撰文：乔安娜·汤普森                     2024年3月30日

（图片：EThamPhoto通过盖蒂图片社）

他们在杂货店的扫描仪，互联网连接和汽车备份摄像头。无论你是否意识到，你每天都会与激光互动。这种基于光的技术帮助建立了，我们生活的现代、深度互联的世界。但激光到底是什么，它们是如何工作的？

“激光”一词实际上是一个缩写词；它代表“通过持续发射辐射进行光放大”。激光的工作原理是使高能粒子同步振动或“振荡”，这意味着它们发射的光波的波峰和波谷都排成一行。中佛罗里达大学的光子学工程师彼得.德尔菲耶特说，想象一下，一支军队列队行进，而不是一群人在城镇广场上走来走去。“这就是激光与我们通常习惯的非相干白光的质量。”

当振动同步原子中的电子，达到其最高能量状态时，它们会突然一致地回落到低能量状态，在这个过程中发出一种特殊形式的光。然后，激光设备通过在两个镜子之间来回反射来细化这种光，然后再将其投入使用。

德尔菲耶特说：“这就是你从激光指示器中看到的实际光线。”

激光技术背后的基础物理学，已经为人所知一个多世纪了；该理论最早由阿尔伯特·爱因斯坦于1917年提出。但研究人员需要近四十年的时间，才能将这些理论思想付诸实践。

在激光之前，有微波激射器——一种使用微波代替可见光的类似技术。1954年，哥伦比亚大学的一群科学家建造了第一个功能性微波激射器。该设备使用高能氨分子束和一个称为共振腔的中空外壳，来迫使微波一起振荡。然而，它的功率输出很小，只有大约10毫瓦。这比打开一个普通灯泡所需的电量少了10亿倍以上。相比之下，世界上最强大的激光器可以产生高达10 PB的功率，大约是太阳功率的十分之一。