁到低能级的介质分子在外来能量的激发下重新回到高能级，保证持续提供可激发的介质分子。
6、谐振腔的一端放置的反射镜有一定的透射率，通过此端反射镜透射出来的光束就是我们可以使用的激光束。
以上是激光发生原理的简述，请参考。
至于应用，由于激光是方向性和相干性非常好的光，所以有很多适合激光的应用。如激光切割、激光美容、激光存储等等。

“激光”，又称镭射，英文叫“LASER”，是“Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation”的缩写，意为“受激发射的辐射光放大”，激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。

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。它的原理早在 1917 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。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。

那么，激光到底是什么呢？还是让我们来对此认识一番吧！激光虽带有“光”字，然而，它却和普通的光截然不同。那么，激光和普通光到底有什么不同呢？

第一，激光是一种颜色最单纯的光。太阳光和电灯光看起来似乎是白色的，但当让它通过一块三棱镜的时候，就可以看到红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色的光，其实，还含有我们看不见的红外光和紫外光。激光的颜色非常单纯，而且只向着一个方向发光，亮度极高。

第二，激光的方向性好。在发射方向的空间内光能量高度集中，所以激光的亮度比普通光的亮度高千万倍，甚至亿 万倍。而且，由于激光可以控制，使光能量不仅在空间上高度集中，同时在时间上也高度集中，因而可以在一瞬间产生出巨大的光热，成为无坚不摧的强大光束。平 时，我们见到的灯光，都是向四面八方发光，就好像电影院散场后，大家前前后后地向着四面八方以不同步伐走出来。打开室内的电灯，整个房间都照亮了。又如， 打开手电筒，在发出的部位，直径不过3～5厘米，待射到几米之外后，就扩展成一个很大的光圈。这说明，光在传播中发散了。

然而，激光却不同，它是大量原子由于受激辐射所产生的发光行为。激光在传播中始终像一条笔直的细线，发散 的角度极小，一束激光射到38万千米外的月球上，光圈的直径充其量只有2千米左右。就好比电影院散场后，大家排着队朝着一个方向，迈着相同大小的步伐，随 着“一、二、一”的口令，整整齐齐地前进。

第三，激光亮度最高。太阳是人类共有的自然光源，整个世界沐浴在明亮的阳光之下。太阳表面的亮度比蜡烛大30万倍，比白炽灯大几百倍。激光的出现，更是光源亮度上的一次惊人的飞跃。

一台普通的激光器的输出亮度，比太阳表面的亮度大10亿倍。从地球照到月亮上在反射回来也不成问题。可见激光是当今世界上高亮度的光源。

第四，激光还可以具有很大的能量，用它可以容易地在钢板上打洞或切割。在工业生产中，利用激光高亮度特点已 成功地进行了激光打孔、切割和焊接。在医学上、利用激光的高能量可使剥离视网膜凝结和进行外科手术。在测绘方面，可以进行地球到月球之间距离的测量和卫星 大地测量。在军事领域，激光能量提高，可以制成摧毁敌机和导弹的光武器。

“激光”一词在英文里是“LASER”，是“Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation”的缩写，意为“受激发射的辐射光放大”。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。

激光，是一种崭新的光源，是由激光器产生的一种光。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。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。

那么，激光到底是什么呢？还是让我们来对此认识一番吧！激光虽带有“光”字，然而，它却和普通的光截然不同。那么，激光和普通光到底有什么不同呢？

第一，激光是一种颜色最单纯的光。太阳光和电灯光看起来似乎是白色的，但当让它通过一块三棱镜的时候，就可以看到红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色的光，其实，还含有我们看不见的红外光和紫外光。激光的颜色非常单纯，而且只向着一个方向发光，亮度极高。

第二，激光的方向性好。在发射方向的空间内光能量高度集中，所以激光的亮度比普通光的亮度高千万倍，甚至亿万倍。而且，由于激光可以控制，使光能量不仅在空间上高度集中，同时在时间上也高度集中，因而可以在一瞬间产生出巨大的光热，成为无坚不摧的强大光束。平时，我们见到的灯光，都是向四面八方发光，就好像电影院散场后，大家前前后后地向着四面八方以不同步伐走出来。打开室内的电灯，整个房间都照亮了。又如，打开手电筒，在发出的部位，直径不过3～5厘米，待射到几米之外后，就扩展成一个很大的光圈。这说明，光在传播中发散了。
然而，激光却不同，它是大量原子由于受激辐射所产生的发光行为。激光在传播中始终像一条笔直的细线，发散的角度极小，一束激光射到38万千米外的月球上，光圈的直径充其量只有2千米左右。就好比电影院散场后，大家排着队朝着一个方向，迈着相同大小的步伐，随着“一、二、一”的口令，整整齐齐地前进。

