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（图1），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）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、[[共振]]腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。
==激光的特点==
<b>（一）定向发光 </b>
普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的[[反光镜]]，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个向射出，光束的[[发散]]度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。
<b>（二）亮度极高 </b>
在激光发明前，人工光源中[[高压]]脉冲[[氙]]灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而[[红宝石激光器]]的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。
<b>（三）颜色极纯 </b>
光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氖灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。
激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的[[氦氖激光器]]为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10^-9纳米，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。
此外，激光还有其它特点：相干性好。激光的频率、振动方向、相位高度一致，使激光光波在空间重叠时，重叠区的光强分布会出现稳定的强弱相间现象。这种现象叫做光的干涉，所以激光是相干光。而普通光源发出的光，其频率、振动方向、相位不一致，称为非相干光。
闪光时间可以极短。由于技术上的原因，普通光源的闪光时间不可能很短，照相用的闪光灯，闪光时间是千分之一秒左右。脉冲激光的闪光时间很短，可达到6飞秒（1飞秒等于1000万亿分之一秒）。闪光时间极短的光源在生产、科研和军事方面都有重要的用途。
<b>（四）能量密度极大</b>
光子的能量是用E=hf来计算的，其中h为普朗克常量，f为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846*10^(14)Hz到7.89510(14)Hz.[[电磁波]]谱可大致分为：（1）无线电波——波长从几千米到0.3米左右，一般的电视和无线电广播的[[波段]]就是用这种波；（2）微波——波长从0.3米到10^-3米，这些波多用在雷达或其它通讯系统；（3）红外线——波长从10^-3米到7.8×107米；（4）可见光——这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。波长从780—380nm。光是原子或分子内的电子运动状态改变时所发出的电磁波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那一部分；（5）[[紫外线]]——波长从3 ×10^-7米到6×10^-10米。这些波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当，因此紫外光的[[化学]]效应最强；（6）[[伦琴射线]]—— 这部分电磁波谱，波长从2×10^-9米到6×10^-12米。伦琴射线（X[[射线]]）是电原子的内层电子由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减速时所发出的；（7）γ射线——是波长从10^-10～10^-14米的电磁波。这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的，[[放射性物质]]或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。γ射线的穿透力很强，对生物的破坏力很大。由此看来，激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一个点），短时间里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。
