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LASer(雷射)
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雷射 雷射的英文名稱為LASER是由Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation的每個字的第一個字母所構成的，意即「輻射的受激發射光放大」。
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雷射的發展簡史-1 雷射全名:Light amplification by Stimulated of Radiation(電磁輻射激發的強光) 雷射的最基本原理:物質量子論 1900普朗克提出能量不連續的概念 1905愛因斯坦提出光量子論 1917愛因斯坦提出受激輻射(Stimulated emission) 1950E.M.Purcell 和 R.V.pound實驗證實粒子數反轉
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雷射的發展簡史-2 1954年Townes實現了微波放大器-梅射(Maser) 1958湯斯提出雷射的概念
60年代初T.H.maiman成功將梅射原理發展至光頻譜帶，命名為Laser。這是第一台紅寶石雷射。 氣體雷射、半導體雷射等相繼問世
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雷射發明簡史-3 1917年，愛因斯坦在他的輻射理論中，首先提出受激輻射的概念。
1953年，湯斯(Charles H. Townes)和他的同事們製成了第一個微波量子放大器─鎂射(MASER)。
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1958年，肖洛(Arthur Schawlow)與湯斯把微 波量子放大器的原理推 廣到可見光頻。
1960年，梅曼(Theodore Maiman)成功的製造了第一台紅寶石雷射。幾個月後，雅 文等人又 製成了氦 氖雷射。
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氦氖雷射的發明，第一次實現了連續性雷射發射，固體雷射都是脈衝型的，不適於一般使用，連續很多好處，為應用開闢了廣闊的道路。
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雷射的原理
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雷射基本原理-1 1.能階：電子在原子中的分布並不是任意的，這些電子會處於一些固定的「能階」，不同的能階對應於不同的電子能量。
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雷射基本原理-2 2.光子 愛因斯坦認為光是一種微粒子流。一束光就是一束粒子流。這種粒子就是光子。 光子能量：E=hv=hc/入
=6.626*10^-34*v(joul/光子) =6.626*10^-27*v(erg/光子)
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當光和物質相遇時，會發生三種基本現象，也就是光與物質之間會進行三種基本交互作用：吸收(absorption)、自發放射(spontaneous emission) 和激發輻射(stimulated emission)。 吸收： 對於物質處於較低能級，吸收特定頻率的外界光輻射場(光子)而躍遷到較高的能級，這種過程，稱為受激吸收或簡稱為吸收。
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吸收(absorption)
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自發放射(spontaneous emission)
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激發放射(stimulated emission)
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粒子數反轉與光放大
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雷射形成的三條件 材料要能夠發生粒子數反轉(Population Inversion)以產生增益(Gain)現象 要有泵浦(Pump)系統
要有光學共振腔(Optical Resonator)
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粒子數反轉─某個高能階的電子數目要比另一個低能階的電子數多。目前已找到或製造出上萬種材料會產生粒子數反轉，可用來作雷射物質
原先高能階的電子數比低能階的電子數少(上圖) ，但是經過泵浦作用後，即出現粒子數反轉現象(下圖)
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紅寶石雷射的能階系統─粒子數反轉發生在「準穩定態(Metastable State)」與「基態(Ground State)」之間
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泵浦系統─將低能階的電子送到高能階，使其產生粒子數反轉的現象
常見的雷射泵浦系統有電流驅動(Current Driving)、加熱驅動，或用其他波長之雷射來驅動等方式 泵浦系統常產生大量的熱能，故需增加散熱裝置
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光學共振腔 除了有激發介質和供能系統之外,還必須有光學諧振腔(三者組成了雷射器的三大部分),才能獲得雷射。
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光學共振腔─光在共振腔中來回振盪，使得雷射物質不斷地產生受激輻射，因而光得以放大
穩定共振腔：當0≦(1-L/R1)(1-L/R2)≦1時，會產生穩定的雷射光輸出 常見的穩定共振腔：
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雷射的特性 光束是單向性的。 光束具有高強度。 雷射光幾乎是單色的。 雷射光是同調的(相干性好)。