第三，激光亮度最高。太阳是人类共有的自然光源，整个世界沐浴在明亮的阳光之下。太阳表面的亮度比蜡烛大30万倍，比白炽灯大几百倍。激光的出现，更是光源亮度上的一次惊人的飞跃。
一台普通的激光器的输出亮度，比太阳表面的亮度大10亿倍。从地球照到月亮上在反射回来也不成问题。可见激光是当今世界上高亮度的光源。

第四，激光还可以具有很大的能量，用它可以容易地在钢板上打洞或切割。在工业生产中，利用激光高亮度特点已成功地进行了激光打孔、切割和焊接。在医学上、利用激光的高能量可使剥离视网膜凝结和进行外科手术。在测绘方面，可以进行地球到月球之间距离的测量和卫星大地测量。在军事领域，激光能量提高，可以制成摧毁敌机和导弹的光武器。

激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。

什么叫做“受激辐射”？它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。

激光的高亮度：固体激光器的亮度更可高达1011W／cm2Sr。不仅如此，具有高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。

激光的高方向性：激光的高方向性使其能在有效地传递较长的距离的同时，还能保证聚焦得到极高的功率密度，这两点都是激光加工的重要条件

激光的高单色性：由于激光的单色性极高，从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上，得到很高的功率密度。

激光的高相干性：相干性主要描述光波各个部分的相位关系。正是激光具有如上所述的奇异特性因此在工业加工中得到了广泛地应用。

目前激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等）、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。

经过30多年的发展，激光现在几乎是无处不在，它已经被用在生活、科研的方方面面：激光针灸、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光测距仪、激光陀螺仪、激光铅直仪、激光手术刀、激光炸弹、激光雷达、激光枪、激光炮……，在不久的将来，激光肯定会有更广泛的应用。

激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。根据作战用途的不同，激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。武器系统主要由激光器和跟踪、瞄准、发射装置等部分组成，目前通常采用的激光器有化学激光器、固体激光器、CO2激光器等。激光武器具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点，但也存在易受天气和环境影响等弱点。激光武器已有30多年的发展历史，其关键技术也已取得突破，美国、俄罗斯、法国、以色列等国都成功进行了各种激光打靶试验。目前低能激光武器已经投入使用，主要用于干扰和致盲较近距离的光电传感器，以及攻击人眼和一些增强型观测设备；高能激光武器主要采用化学激光器，按照现有的水平，今后5—10年内可望在地面和空中平台上部署使用，用于战术防空、战区反导和反卫星作战等。

激光的其它特性:
激光有很多特性：首先，激光是单色的，或者说是单频的。有一些激光器可以同时产生不同频率的激光，但是这些激光是互相隔离的，使用时也是分开的。其次，激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的，整束光就好像一个“波列”。再次，激光是高度集中的，也就是说它要走很长的一段距离才会出现分散或者收敛的现象。

激光（LASER）是上实际60年代发明的一种光源。LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母缩写。激光器有很多种，尺寸大至几个足球场，小至一粒稻谷或盐粒。气体激光器有氦－氖激光器和氩激光器；固体激光器有红宝石激光器；半导体激光器有激光二极管，像CD机、DVD机和CD-ROM里的那些。每一种激光器都有自己独特的产生激光的方法。

相信“激光”这个名词对大家来说一点也不陌生。在日常生活中，我们常常接触到激光，例如在电教室上课时老师用的激光 教鞭，计算机或VDC中用来读取光盘数据的光驱等等。在工业上，激光常用于切割或微细加工。在军事上，激光被用来拦截导弹。科学家也利用激光非常准确地测量了地球和月球的距离，涉及的误差只有几厘米。激光的用途那么广泛， 它究竟是如何产生的呢？以下我们将会阐释激光产生的基本原理。

激光的发展有很长的历史，它的原理早在 1917 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但直到 1958 年激光才被首次成功制造。

