光是做什么的？
光分为人造光和自然光。我们能看到客观世界中瞬息万变的多色调景象，是因为我们的眼睛接收到了物体发出、反射或散射的光。光与人类生活和社会实践密切相关。
严格来说，光是一种人眼可以观察到的辐射。实验表明，光是电磁辐射，这部分电磁波的波长范围大约是红光的0.77微米到紫光的0.39微米。波长在0.77微米以上至约1000微米的电磁波称为“红外线”。低于0.39微米至约0.04微米的称为“紫外线”。红外线和紫外线不能引起视觉，但可以用光学仪器或照相的方法来测量和检测这种发光物体的存在。所以光学中光的概念也可以推广到红外和紫外领域。甚至X射线也被认为是光，而可见光的光谱只是电磁波谱的一部分。
光具有波粒二象性，即可以看作是一种高频电磁波(1012 ~ 1015hz)，也可以看作是一种粒子，即简称光子。
光是地球上生命的来源之一。
光是人类生活的基础。光是人类认识外部世界的工具。光是信息的理想载体或传播媒介。
据统计，人类感官从外界接收的全部信息中，至少有90%是通过眼睛传递的...
光本质上是一种电磁波，覆盖了相当广泛的电磁频谱(从X射线到远红外)，但其波长比普通的无线电波要短。肉眼可见的可见光只是整个电磁波谱的一部分。
当一束光投射到物体上时，会发生反射、折射、干涉和衍射。
光波，包括红外线，比微波的波长更短，频率更高。因此，从电通信中的微波通信发展到光通信是一种自然而必然的趋势。
普通光:一般来说，光是由很多光子组成的。在荧光(普通日光、灯光、烛光等)下。)，光子之间没有联系，即波长不同、相位不同、偏振方向不同、传播方向不同，就像一支无组织无纪律的光子大军，所有的光子都是散兵游勇，无法统一行动。
激光——光学的新世界
在激光束中，所有光子都是相互关联的，即它们具有相同的频率(或波长)、相位、偏振方向和传播方向。激光就像一支纪律严明的光子军队，行动一致，所以战斗力很强。这就是为什么激光可以做很多事情，而阳光、灯光、烛光做不到的主要原因。
激光技术应用简介
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性，以切割、焊接、表面处理、打孔、微加工材料、识别物体为光源的技术。最传统的应用领域是激光加工技术。激光技术是一门涉及光、机、电、材料、检测等多学科的综合性技术。传统上，其研究范围一般可分为:
激光加工系统。包括激光器、光导系统、加工机床、控制系统和检测系统。
2.激光加工技术。包括切割、焊接、表面处理、钻孔、划线、标记、微调等加工技术。
激光焊接:汽车车身厚板、汽车零部件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件，以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光切割:汽车行业、电脑、电气柜、木工刀具模具行业各种金属零件及特殊材料的切割，圆锯片、亚克力、弹簧垫圈、2mm以下电子零件的铜板、部分金属网板、钢管、镀锡铁板、镀铅钢板、磷青铜、胶木板、薄铝合金、应时玻璃、硅橡胶、氧化铝陶瓷板1mm以下。使用的激光器是YAG激光器和CO2激光器。
激光打标:广泛应用于各种材料和几乎所有行业。目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光打孔:激光打孔主要应用于航空航天、汽车制造、电子仪器、化工等行业。激光打孔的快速发展主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率从五年前的400w提高到800w，达到1000w，目前国内激光打孔比较成熟的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产以及钟表仪器、飞机叶片、多层印刷电路板等行业的宝石轴承的生产。目前使用的激光器大部分是YAG激光器和CO2激光器，但也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。