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雷射光的基本特性 光束筆直性：雷射光束幾乎呈一直線，散射角很小 單一波長性：雷射光的波長範圍很窄，幾乎為單一波長
高同調性(High Coherence) ：雷射光波之間的相位(Phase)幾乎固定，因此適合做光學干涉(Optical Interference)方面的實驗與應用
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雷射的種類 依工作物質分類 氣體雷射：氦氖雷射、CO2雷射 固體雷射：紅寶石雷射及YAG雷射 液體雷射：染料雷射 半導體雷射 化學雷射
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雷射的應用 雷射加工 雷射計量 雷射通信 雷射全像術 雷射分離同位素 雷射光譜分析 雷射核聚變 雷射手術
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雷射加工 切割金屬材質 表面處理─ EX1：釉化處理：對材料表面照射高功率雷射，將數十微米熔融層急冷，形成非晶質層，獲得硬質、高耐蝕性表面。
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雷射光之高同調性的應用 全像術(Holography) 各式各樣的光學干涉實驗
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全像術(Holography) 全像術是利用光學干涉原理做出來的，而雷射光之同調性高，因此特別適合做全像片(Hologram)
全像片在觀看時，必須要用製作此全像片時相同的光源來照射，才能產生影像 全像片為3D立體影像，觀察者站在不同角度，即可看到不同位置之景像 一般照片為2D影像，觀察者即使站在不同角度，也只能看到相同的景像。例如一個人的正面照片，絕不可能從照片中看到其側面或背影 一般照片之底片如果損毀，即無法重建影像。但是全像片底片如果被撕毀只剩一小片，仍然能重建全部影像
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雷射光其他性質的應用 雷射印表機 雷射藝術或裝飾、煙火秀等
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雷射指示筆(Laser Pointer) 雷射筆可用於上課、演講之中，指出投影幕上的重點位置
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全像術(Holography) 全像術是利用光學干涉原理做出來的，而雷射光之同調性高，因此特別適合做全像片(Hologram)
全像片在觀看時，必須要用製作此全像片時相同的光源來照射，才能產生影像 全像片為3D立體影像，觀察者站在不同角度，即可看到不同位置之景像 一般照片為2D影像，觀察者即使站在不同角度，也只能看到相同的景像。例如一個人的正面照片，絕不可能從照片中看到其側面或背影 一般照片之底片如果損毀，即無法重建影像。但是全像片底片如果被撕毀只剩一小片，仍然能重建全部影像
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雷射光其他性質的應用 雷射印表機 雷射藝術或裝飾、煙火秀等
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雷射讀寫頭(Laser Pickup Head)
雷射唱盤之讀寫頭所發出的光束(左圖中紅色光點) ，可取代傳統唱機之唱針(右圖)，用來讀取儲存於光碟上的訊號
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雷射光碟的優點 儲存容量大 傳統唱片、錄音帶易被唱針、磁頭等刮傷、磨損導致變形，保存不易；而雷射光碟由於讀寫頭不直接與光碟片接觸，且製作技術較進步，因此一般可保存30年以上
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VCD/DVD光碟(機)與新一代光碟(機)之比較
傳統的VCD/DVD光碟，儲存的資訊量較少，而其光碟機之讀寫頭使用較長波長(650nm)之紅色雷射光；而新一代藍光DVD，儲存的資訊量較大(27GB)，而其光碟機之讀寫頭使用較短波長(405nm)之藍色雷射光。因為波長較短的雷射光才可聚焦在較小之區域範圍，讀取較密集的資料
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雷射切割機或雷射手術刀 將雷射光束能量集中在一塊微小區域，可產生高熱，能切割金屬或割除身體上的痣、息肉、腫瘤等
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雷射手術的優點 一般手術需將手術刀消毒，如果手術刀消毒不完全易造成傷口感染，而雷射手術並無手術刀，因此可降低感染風險，且雷射產生的熱具有殺菌效果 一般手術刀之刀刃較厚，手術切割時出血量較大；而雷射光束可聚焦在一小點，相當於用較薄之刀刃切割，因此手術時出血較少，且傷口癒合較快
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雷射針灸 以雷射光束取代傳統金屬刺針，插入穴位可治療疾病、疼痛等
雷射光照射人體皮膚後，經由電磁效應或光化學作用，會刺激淺層皮膚內種種生理及代謝反應，例如血管擴張、去氧核醣核酸（DNA）合成增加、膠原組織增生、免疫功能增進等
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雷射針灸的優點 雷射針灸因為沒有實際的針刺入身體，可避免感染或其他侵入性的傷害
雷射光還可加上弦波、方波、三角波等電氣調變訊號輔助，治療更多各式各樣的疾病
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雷射瞄準器 放置在槍枝上，雷射光束可協助瞄準目標物
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雷射測距儀與雷射掃瞄儀 雷射測距儀在1970年代問世，只要將雷射光束對準目標發射，待接收反射訊號後即可計算其距離
將雷射測距儀的雷射光束對目標物表面各處作快速掃瞄，配合影像處理系統，即可成為雷射掃瞄儀
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雷射掃瞄儀的應用 左圖為雷射掃瞄儀所掃瞄出的維也納歌劇院，將歌劇院外圍與觀察者之間不同距離的景物以不同的顏色顯示。右圖則為實際影像
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