激光英文名是 Laser，即 Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation 的缩写。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。但在阐释这个过程之前，我们必先了解物质的结构，以及光的辐射和吸收的原理。
物质由原子组成。图一是一个碳原子的示意图。原子的中心是原子核，由质子和中子组成。质子带有正电荷，中子则不带电。原子的外围 分布着带负电的电子，绕着原子核运动。有趣的是，电子在原子中的能量并不是任意的。描述微观世界的量子力学告诉我们，这些电子会处于一些固定的「能级」，不同的能 级对应于不同的电子能量。为了简单起见，我们可以如图一所示，把这些能级想象成一些绕着原子核的轨道，距离原子核越远的轨道能量越高。此外，不同轨道最多可容纳的电子数目也不同，例如最低的轨道 (也是最近原子核的轨道) 最多只可容纳 2 个电子，较高的轨道则可容纳 8 个电子等等。事实上，这个过份简化了的模型并不是完全正确的 [1]，但它足以帮助我们说明激光的基本原理。

图一 碳原子示意图。

电子可以 通过吸收或释放能量从一个能级跃迁至另一个能级。例如当电子吸收了一个光子 [2] 时，它便可能从一个较低的能阶跃迁至一个较高的能级 (图二 a)。同样地，一个位于高能级的电子也会通过发射一个光子而跃迁至较低的能级 (图二 b)。在这些过程中，电子吸收或释放的光子能量总是与这两能级的能量差相等。由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色（或频率）。 图二 原子内电子的跃迁过程。

当原子内所有电子处于可能的最低能 级时，整个原子的能量最低，我们称原子处于基态。图一显示了碳原子处于基态时电子的排列状况。当一个或多个电子处于较高的能级时，我们称原子处于受激状态。前面说过，电子可 通过吸收或释放在能级之间跃迁。跃迁又可分为三种形式：
自发吸收 - 电子通过吸收光子从低能级跃迁到高能级 (图二 a)。
自发辐射 - 电子自发地通过释放光子从高能级迁到较低能级 (图二 b)。
受激辐射 - 光子射入物质诱发电子从高能级跃迁到低能级，并释放光子。入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能级的能量差。一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子 (图二 c)。

激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的。图三显示红宝石激光的原理。它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组成。激光介质是红宝石晶体，当中有微量的铬原子。在开始时，闪光灯发出的光射入激光介质，使激光介质中的铬原子受到激发，最外层的电子跃迁到受激态。此时，有些电子会 通过释放光子，回到较低的能级。而释放出的光子会被设于激光介质两端的镜子来回反射，诱发更多的电子进行受激辐射，使激光的强度增加。设在两端的其中一面镜子会把全部光子反射，另一面镜子则会把大部分光子反射，并让其余小部分光子穿过；而穿过镜子的光子就构成我们所见的激光。
产生激光还有一个巧妙之处，就是要实现所谓粒子数反转的状态。以红宝石激光为例 (图四)，原子首先吸收能量，跃迁至受激态。原子处于受激态的时间非常短，大约 秒后，它便会落到一个称为亚稳态的中间状态。原子停留在亚稳态的时间很长，大约是 秒或更长的时间。电子长时间留在亚稳态，导致在亚稳态的原子数目多于在基态的原子数目，此现象称为粒子数反转。粒子数反转是产生激光的关键，因为它使 通过受激辐射由亚稳态回到基态的原子，比通过自发吸收由基态跃迁至亚稳态的原子为多，从而保证了介质内的光子可以增多，以输出激光。

激光透过受激辐射产生，有以下三大特性 (图五)：

激光是单色的，在整个产生的机制中，只会产生一种波长的光。这与普通的光不同，例如阳光和灯光都是由多种波长的光合成的，接近白光。
激光是相干光，所有光子都有相同的相，相同的偏振，它们迭加起来便产生很大的强度。而在日常生活中所见的光，它们的相和偏振是随机的，相对于激光，这些光就弱得多了。
激光的光束很狭窄，并且十分集中，所以有很强的威力。相反，灯光分散向各个方向转播，所以强度很低。
以能量划分，激光可大致可分为三类，第一类是低能量激光，这类激光通常以气体为激光介质，例如在超级市场中常用的条形码扫描仪，就是用氦气和氖气作为激光介质的；第二类是中能量激光，例如在 电教室用的激光教鞭；最后一类为高能量激光，一般用半导体作为激光介质，输出的功率可高达 500 mW。用于热核聚变实验的激光可发射出时间极短但能量极高的激光脉冲，其脉冲功率竟可达 W！这激光可产生达一亿度的高温，引发微粒状的氘-氚燃料进行热核聚变。