(4)激光外科开创了[[医学美]]容的新纪元。高能超脉冲CO2激光磨皮换肤术开拓了[[美容外科]]的新技术。它利用高能量，极短脉冲的激光，使老化、损伤的皮肤组织瞬间被汽化，不伤及周围组织，治疗过程中几乎不出血，并可精确的控制作用深度。其效果得到国际医学[[整形美容]]界充分肯定，被誉为“开创了医学美容新纪元”；此外，更有高能超脉冲CO2激光仪治疗眼袋、打鼾、甚至激光美白牙齿等，以其安全精确的疗效，简便快捷的治疗在医学美容界创造了一个又一个奇迹。激光美容使得医学美容向前迈进了一大步，并且赋予医学美容更新的内涵。
<b />【激光洗血】
[[世界卫生组织]]（WHO）近期报告：全世界每年有1500万人死于[[冠心病]]、[[高血压]]、[[脑血栓]]等[[心脑血管疾病]]，而60岁以上的老年人死于[[心脑血管病]]的人数90%以上。
心脑血管疾病被称为人们生命与健康的三大杀手之一，而由[[高血脂]]和高血黏度引起的心脑血管疾病更是“三大杀手”之首，仅有明显[[症状]]的心脑血管疾病患者比如[[头痛]]、[[头晕]]、[[耳鸣]]、[[失眠]]、四肢麻木、记忆力减退等有1.8亿人，高血压1.2亿人，高血脂人群更加庞大，有近四亿人，心脑血管发病人群更以每年600万人的速度增加。
心脑血管疾病具有[[发病率]]高、[[死亡率]]高、致残率高、复发率高、治疗费用高以及[[并发症]]多“五高一多”的特点，治疗和预防已到了刻不容缓的地步。
上个世纪四十年代，人类发现了激光，这种神奇的光，是物质由受激而辐射出放大的光波，称为激光，光是由一个个光子组成，每一个光子都含有一定的能量，所以又把光子叫做光量子。激光也是由一个个光量子组成的。医学上用激光照射血液，光量子被血液分子吸收并转化为分子内能，从而起到激活血液细胞的作用，光量子还能对血液产生其他光化合反应和生物效应，应用这些效应来治疗和保健的[[疗法]]被称为光量子[[血疗]]（又称激光洗血）。
[[低强度激光]]疗法：桡动脉照射治疗，见效快，疗效显著，可产生以下效果：
1、改变血流变指标
改善血液流变性质，可以降低[[血压]]，降低[[全血黏度]]、[[血浆]]黏度、[[血小板聚集]]能力，激活酶系统，加快新陈代谢。
2、改善[[血液循环]]
刺激[[交感神经]]和[[副交感神经]]，可使[[黏膜]]和[[鼻黏膜]][[血管收缩]]、扩张，从而反射性地引起颅内血液循环和全身血液循环。可出现全身症状的改善，如精神好转[[全身乏力]]减轻食欲增加。
3、恢复[[红细胞]]正常形态
补充红细胞的生物能量，剥离红细胞表面的脂肪层，使红细胞表面恢复负电荷，加大红细胞间的排斥力，使红细胞单个游离，避免细胞粘连。
4、提高红细胞携氧能力
由于光量子补充红细胞的生物能量，使红细胞能与氧气更好地结合发挥其携氧和输送氧气的功能，保证了肌体组织供氧。
5、增加血红细胞SOD含量
在SOD（[[超氧化物歧化酶]]）含量测定时发现，用低强度激光治疗后红细胞内SOD含量增加，同时能清除血液中的[[自由基]]和垃圾。
6、调节[[免疫]]
激活[[白细胞]]，提高其吞噬活性和[[趋化性]]，促使肌体的物质[[代谢]]和[[能量代谢]]，有利于受损组织的修复和再生，因而具有调节肌体免疫作用。
7、激活脑细胞
低强度激光桡动脉照射，使脑部血流灌注增加，提高脑细胞功能，彻底改善脑部[[微循环]]。
8、软化血管
低强度激光照射血液疗法能保护血管内皮细胞，增强或恢复血管的弹性，减少[[低密度脂蛋白]]，纠正酸[[血症]]，软化血管。预防[[血栓形成]]。
9、通过临床证明：桡动脉照射治疗疗效显著。
激光治疗发展历程：
第一代激光即抽取部分人体血液采用低强度激光照射后再输回人体内，“称激光照血回输法”
第二代激光即医院采用的三类器械激光血管内照射存在着有创伤,一般人无法独立操作，费用极其昂贵。
第三代激光即体外激光血管照射洗血疗法，经十多年的临床验证，已经发展成为一项被国际医学界公认的高效、安全、经济的成熟技术。
而体外照射疗法因无创伤、无痛苦、无副作用、无[[交叉感染]]的危险被患者称为“绿色疗法”。
基于这种原因在上述疗法的基础上，科研人员及医学专家经过多次反复[[临床试验]]，终于研制开发出安全、方便,激光心脑血管冶疗仪。
低强度激光疗法适用范围：
（1） 适用于因“高血脂、高血压、高血黏度”引发的各种[[疾病]]。如[[动脉硬化]]、脑血栓、
[[脑梗塞]]、高血压、冠心病、[[心绞痛]]、[[心肌梗塞]]、[[肺心病]]、[[糖尿病]]、[[脂肪肝]]、[[神经衰弱]]、[[鼻炎]]等。
（2） 对因血黏度增高引起的[[亚健康]]状态，如头痛、头晕、[[胸闷]]、失眠、耳鸣、[[乏力]]等症状有较好的辅助治疗作用，也可供心脑疾病的预防和[[康复]]作用。
主要性能指标：
激光波长：650nm（最容易被人体吸收）
低强度激光器输出功率：1—25nw（尤其腕式4个激光管照射治疗，照射桡动脉及[[内关穴]]，治疗效果更显著）
使用时间：
在治疗过程中，治疗时间长短可根据病程的的长短。病因的不同及体质的差异，在治疗时间上应做相应的调整。手腕照射30分钟，每天桡动脉照射一次，15天为一疗程。如病程较长或病情较重者可逐渐增加治疗时间40-90分钟。
低强度激光引起的生物效应从第3天逐渐增强到10-15天达到最大值!坚持每天早晚使用效果最佳.
