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激光（laser）是“透過受激輻射產生的光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的縮寫，指透過刺激原子導致電子躍遷釋放輻射能量而產生的增強光子束。相較于其他類型的光，激光具有發散度小、亮度高、單色性好、相干性好等一系列特點，因此被廣泛地運用于工業制造、信息通訊、生物醫療、科研軍事等諸多領域，并在社會生產活動中發揮了極其重要的作用，激光也因此與計算機、原子能和半導體并稱二十世紀的新四大發明。

激光器是利用受激輻射原理發射激光的器件。

泵浦源是激光器的能量供給來源；增益介質是激光器的核心，會吸收泵浦源提供的能量并將激光放大；諧振腔是兩面互相平行的鏡子，其作用是把光線在反射鏡間來回反射并多次經過增益介質，因而在縮短工作物質長度的同時還能達到放大激光功率的目的。

通過光、電或其他辦法對物質進行激發，使得其中一部分粒子激發到能量較高的狀態，當這種狀態的粒子數大于能量較低狀態的粒子數時，由于受激輻射，物質就能對某一波長的光輻射產生放大作用，也就是這種波長的光輻射通過物質時，發射強度會放大，并與入射光波位、頻率和方向一致的光輻射，這種稱為激光放大器。

若把激發的物質放置于共振腔內，光輻射在共振腔內沿軸線方向往復反射傳播，多次通過物質，光輻射被放大許多倍，形成一束強度大、方向集中的激光，這就是激光振蕩器。

圖1.激光器結構和原理

激光器分類

激光器可以按照泵浦方式、增益介質、工作方式、輸出功率、和輸出波長等不同維度進行分類，具體分類方式如下所示：

（1）、按泵浦方式的不同，激光器主要可以分為光泵浦激光器、電泵浦激光器、化學泵浦激光器、熱泵浦激光器和核泵浦激光器。一般而言，不同類型的泵浦源是與激光晶體不同的吸收波長相適應的。

（2）、按照增益介質的不同，可以分為液體激光器、氣體激光器和固體激光器（光纖、半導體、全固態、混合），其中光纖激光器由于增益介質較為特殊且占有較高的市場份額，學術及生產實踐中一般會將其與其他固體激光器單獨區分開。目前發現可做增益介質的物質有近千種，常見的有摻稀土元素光纖、染料、惰性氣體、二氧化碳、摻釹釔鋁石榴石（YAG）和鈦藍寶石等。每類增益介質激光器具有不同的特點，不同的增益介質決定了激光波長等參數。

固體激光器與光纖激光器是目前市場上應用最為廣泛的兩類主流激光器，但兩者的加工特點和應用場景有著較大的差異，屬于并行發展、難以相互替代的兩類不同的技術路線。整體而言，光纖激光器由于其平均功率高、熱效應強的特點，被廣泛地應用于宏觀加工領 域的金屬材料切割、焊接、鉆孔、燒結等；而固體激光器則具有峰值功率高、熱效應小、加工精度高的特點，一般主要用于薄性、脆性材料和非金屬材料的精細微加工領域。

圖2.激光器的分類

（3）、按工作方式的不同，激光器可分為連續激光器和脈沖激光器。連續激光器可以在較長一段時間內連續輸出，熱效應高。脈沖激光器以脈沖形式輸出， 主要特點是峰值功率高，熱效應小；根據脈沖時間長短，脈沖激光器可進一步 分為長脈沖（毫秒、微秒）、短脈沖（納秒）、超短脈沖（皮秒、飛秒）激光器，一般而言，脈沖寬度越窄、波長越短，可實現的加工精度越高。

（4）、按照輸出功率的不同，可以將光纖激光器分為小功率（0-1kW）、中功率（1kW-3kW）、高功率（3kW-6kW 以上）。而對于主要應用在精細微加工領域的固體激光器，實踐中一般將 10W 以下的歸類為低功率，10W 以上為中高功率。不同功率的激光器適應的應用場景各不同。

（5）、按輸出波長的不同，激光器可分為紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器等。不同結構的物質可吸收的光波長范圍不同，因此需要各個波長的激光器應用于不同材料的精細加工。

一組科學家在時間上創造了“狹縫”，使他們能夠在200多年前首次進行的實驗中通過狹縫發送光線。在最初的實驗中，科學家們通過屏幕上的狹縫發送光線，在整個空間創造出一個獨特的圖案。

不過現在，一組新的研究人員已經成功地將這個實驗向前推進了一步。他們沒有在空間中創造“狹縫”，而是使用激光在時間中創造“狹縫”。創建的圖案與最初的實驗相似，并改變了超短激光脈沖的顏色。

據報道，這些發現為模擬計算機的進步奠定了基礎。通過使用時間上的“狹縫”，計算機可能能夠讀寫印在光束上的數據，而不是依靠數字比特。研究人員說，這甚至可能允許計算機從它們工作的數據中學習。

這個實驗還有另一種意義，因為它也可以加深我們目前對光的性質以及它與材料的基本相互作用如何進行的理解。創建這些“狹縫”的研究結果發表在《自然-物理學》上。

根據該論文，研究人員利用了銦錫氧化物（ITO），一種可以在大多數智能手機屏幕中找到的材料。科學家們已經了解到，ITO可以通過從透明到反射的變化對光線做出反應。然而，他們發現，它發生的速度比原來想象的要快得多。

事實上，這種變化發生在不到10飛秒（10億分之一秒）的時間內。這是非常非常快的。為了確定為什么變化發生得如此之快，科學家們研究了ITO的電子器件如何及時響應用于創造“狹縫”的光線的理論。

最初的實驗是在1801年首次展示的。在新的研究中，研究人員重新創造了在原始實驗中看到的干擾。他們使用了一個泵脈沖激光，并將其照射在涂有ITO的屏幕上。他們發現，當來自激光的光線擊中ITO的電子時，ITO從透明變成了反射。

同時，他們又向ITO屏幕發送了一束后續的探測激光。當他們這樣做時，他們看到光束的光學特性發生了暫時的變化。這個“時間縫隙”只有幾百飛秒長，但仍然是相當大的突破。

這也不是人類第一次找到跨越時間操縱光線的方法。當然，這與你在電影中可能看到的穿越時空不太一樣。然而，在這個例子中，這些發現可能為模擬計算機的新進展打開大門，與我們之前看到的任何東西都不同。