激光器的用途有哪些？

    20世纪初，丹麦物理学家尼尔斯•玻尔提出了著名的电子跃迁理论。此后，阿尔伯特•爱因斯坦在玻尔的电子跃迁理论基础上结合德国物理学家马克斯•普朗克推导出的黑体辐射公式提出了受激辐射理论。
  爱因斯坦认为，处于高能级的粒子在受到和其同频率光子激发的情况下可以从高能级跃迁到低能级并释放出光子。  理论上讲，可以通过受激辐射来实现光的能量的“放大”。不过，当时人们发现，根据玻尔兹曼统计分布，一般平衡态系统中高能级粒子比例很低，靠受激辐射来实现光的放大在实验室里很难做到。
  20世纪中叶，随着量子力学理论和实验技术的进一步发展，人们发现可以在实验室中创造出系统粒子数反转效应。  这样，受激辐射就可以循环往复地进行下去，使得光的放大成为一种可能。
  1954年，美国贝尔实验室的工程师查尔斯•汤斯在实验室里成功地制造出了一台氨分子束微波激射器，这为后来的激光器的诞生奠定了技术基础。查尔斯•汤斯巧妙地运用了微波的相干作用使得微波纯化并受激放大;而在他之前，很少有人想到去利用这一点。
    1958年，查尔斯•汤斯和阿瑟•肖洛共同发表为名为《红外和光学激射器》的论文，从理论上系统地阐述了利用微波激射器和光谱学原理相结合，采用开式谐振腔的技术，可以制造出一种受激辐射光波放大的电子设备。
  这篇论文标志着激光器理论的成熟。有趣的是，查尔斯•汤斯曾先后与量子力学奠定人尼尔斯•玻尔和电子计算机之父冯•诺依曼谈及研制激光器的理论，但他们二人均不相信纯化光束频率可以完成。  可见，查尔斯•汤斯的成功和他丰富的电子工程学实践经验是分不开的，这使得他能够不被传统理论所形成的观念所束缚，大胆地进行开拓性实验并从中产生创意。
  I960年5月16日，美国休斯研究所的工程师西奥多•梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器，令全世界的电子工程师们为之兴奋。  很快，IBM实验室和贝尔实验室的工程师们也都研制出了不同种类的激光器。
  此后激光器的研制飞速发展起来。1960年，美国约有激光器研究单位30余家，到1962年已经超过500家。激光器位于多学科交叉研究领域，关联到大量的产业部门，它的发明可以视为一种“通用”发明。1958年，查尔斯•汤斯曾经预言过激光未来可以大量应用于通讯、医学等领域，事实上后来激光在工业上的应用要多得超乎想象。
    比如，激光加工工业，如激光切割、激光打孔、激光焊接、激光雕刻等;激光测绘工程，如激光测距、激光定位、激光校准等;激光医学，如激光去斑、激光除皱、激光解剖等;激光信息技术，如光盘技术、条形码扫描技术、激光通信等;激光军事武器，如激光瞄准仪、激光枪、激光炸弹等……2009年，前香港中文大学校长、美籍和英籍华裔物理学家高锟因“有关光在纤维中传输及用于光学通信方面”为人类作出了开创性的工作而和CCD传感器的发明人博伊尔和史密斯分享了当年度的诺贝尔物理学奖。
    高锟教授在1966年发表了“光通讯”的相关论文，提出可以实现以一条比头发丝还要细的光纤代替体积庞大的千百万条铜线，传送容量几近无限的信息；当时他的想法还曾受到别人的嘲笑。
  如今高锟教授的理论已经被广泛应用，为人类互联网及通讯事业的发展作出了卓越的贡献;高锟教授也被人们尊称为“光纤之父”。  光纤即“光导纤维”的简称，光纤通信是利用LED光源或激光器作为信源，以透明导光材料作为信道，利用光的全反射原理传输信息的一种方式。
  光纤在通信领域具有损耗小、容量大、制做简单、成本低廉等特点，它可以取代传统的铜芯电缆。据悉，一对金属电话线一般最多只能传送1000多路电话，而一对细如蛛丝的光纤可以同时传送超过100亿路的电话;如果铺设1000公里长的铜轴电缆大约需要500吨铜，而改用光纤通信只需要几公斤石英材料就行了。
    光纤除了可以广泛应用于通信领域外，它还可以用于医学临床诊断上的内窥镜，制成各种各样的光学传感器，这些新的光纤应用也为激光器的工业应用拓宽了道路。