激光热处理:广泛应用于汽车行业，如气缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零件的热处理，以及航空航天、机床工业等机械行业。激光热处理在我国的应用远比国外广泛。目前使用的激光器多为YAG激光器和CO2激光器。
激光快速成型:是将激光加工技术与计算机数控技术、柔性制造技术相结合而形成的。多用于模具和模型行业。目前使用的激光器多为YAG激光器和CO2激光器。
激光镀膜:广泛应用于航空航天、模具、机电行业。目前使用的激光器多为大功率YAG激光器和CO2激光器。
二、激光加工技术研发和产业发展的重点
目前，激光加工技术的研发和产业发展可以概括如下:
目前,( 1)新一代工业激光器的研究正处于技术更新期，其标志是二极管泵浦全固态激光器的研制和应用。
(2)激光微加工的应用研究。
(3)激光加工用高功率CO2、固体激光器、准分子激光器的型号研究，开发专用激光加工机床，提高激光产品在生产线上的稳定运转周期。
(4)智能加工系统。系统集成不仅仅是加工本身，还有实时检测和反馈处理。随着专家系统的建立，智能加工系统已成为必然的发展趋势。
(5)建立了激光加工设备参数的检测方法，并对该方法进行了研究。
(6)激光切割技术的研究。对现有的激光切割系统进行再开发和产业化，提供性能好、价格低的2-3轴数控CO2切割机，并研究相应的切割技术，使该技术广泛应用于材料加工、汽车、航空航天、造船等领域。因此，应重点设计和开发激光外围设备，如导光系统、过程监控、喷嘴、浮动装置和CAD/CAM等。
(7)激光焊接技术的研究。开展激光焊接技术与材料、焊接工艺装备要求和焊接工艺参数监控技术的研究，掌握普通钢、有色金属和特种钢的焊接技术。
(8)激光表面处理技术的研究。开展对CAD/CAM技术、激光表面处理技术、材料性能和激光表面处理工艺参数的监控研究，使激光表面处理技术在更大程度上应用于生产。
(9)激光加工光束质量和加工外围器件的研究。研究了各种激光加工技术对激光束的质量要求、激光束和加工质量监控技术、光学系统和加工头的设计与开发。
(10)开展激光加工技术研究，重点研究和推广材料表面改性和热处理；开展激光快速成型技术的应用研究，拓宽激光的应用领域。
3.激光技术是光电技术和产业的基础，将取代和促进传统的电子信息产业。
21世纪知识经济占主导地位，大力发展高新技术是迎接知识经济时代到来的必然选择。目前全球工业界公认的发展最快、应用日益广泛的最重要的高新技术是光电技术，它必将成为21世纪的支柱产业。在光电技术中，其基础技术之一是激光技术。科学界预测，到2005年，光电产业产值将达到电子产业，到2010年，以光电信息技术为主导的信息产业将形成5万亿美元的产业规模，到2010年到2015年，光电产业可能取代传统的电子产业。光电技术将继微电子技术之后，再次推动人类科技的革命和进步。
21世纪激光技术和产业的发展将支撑和推动高速、宽带、海量的光通信和网络通信，并将引发一场照明技术革命。小型、可靠、长寿命和节能的半导体(led)将主导市场。此外，各种各样的光电消费产品(如VCD、D VD、数码相机、新型彩电、PDA电子产品、智能手机、手持音频播放设备、摄影、投影和成像、办公自动化光电设备如激光打印、传真和复印等)。)和新型信息显示技术产品(如CRT、LCD、PDP、FED、OEL平板显示器等)。)将被引入并进入人们的日常生活。激光产品已经成为现代武器的“眼睛”和“神经”，光电军事装备将改变21世纪的战争格局。
在推动未来光电产业快速发展的过程中，激光技术与其他技术应用领域的结合有以下几个方面:
1.激光化学:传统的化学过程是将反应物混合在一起，然后往往需要加热(或加压)。加热的缺点是分子因为能量增加而不规则运动，破坏了原有的化学键，并结合成新的键，而这些不规则运动破坏或产生键，会阻碍预期的化学反应。