==激光冷却==
激光冷却(laser cooling)利用激光和原子的相互作用减速原子运动以获得超低温原子的高新技术。这一重要技术早期的主要目的是为了精确测量各种原子参数，用于高分辨率激光[[光谱]]和超高精度的量子频标(原子钟)，后来却成为实现原子玻色-爱因斯坦凝聚的关键实验方法。虽然早在20世纪初人们就注意到光对原子有辐射压力作用，只是在激光器发明之后，才发展了利用光压改变原子速度的技术。人们发现，当原子在频率略低于原子跃迁能级差且相向传播的一对激光束中运动时，由于[[多普勒]]效应，原子倾向于吸收与原子运动方向相反的光子，而对与其相同方向行进的光子吸收几率较小;吸收后的光子将各向同性地自发辐射。平均地看来，两束激光的净作用是产生一个与原子运动方向相反的阻尼力，从而使原子的运动减缓(即冷却下来)。1985年国国家标准与技术研究院的菲利浦斯(willam D.Phillips)和斯坦福大学的朱棣文(Steven Chu)首先实现了激光冷却原子的实验，并得到了极低温度(24μK)的钠原子气体。他们进一步用三维激光束形成磁光讲将原子囚禁在一个空间的小区域中加以冷却，获得了更低温度的“光学粘胶”。之后，许多激光冷却的新方法不断涌现，其中较著名的有“速度选择相干布居囚禁”和“拉曼冷却”，前者由法国巴黎高等师范学院的柯亨-[[达诺]]基(Claud Cohen-Tannodji)提出，后者由朱棣文提出，他们利用这种技术分别获得了低于光子反冲极限的极低温度。此后，人们还发展了磁场和激光相结合的一系列冷却技术，其中包括偏振梯度冷却、磁感应冷却等等。朱棣文、柯亨-达诺基和菲利浦斯三人也因此而获得了1997年诺贝尔物理学奖。激光冷却有许多应用，如:原子光学、原子刻蚀、原子钟、光学晶格、光镊子、玻色-爱因斯坦凝聚、原子激光、高分辨率光谱以及光和物质的相互作用的基础研究等等。
==激光光谱==
激光光谱（laser spectra）以激光为光源的光谱技术。与普通光源相比，激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点，是用来研究光与物质的相互作用，从而辨认物质及其所在体系的结构、组成、状态及其变化的理想光源。激光的出现使原有的光谱技术在灵敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能获得强度极高、[[脉冲宽度]]极窄的激光，对多光子过程、非线性光化学过程以及分子被激发后的[[弛豫]]过程的观察成为可能，并分别发展成为新的光谱技术。激光[[光谱学]]已成为与物理学、化学、生物学及材料科学等密切相关的研究领域。
==激光传感器==
激光传感器（laser transducer）利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。激光是最准的尺。
==激光雷达==
激光雷达（laser radar）是指用激光器作为[[辐射源]]的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物 。由发射机 、天线 、接收机 、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如[[二氧化碳激光器]]、[[掺钕钇铝石榴石]]激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、[[雪崩]]光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法分直接探测与外差探测。
==激光武器==
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。
==激光武器的分类==
不同功率密度，不同输出波形，不同波长的激光，在与不同目标材料相互作用时，会产生不同的杀伤破坏效应。用激光作为“死光”武器，不能像在激光加工中那样借助于透镜聚焦，而必须大大提高激光器的输出功率，作战时可根据不同的需要选择适当的激光器。目前，激光器的种类繁多，名称各异，有体积整整占据一幢大楼、功率为上万亿瓦、用于引发核聚变的激光器，也有比人的[[指甲]]还小、输出功率仅有几毫瓦、用于光电通信的半导体激光器。按工作介质区分，目前有固体激光器、液体激光器和分子型、离子型、准分子型的气体激光器等。同时，按其发射位置可分为天基、陆基、舰载、车载和机载等类型，按其用途还可分为战术型和战略型两类。
<b>1．战术激光武器 </b>