图三 红宝石激光的示意图。

图四 粒子数反转的状态。

图五 普通灯光与激光的比较。

[1] 根据量子力学，电子不是在一些明确的轨道上绕原子核运动的，它们的位置只可利用或然率通过薜定谔方程预测。
[2] 量子力学说明光也有粒子的性质，特别是在光与原子作用的时候。光的粒子称为光子

射一条线是因为激光遇到空气中的微粒发生了散射，一部分散射光进入人眼的结果，若是在超净空间中，是不会出现一条线的情况的。

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”。它的亮度约为太阳光的100亿倍。激光的原理早在 1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到 1960 年激光才被首次成功制造。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，去获得空前的效应和成果，从而促进社会的发展。

1、概念
激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发眀，被称为“最快的刀”、

“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度约为太阳光的100亿倍。

激光的原理早在 1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到 1960 年激光才被首次成功制造。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。

2、激光50年发展时间表

1917年：爱因斯坦提出“受激发射”理论，一个光子使得受激原子发出一个相同的光子。

1953年：美国物理学家Charles Townes用微波实现了激光器的前身：微波受激发射放大（英文首字母缩写maser）

1957年：Townes的博士生Gordon Gould创造了“laser”这个单词，从理论上指出可以用光激发原子，产生一束相干光束，之后人们为其申请了专利，相关法律纠纷维持了近30年。

1960年：美国加州Hughes 实验室的Theodore Maiman实现了第一束激光

1961年：激光首次在外科手术中用于杀灭视网膜肿瘤。

1962年：发明半导体二极管激光器，这是今天小型商用激光器的支柱。

1969年：激光用于遥感勘测，激光被射向阿波罗11号放在月球表面的反射器，测得的地月距离误差在几米范围内。

1971年：激光进入艺术世界，用于舞台光影效果，以及激光全息摄像。英国籍匈牙利裔物理学家Dennis Gabor凭借对全息摄像的研究获得诺贝尔奖。

1974年：第一个超市条形码扫描器出现

1975年：IBM投放第一台商用激光打印机

1978年：飞利浦制造出第一台激光盘（LD）播放机，不过价格很高

1982年：第一台紧凑碟片（CD）播放机出现，第一部CD盘是美国歌手Billy Joel在1978年的专辑52nd Street。

1983年：里根总统发表了“星球大战”的演讲，描绘了基于太空的激光武器

1988年：北美和欧洲间架设了第一根光纤，用光脉冲来传输数据。

1990年：激光用于制造业，包括集成电路和汽车制造

1991年：第一次用激光治疗近视，海湾战争中第一次用激光制导导弹。

1996年：东芝推出数字多用途光盘（DVD）播放器

2008年：法国神经外科学家使用广导纤维激光和微创手术技术治疗了脑瘤

2021年：美国国家核安全管理局（NNSA）表示，通过使用192束激光来束缚核聚变的反应原料、氢的同位素氘（质量数2）和氚（质量数3），解决了核聚变的一个关键困难。

3、发展前景
激光是20世纪60年代的新光源，具有方向性好、亮度高、单色性好和高能量密度等特点。以激光器为基础的激光工业在全球发展执着迅猛，现在已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面。据统计，从高端的光纤到常见的条形码扫描仪，每年和激光相关产品和服务的市场价值高达上万亿美元。

前瞻产业研究院发布的《中国激光行业发展前景与转型升级分析报告前瞻》显示，激光行业已形成完整、成熟的产业链分布。上游主要包括激光材料及配套元器件，中游主要为各种激光器及其配套设备，下游则以激光应用产品、消费产品、仪器设备为主。

当前，国内激光市场主要分为激光加工设备、光通信器件与设备、激光测量设备、激光器、激光医疗设备、激光元部件等，其产品主要应用于工业加工和光通信市场，两者占据了近7成的市场空间。