但如果用激光来指挥化学反应，不仅能克服上述不规则运动，还能获得更大的收益。这是因为激光携带了高度集中和均匀的能量，可以精确地打击分子的键。比如用不同波长的紫外激光打击硫化氢等分子，改变两束激光束的相位差，就会控制分子的断裂过程。还可以用改变激光脉冲波形的方法，非常准确有效地将能量打在分子上，触发某种预期的反应。
激光化学应用广泛。制药行业是第一个受益的领域。激光化学技术的应用不仅可以加速药物的合成，还可以去除不必要的副产物，使一些药物更加安全可靠，价格也可以降低。再比如，用激光控制半导体，可以改进新的光开关，从而改进计算机和通信系统。尽管激光化学仍处于初级阶段，但它的前景是非常光明的。
2.激光医疗:激光在医学上的应用可分为激光诊断和激光治疗两大类。前者以激光为信息载体，后者以激光为能量载体。多年来，激光技术已经成为临床治疗的有效手段和发展医学诊断的关键技术。它解决了医学上的许多难题，为医学的发展做出了贡献。目前在基础研究、新技术开发、新设备研制生产等方面保持了持续强劲的发展势头。
目前，激光医学的优秀应用研究主要表现在以下几个方面:癌症的光动力治疗；心血管疾病的激光治疗；准分子激光角膜移植术；良性前列腺增生的激光治疗:激光美容；激光纤维内窥镜手术；激光腹腔镜手术；激光胸腔镜手术；激光关节镜手术；激光碎石术；激光手术；激光在吻合术中的应用:激光在口腔颌面外科和牙科中的应用:弱激光疗法等。
激光医疗的近期研究热点包括:
(1)研究激光与生物组织的相互作用，特别是激光与生物组织的相互作用，已经广泛应用于许多有效的疗法中；研究不同激光参数(包括波长、功率密度、能量密度和工作模式等)的影响。)在不同的生物组织、人体器官组织和病理组织上，获得系统的数据；
(2)研究弱激光的细胞生物学效应及其机制，包括:弱激光与细胞生物学现象(基因调控和细胞凋亡)的关系，弱激光镇痛的分子生物学机制，弱激光与细胞免疫(抗菌、抗毒素、抗病毒等)的关系和机制。);
(3)深入研究光动力疗法、激光介入疗法、激光心血管成形术和心肌血管重建术的机理，积极探索其他激光医疗新技术。
(4)医用光子学技术中重要的、新颖的光子器件和仪器的探索性研究，如研制医用半导体激光系统、用于角膜成形术和血管成形术的准分子激光设备、激光美容设备(拉皮、除皱、植发)或其他新型激光设备、研制新工作波段的医用激光系统、研制Ho: YAG和Er: YAG激光刀等。
3.超快超强激光:超快超强激光主要致力于飞秒激光的研究和应用。飞秒激光作为一种独特的科学研究工具和手段，其主要应用可以概括为三个方面，即飞秒激光在超快领域的应用、在超强领域的应用和在超微细加工中的应用。
飞秒激光在超快现象的研究领域中起着快速过程诊断的作用。飞秒激光就像一个极其精细的时钟和超高速的“照相机”，可以分析和记录自然界中的一些快速过程，特别是在原子和分子水平上。
飞秒激光在超强场(也叫强场物理)的应用，归功于一定能量的飞秒脉冲峰值功率和光强可以很高。这种强光对应的电磁场会比原子中的库仑场大很多，所以很容易把原子中的电子全部剥离。因此，飞秒激光是研究原子和分子系统中高阶非线性和多光子过程的重要工具。飞秒激光对应的能量密度只能存在于核爆炸中。飞秒强光可以用来产生相干X射线和其他波长极短的光，可以用于可控核聚变的研究。
用于超微细加工的飞秒激光是飞秒激光技术除了用于超快现象研究和超强现象研究之外的另一个重要应用研究领域。这一应用近年来开始发展，并取得了许多重要进展。与飞秒超快、超强研究不同，飞秒激光超精细加工与先进制造技术密切相关，可以对一些关键工业生产技术的发展起到更直接的推动作用。飞秒激光超精细加工是当今世界激光和光电子产业中一个极其引人注目的前沿研究方向。
4.新型激光器研究:激光测距仪是激光在军事上应用的起点，在火炮系统中的应用大大提高了火炮的射击精度。与无线电雷达相比，激光雷达发散角小，方向性好，测量精度大大提高。同理，激光雷达没有“盲区”，所以特别适合在初始阶段对导弹进行跟踪测量。但由于大气的影响，激光雷达不适合大范围搜索，只能作为无线电雷达的有力补充。还有精确的激光制导导弹，以及利用激光武器技术模拟战场。在激光实战演习的战场上，类似于实战场景。
