激光是人类的重要发明之一，被称为“最亮的光”。日常生活中，我们也能经常看到各种激光的应用，比如激光美容、激光焊接、激光灭蚊器等等。今天我们一起详细了解下激光及其产生的原理。

激光是什么？

激光是一种利用激光器产生特殊光束的光源。激光器通过受激辐射过程，将能量从外部光源或电力源输入到物质中，产生了激射光。

激光器是由能够放大光的活性介质（如气体、固体或液体）和光学反射镜组成的光学器件。激光器中的活性介质通常是经过选择和处理的材料，它的特性决定了激光的输出波长。

激光所产生的光有几个独特的特性：首先，激光是单色光，具有非常严格的频率和波长，可以满足一些特殊的光学需求。其次，激光是相干光，光波的相位非常一致，可以在较长距离上保持相对稳定的光强。第三，激光是高度定向的光，光束非常狭窄且聚焦性非常好，可以用来实现很高的空间分辨率。

激光的产生原理

激光的产生涉及3种基本的物理过程：受激辐射、自发辐射和受激吸收。

受激辐射

受激辐射是激光产生的关键。当一个处于高能级的电子受到另一个光子的激发时，会向该光子的方向发射一个能量、频率、相位、偏振状态和传播方向都与该光子相同的光子，这个过程叫作受激辐射。也就是说，一个光子通过受激辐射的过程可以“克隆”出一个与它完全相同的光子，从而实现光的放大。

自发辐射

当一颗原子、离子或者分子的电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出一定能量的光子，这个过程就叫做自发辐射。这种光子的发射是随机的，发射出的光子之间没有相干性，也就是说他们的相位、偏振状态和传播方向都是随机的。

受激吸收

当一个处于低能级的电子吸收一个与它能级差值相等的光子后，可以被激发到高能级。这个过程叫做受激吸收。

在激光器中，通常使用两个平行镜面构成的共振腔来增强受激辐射过程。一个镜面是全反射镜，另一个镜面是半反射镜，可以让一部分激光通过。激光介质中的光子在两个镜面之间来回反射，每次反射都会通过受激辐射过程产生更多的光子，从而实现光的放大。当光的强度增大到一定程度时，就会通过半反射镜产生激光。