第一節(jié)　激光的產(chǎn)生

我們談到“激光的產(chǎn)生”，其中有兩個方面的意義：其一個方面是指激光的產(chǎn)生機理，因此也就能了解到激光與普通的光源光的區(qū)別有什么本質(zhì)上的區(qū)別，這也是繼光為什么有神氣的特性的原因；另外一個方面是指誕生在世界上的第一束激光。

一、激光的亮度很高

激光的特性中最主要的一個是能夠產(chǎn)生極高的亮度，或者可以說是有極高的發(fā)光強度。地球上任一種已知材料，不管它的熔點有多高，在較強的激光的照射下，不到1秒鐘它就開始氣化；而且任意一種的金屬或者鉆石，不管它的硬度有多大，激光都能把它輕而易舉地打孔。但是激光為什么會具有如此高的發(fā)光強度呢？

這是因為一個普通的光源發(fā)光，從時間上來講，一般都是持續(xù)不斷地發(fā)射，例如一只燈泡，通電以后一直就在發(fā)光，一直到切斷電源以后為止；從空間上來講，它卻是向四面八方傳播的，因而一只燈泡可以照亮整個房間。這就是說，普通光源發(fā)出的光能量無論時間上還是空間上都彌散開去，所以難以產(chǎn)生極高的強度。

激光的發(fā)射則與此完全的不同，它的能量是在非常短的時間里爆發(fā)出來的，目前最短的能達到幾個飛秒（1飛秒＝10^－15秒），這比我們通常用“一眨眼”來形容的時間短了不知要有多少倍！而且，其能量往往集中在一條極細的光束中，例如光束直徑只有若干微米（1微米＝10^－6米），且?guī)缀鯚o發(fā)散地向前傳播。此外，激光具有非常純的顏色，在物理學(xué)中這被稱為單色性，因此，也能通過各種適當(dāng)?shù)耐哥R變化把光束進一步的“壓窄”。

二、自然界中的激光

上面介紹了各種的激光器，雖然這些器件是千差萬別的，但是也有一點是共同的，那就是都是由人類制造的。那么，自然界中會不會產(chǎn)生激光呢？在1995年，美國國家航空和航天管理局奎普空間觀察站的科學(xué)家們宣稱，在太空中他們發(fā)現(xiàn)了一束“天然激光”。當(dāng)空間站從科威特的哈瓦利返回美國加利福尼亞州的莫菲特菲爾德時，科學(xué)家們正在觀察天鵝座星座中名為MWC349的一個新發(fā)現(xiàn)的高溫發(fā)光星體的邊際氣體和塵埃圓盤，搜索波長在50到500微米之間的發(fā)射譜線。由國家航空和航天博物館（NASM）的首席研究員斯特列爾尼茨基探測到這條輻射譜線。

依據(jù)報導(dǎo)可知，譜線的波長是169微米，它的強度也是同樣的波長但是沒有被放大自發(fā)輻射的六倍。發(fā)現(xiàn)的人也認為，這種來自自然界的激光的產(chǎn)生機制是：上述的星體輻射的強紫外線將星體周圍的塵埃圓盤中高密度集合的氫原子泵浦到高能態(tài)，當(dāng)紅外輻射照射到這些受激的氫原子上時，它們便受激發(fā)射具有相同紅外波長的強激光束。如果這種推測得到證實，它將是第一束被探測到的天然激光。

在這以后不久的一段時間，1996年2月出版的《光子學(xué)》雜志報導(dǎo)了美國明尼蘇達州州立大學(xué)和瑞典隆德大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)太空中存在紫外激光，并且經(jīng)過推斷，激光是由η船底座星爆炸生成的物質(zhì)團發(fā)出的，這個光的波長大約有251納米。

η船底座星比太陽的亮度高400萬倍，早在19世紀，天文物理學(xué)家們就曾觀察到它正在經(jīng)歷一場大爆炸，這種爆炸持續(xù)了20年左右，隨后釋放出至少3個非常強的熾熱氣團，其中至少有一個可以輻射上述紫外激光。

據(jù)推測，激光看上去可能產(chǎn)生于氣團中某種類鐵原子，而這些原子必然有某種獨特的結(jié)構(gòu)，但在高速運動的氣團中如何形成這種結(jié)構(gòu)，迄今仍然是一個謎。