激光武器的优势:不需要弹道计算；无后座力；操作简单、灵活，适用范围广；无放射性污染，性价比高。
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，在与不同的目标材料相互作用时，会产生不同的杀伤破坏效果。激光器有很多种，名称不同。按工作介质分，有固体激光器、液体激光器和分子、离子、准分子气体激光器。按其发射位置可分为天基、陆基、舰载、车载和机载型，按其用途又可分为战术和战术型，即战术激光武器和战略激光武器。
激光是一种方向性好、亮度高、单色性好、相干性好的光，这种光原本在自然界是不存在的。物理学家将激光产生的机理追溯到爱因斯坦在1917解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可以经历三个基本过程:受激吸收、受激辐射和自发辐射。众所周知，任何一种光源的发光都与其物质中粒子的运动状态有关。当处于低能级的粒子(原子、分子或离子)吸收适当频率的外界能量(光)并被激发跳跃到相应的高能级(受激吸收)时，它们总是试图跳跃到更低的能级，同时以光子的形式释放多余的能量。如果没有外来光子的作用，光是自发释放的(自发辐射)，此时释放的光就是普通光(如电灯、霓虹灯等。)，其特征是光的频率、方向和节奏不一致。但是，如果外来光子直接从高能级跃迁到低能级时，多余的能量以光子(受激辐射)的形式释放出来，那么释放出来的光子在频率、相位、传播方向上与外来入射光子完全一致，这就意味着外来光得到了加强，这就是所谓的光放大。显然，如果通过受激吸收，高能级的粒子数多于低能级的粒子数(粒子数反过来)，这种光的放大现象会更明显，此时就有可能形成激光。
激光被称为神奇的光，是因为它具有普通光根本不具备的四个特性。
1.方向性好——普通光源(太阳、白炽灯或荧光灯)向各个方向发光，而激光的发射方向可以限制在小于几毫弧度的立体角内(图8-9)，使照射方向的照度增加千万倍。激光准直、制导和测距都利用了这种良好方向性的特点。
2.高亮度——激光是当代最亮的光源，只有氢弹爆炸瞬间的强烈闪光才能与之相比。太阳光的亮度约为103W/(cm2。球形)，高功率激光器输出光的亮度比太阳光高7 ~ 14个数量级。这样，虽然激光的总能量不一定很大，但由于能量的高度集中，很容易在一个微小的点上产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度的高温。激光钻孔、切割、焊接和激光手术都利用了这一特性。
3.单色性好——光是电磁波。光的颜色取决于它的波长。普通光源发出的光通常包含各种波长，是各种颜色光的混合。太阳光包括红、蓝、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色的可见光和红外光、紫外光等不可见光。某种激光的波长仅集中在非常窄的光谱带或频率范围内。例如He-Ne激光的波长为632.8 nm，其波长变化范围小于万分之一纳米。由于激光良好的单色性，为精密仪器测量和激发某些化学反应等科学实验提供了极其有利的手段。
4.良好的相干干涉是波现象的一个属性。基于激光的高方向性和高单色性的特点，它必然具有优良的相干性。激光的这一特性使全息摄影成为现实。——所谓激光技术，是指探索和发展产生激光的各种方法，探索和应用激光的这些特性，造福人类。自1960年美国成功研制出世界上第一台红宝石激光器，1961年中国也成功研制出第一台国产红宝石激光器以来，激光技术被视为20世纪继量子物理、无线电技术、原子能技术、半导体技术、计算机技术之后的又一重大科技成就。在过去的30年里，激光技术突飞猛进。不仅研制出了各种不同特性的激光器，而且激光的应用领域不断扩大，形成了激光视盘机、激光医疗、激光加工、激光全息、激光照排印刷、激光印刷、激光武器等一系列新兴产业。激光技术的飞速发展使其成为当今新技术革命的“主导技术”之一。