战术激光武器是利用激光作为能量，是像常规武器那样直接杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等，打击距离一般可达20公里。这种武器的主要代表有激光枪和激光炮，它们能够发出很强的激光束来打击敌人。1978年3月，世界上的第一支激光枪在美国诞生。激光枪的样式与普通步枪没有太大区别，主要由四大部分组成：激光器、激励器、击发器和枪托。目前，国外已有一种红宝石袖珍式激光枪，外形和大小与美国的派克钢笔相当。但它能在距人几米之外烧毁衣服、烧穿皮肉，且无声响，在不知不觉中致人死命，并可在一定的距离内，使火药爆炸，使夜视仪、红外或激光测距仪等光电设备失效。还有7种稍大重量与机枪相仿的小巧激光枪，能击穿铜盔，在1500米的距离上[[烧伤]]皮肉、致瞎眼睛等。战术激光武器的"挖眼术"不但能造成飞机失控、机毁人亡，或使炮手丧失战斗能力，而且由于参战士兵不知对方激光武器会在何时何地出现，常常受到沉重的心理压力。因此，激光武器又具有常规武器所不具备的威慑作用。1982年阿马岛战争中，英国在航空母舰和各类护卫舰上就安装有激光致盲武器，曾使阿根廷的多架飞机失控、坠毁或误入英军的射击火网。
<b>2．战略激光武器 </b>
战略激光武器可攻击数千公里之外的洲际导弹；可攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等。例如，1975年11月，美国的两颗监视导弹发射井的侦察卫星在飞抵西伯利亚上空时，被前苏联的“反卫星”陆基激光武器击中，并变成“瞎子”。因此，高基高能激光武器是夺取宇宙空间优势的理想武器之一，也是军事大国不惜耗费巨资进行激烈争夺的根本原因。据外刊透露，自70年代以来，美俄两国都分别以多[[种名]]义进行了数十次反卫星激光武器的试验。
目前，反战略导弹激光武器的研制种类有化学激光器、准分子激光器、自由电子激光器和调射线激光器。例如：自由电子激光器具有输出功率大、光束质量好、转换效率高、可调范围宽等优点。但是，自由电子激光器体积庞大，只适宜安装在地面上，供陆基激光武器使用。作战时，强激光束首先射到处于空间高轨道上的中断反射镜。中断反射镜将激光束[[反射]]到处于低轨道的作战反射镜，作战反射镜再使激光束瞄准目标，实施攻击。通过这样的两次反射，设置在地面的自由电子激光武器，就可攻击从世界上任何地方发射的战略导弹。
高基高能激光武器是高能激光武器与航天器相结合的产物。当这种激光器沿着空间轨道游弋时，一旦发现对方目标，即可投入战斗。由于它部署在宇宙空间，居高临下，视野广阔，更是如虎添翼。在实际战斗中，可用它对对方的空中目标实施闪电般的攻击，以摧毁对方的侦察卫星、预警卫星、通信卫星、气象卫星，甚至能将对方的洲际导弹摧毁在助推的上升阶段。
==激光玻璃==
激光玻璃是一种以玻璃为[[基质]]的固体激光材料。它广泛应用于各类型固体激光光器中，并成为高功率和高能量激光器的主要激光材料。
激光玻璃由基质玻璃和激活离子两部分组成。激光玻璃各种物理化学性质主要由基质玻璃决定，而它的光谱性质则主要由激活离子决定。但是基质玻璃与激活离子彼此间互相作用，所以激活离子对激光玻璃的物理化学性质有一定的影响，而基质玻璃对它的光谱性质的影响有时还是相当重要的。
==激光历史==
1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将内光灯泡所发射的光照在一种稀土[[晶体]]上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光。他们为此发表了重要论文。
肖洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷提出各种实验方案，但都未获成功。1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。
1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一台激光器由诞生，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激在红宝石色水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。
前苏联科学家H.Γ.巴索夫于1960年发明了半导体激光器。半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双[[异质]]结的有源层构成。其特点是：尺寸小，耦合效率高，响应速度快，波长和尺寸与光纤尺寸适配，可直接调制，相干性好。
==激光亮度==
激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，而且它是人类创造的。
<b>激光的颜色</b>
激光的颜色取决于激光的波长，而波长取决于发出激光的活性物质，即被刺激后能产生激光的那种材料。刺激红宝石就能产生深玫瑰色的激光束，它应用于医学领域，比如用于皮肤病的治疗和[[外科手术]]。公认最贵重的气体之一的氩气能够产生蓝绿色的激光束，它有诸多用途，如激光印刷术，在显微[[眼科]]手术中也是不可缺少的。半导体产生的激光能发出红外光，因此我们的眼睛看不见，但它的能量恰好能"解读"激光唱片，并能用于光纤通讯。