严格来讲的话，激光的光束不算是一条线的，激光本身其实是发散的，不过是因为速度极快，各种放向的粒子来不及发散，因此会被看成一条线。
“激光的电磁场为局限在直线上”不确切，确切的说应该是高斯光速，它比普通光速发散小。它是相干光+光学腔模型理论计算结果，又符合实验的。不用数学的简单解释很难，只能试着解释，相干光所以比自然光发散小，那是因为由于其相干性使得传播到远离光速中心的空间部分的电磁场互相抵消掉了，所以集中了，而自然光由于不相干不能抵消掉，所以发散。
激光和普通的光完全不同日常生活中我们见到的光源大多数是不相干的光源，例如手电筒的光，太阳的光以及电灯泡里发出的光。所谓的不相干，是指从这些光源里面发出的光有两个共同特点，都是由不同颜色的光组成，看起来都是白光，而且这些不同颜色的光，甚至是其中颜色相同的光，偏振的方向都不一样

具体来说，第一，它们发出的光在各个频率上都有分布，换句话说，它们是由各种不同的颜色组成的，这些不同颜色的光叠加在一起，发射到我们眼里，我们看到的都是白色的光。第二，这些不同颜色的光，甚至是其中颜色相同的光，偏振的方向不一样。偏振就是指光的振动方向，比如说从智能手机屏幕里发出的光就是偏振的，当我们带着偏振墨镜去看手机屏幕，只能从一个方向看到屏幕上的内容。当转动屏幕到一定角度时，屏幕上的内容会完全消失，这时手机屏幕光的偏振方向和墨镜所允许的偏振方向完全垂直，所以我们看不到屏幕上的内容。

因为激光的波长在人眼可感知的波长范围内，而大气，水等介质通常都是不那么纯净的，有灰尘，或其他粒子在其中，于是空气变成了“气溶胶”激光束在其中传播时自然发生丁达尔效应，产生漫反射，所以可以看见一条亮光。

研究表明，任何工作物质，在适当的激励条件下，可在粒子体系的特定高低能级间实现粒子数反转。若原子或分子等微观粒子具有高能级E2和低能级E1，E2和E1能级上的布居数密度为N2和N1，在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程。受激发射跃迁所产生的受激发射光，与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向。因此，大量粒子在同一相干辐射场激发下产生的受激发射光是相干的。受激发射跃迁几率和受激吸收跃迁几率均正比于入射辐射场的单色能量密度。当两个能级的统计权重相等时，两种过程的几率相等。在热平衡情况下N2<N1，所以受激吸收跃迁占优势，光通过物质时通常因受激吸收而衰减。外界能量的激励可以破坏热平衡而使N2>N1，这种状态称为粒子数反转状态。在这种情况下，受激发射跃迁占优势。光通过一段长为l的处于粒子数反转状态的激光工作物质（激活物质）后，光强增大eGl倍。G为正比于（N2-N1）的系数，称为增益系数，其大小还与激光工作物质的性质和光波频率有关。一段激活物质就是一个激光放大器。如果，把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少有一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中，处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射。其中，非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外：轴向传播的光波却能在腔内往返传播，当它在激光物质中传播时，光强不断增长。如果谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程损耗δ（G0l是小信号增益系数），则可产生自激振荡。原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。

