为什么说激光是奇异的光：四大独有特性

为什么说激光是奇异的光，核心来自高方向性、高单色性、高亮度、高度相干这四项普通自然光、灯光不具备的物理属性，普通光源向四面八方发散，光谱混杂，光波相位随机，激光可以在狭小空间集中大量光能量，能够实现切割、精密测距、全息记录等常规光源难以完成的工作，该类光学效应仅在受激辐射发光条件下产生，白炽灯、荧光灯这类自发辐射光源无法达成同等效果，日常家用LED灯光只具备部分近似特点，不能完全等同于激光。

激光奇异的发光底层原理

普通灯光依靠自发辐射发光，原子随机向外释放光子，光子传播方向、振动相位、波长各不相同，光线散开之后能量快速衰减。激光依靠受激辐射完成发光，外来光子刺激处于高能级的原子，迫使原子释放出和入射光子波长、相位、传播方向完全一致的光子，大量相同光子不断叠加放大，最终输出激光光束。受激辐射需要外界持续供给能量，也就是泵浦源，常见泵浦源有电激励、光激励两种形式，没有泵浦源的持续输入，激光装置无法输出激光。

相位同步，是激光奇异的关键。

相干性代表光波之间振动步调的统一程度，普通光源发出的光子步调杂乱，两束普通灯光叠加只会简单变亮，不会出现稳定干涉条纹。激光光子相位高度统一，两束激光相遇可以形成稳定明暗相间干涉图样，凭借这一特点，激光可以用于全息照相，记录物体完整三维光场信息，重现物体立体影像。中国计量科学研究院利用激光相干特性搭建长度计量装置，实现米定义的复现工作，为国内各类长度量具提供校准基准。

激光奇异的光束外在表现

方向性强代表激光光束发散角度很小，一束激光传播数千米距离，光斑直径只扩大到数米级别，手电筒的光射出几十米就会扩散成很大光斑。依靠这个属性，激光可以完成地月测距，把激光打向月球反射器，接收返回光信号之后计算地月之间距离，普通光源完全做不到这类远距离定向信号传输。但强方向性同时带来风险，功率大于5毫瓦的直射激光进入人眼，会对视网膜产生一定程度灼伤，即便是反射光，长时间直视同样存在损伤风险。

单色性指光线的波长范围宽窄，太阳光包含红橙黄绿蓝靛紫全部可见光波段，波长分布跨度很大。激光的波长分布区间很窄，输出光集中在极窄的光谱区间，部分稳频激光器波长波动可以控制在十亿分之一米量级。单色性让激光可以精准匹配物质吸收特征，工业上用来做光谱分析，医疗领域用来选择性作用特定人体组织，降低周边无关组织受影响的范围。

高亮度不是单纯视觉上更亮，代表单位面积、单位立体角汇集的光能量，激光能够把能量压缩在细小光束内部，短时间内聚集较高能量密度。低功率激光可用于扫码、光盘读取，调高功率之后可以熔化金属材料，用于钢板切割、焊接加工。同等输出功率条件下，普通灯光做不到这么高的能量集中水平。

该类奇异光学特性存在明确适用边界，只有满足谐振腔选模、粒子数反转两个条件，设备才可以输出标准激光。去掉谐振腔的受激辐射装置，只能得到放大的普通光，不具备激光全部特点，市面上部分廉价激光玩具，谐振腔做工粗糙，光束发散明显增大，相干能力大幅下降，只能保留部分激光特征。

生活场景之中你很难自然遇见激光，自然界几乎不存在天然生成的激光，全部激光都需要人工设备制造产出。太阳、火焰、闪电全部属于自发辐射光源，不会自发产生激光，这也是它区别于绝大多数自然光的一处现实特征。