出射一条线是因为激光遇到空气中的微粒发生了散射,一部分散射光进入人眼的结果,若是在超净空间中,是不会出现一条线的情况的,这和功率没有关系。
激光射出点是一个点，射中点也是一个点（在目标物上）。从射出点到射中点是一条线呢。因是光的直线传播。只是这光线有时看不见。而看见是因为光的路径上有尘埃对激光散射。
以前的激光不叫“激光”，叫“镭射”，它只是激光英文名“laser”的音译，所以，当你看到“镭射”两个字的时候，不必慌张，不要害怕，its Chinese name is而提到“激光”，就不得不提到我国著名物理学家钱学森了，这个词正是由他翻译提出的。
因为这个词更能描述激光的本质（本质是受激辐射，简单来说就是受到刺激发出来的光啦），所以普遍被中国学者们接受。第一台激光器——红宝石激光器——诞生于1960年，而早在1916年，天才物理学家 爱·啥都懂·因斯坦就建立了激光的理论基础——受激辐射。1.激光工作物质
工作物质直接决定了激光器的价格，想想我们生活中的激光笔，看到的舞台灯光表演，除非家里有红宝石，蓝宝石矿，绝对不会用宝石来当作工作物质啦。目前市场上用的绝大多数工作物质是价格较低的半导体，几乎90%的激光器都是半导体激光器，当然还有液体，气体等激光器。2.激励源
在使用激光有关产品的时候，产品都会提示”切勿直视“的字样，原因就在于其光的能量大，且集中，易伤眼。那么，这样的能量哪里来的呢？
肯定不是凭空产生的啦，因为首先就不符合能量守恒定律。这些能量（光能，电能，化学能等）来自外界，通过激励源的作用，刺激工作物质，工作物质就发出了光。
这也说明了为啥这光叫”激光“了。
更进一步说，激光器，就是一台能量转换器，将其他形式的能量转换成光能。3.光学谐振腔工作物质发出来的光，并没有直接射到外面，而是来到了谐振腔——由两个镜片构成的腔室。发出来的光在两个镜片之间不停的反射，最终在方向上达成一致，不一致的早就从其他地方散失点了，这就是为什么激光射出去是一条直线，而普通光源就是四面八方。从第一台激光器诞生，直至发展到现在，产生了各型各式的激光器，但他们的这三大基本结构从来没有改变过。激光器的出现，区分了现代光学技术和古老光学技术，具有划时代的意义，对人类各个领域都产生了重大影响。比如军事，雕刻，测量等方面。
经过几十年的发展，它早已走出实验室，成为了我们生活中常见的一样东西了。

激光能被看见，可以用丁达尔效应解释
高中化学课本中说“丁达尔现象是指可见光束在胶体中传播时受到胶体粒子的阻挡而发生的漫反射现象”
首先，激光的波长在人眼可感知的波长范围内，而大气，水等介质通常都是不那么纯净的，有灰尘，或其他粒子在其中，于是空气变成了“气溶胶”激光束在其中传播时自然发生丁达尔效应，产生漫反射，所以可以看见一条亮光。
而在纯净的介质中就不会发生这种情况，如在真空中只能逆着激光发出的方向看见一个亮点，而非亮线。先上一段三段论来解答激光是什么物质：

光是电磁波

激光是一种光

激光是电磁波

Q.E.D.

知道了激光是电磁波后，我们再来简单分析一下它是怎么产生的。其实激光的英文“Laser”是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，也就是“通过受激辐射产生的光放大”。因此要搞懂激光是怎样产生的这个问题，我们需要认识一下什么是“受激辐射”。

图1[1] 原子的自发辐射、受激辐射和受激吸收示意图 （a）自发辐射（b）受激吸收（c）受激辐射
原子内部的电子会处在不同能级之间跃迁，因此会发生自发辐射、受激吸收、受激辐射等现象。受激辐射就是物质在一束频率为 v （ hv=E_{1}-E_{2} ）入射光的刺激下，电子会从高能级 E_{1} 向下跃迁低能级 E_{2} ，同时向外发射出一束频率同样为ν的光，称为受激辐射光。

但这一束受激辐射光还远不能满足激光亮度高、单色性好、相干性好的条件。为了产生高质量的激光，我们需要制造专门的激光器，其中最重要的三部分就是泵浦源、工作物质、谐振腔。

图2 激光器主要部件示意图
泵浦源的作用是使工作物质中的高能级电子数大于低能级电子数，从而使工作物质表现出向外辐射光线而非吸收。可以使用适当频率的脉冲光去照射工作物质，称为光激励。也可以将电子加速打在工作物质上，称为电激励。

激光器的工作物质是发生粒子数反转，产生受激辐射光的主要场合，常见的有蓝宝石（ Al_{2}O_{3} ）、钇铝石榴石（ Y_{3}Al_{5}O_{12} ）等。

在产生足够的粒子数反转，放出受激辐射光后，还需要对光线进行放大。放大过程在谐振腔内进行。如图3，谐振腔两侧为平行的反射镜，其中一侧为全反射镜，另一侧为反射大部分光线的镜子。当工作物质产生受激辐射光后，会在谐振腔中传播。这样凡是不沿垂直镜面方向传播的光线在多次传播后便逸出腔外，只留下沿腔体轴向传播的光线，这部分光线又在工作介质中不断诱发受激辐射，产生大量同频率的光子，这个过程不断循环，从而实现在部分反射镜透射出的光线具有极高的单色性和相干性，可以称之为“激光”了。