激光，是五、六十年代發(fā)展起來的一門尖端科學(xué)；激光器，是一種新穎光源，它的問世是近代光學(xué)和電子學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果。
愛因斯坦在1917年就認(rèn)為，電子從高能級向低能級躍遷釋放光子的方式，除自發(fā)輻射外還有受激輻射，愛因斯坦這一理論為后來激光器的產(chǎn)生提供了理論依據(jù)。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前后，為產(chǎn)生波長短微波的相干電磁波振蕩器，建立了微波波譜學(xué)這一學(xué)科領(lǐng)域。通過在這一領(lǐng)域的研究，人們懂得了當(dāng)電磁波通過實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的介質(zhì)后，就可利用受激輻射現(xiàn)象使這束電磁波放大。
遵循這一放大原理，1953年12月美國物理學(xué)家查理斯·哈德·湯斯(1915—)與他的助手一道，研制了第一臺微波激射放大(和振蕩)實(shí)驗(yàn)裝置，不久之后，湯斯和肖洛提出可在光頻段實(shí)現(xiàn)類似機(jī)制，這就是激光，為激光器的問世準(zhǔn)備了條件。湯斯于1939年在美國貝爾電話實(shí)驗(yàn)室作技術(shù)工作，1948年任哥倫比亞大學(xué)教授。3年后他產(chǎn)生微波激射的想法。因?qū)α孔与娮訉W(xué)的研究和發(fā)明微波激射器，湯斯與蘇聯(lián)物理學(xué)家普羅霍羅夫和巴索夫共獲1964年諾貝爾物理學(xué)獎金。
1960年7月，美國物理學(xué)家瑟多爾·哈德·梅曼(1927—)成功地研制出第一臺紅寶石激光器，輸出波長為6943埃。梅曼1955年獲斯坦福大學(xué)哲學(xué)博士后，在邁阿密的休斯實(shí)驗(yàn)室任職，對湯斯發(fā)展的微波激射器的設(shè)計(jì)作了很大改進(jìn)，從而提高了固態(tài)微波激射器的實(shí)用性。自1960年研制第一臺激光器兩年后，他創(chuàng)立了從事激光器的研究、發(fā)展和制造的公司。
激光有兩個特點(diǎn)：其一是光能高度集中，具有高亮度。光在發(fā)光面上集中，使側(cè)面發(fā)出的光集中到一個端面上去，這樣，單位面積發(fā)出的光能增強(qiáng)幾十倍以上；光在方向上集中，光是四面八方發(fā)射的，如果把180°范圍內(nèi)發(fā)的光集中到0.18°內(nèi)發(fā)射，光亮度會增加近百萬倍，這種光的集中，也叫方向性好；光在時間上集中，激光器可以積蓄光能量，到一定程度突然爆發(fā)出來，可使光功率增加百萬倍。在現(xiàn)有各類光源中，激光器的亮度最高。其二是激光的顏色純，即單色性好。在激光前，最好的一種單色光源是氪燈，然而，激光的單色性比氪燈還要好上萬倍，而且，光的強(qiáng)度比原有的單色光源強(qiáng)許多倍。
激光器的種類有如下幾種：光抽運(yùn)固體激光器、液體激光器、染料激光器、氣體激光器、氣體激光器、化學(xué)激光器和半導(dǎo)體激光器，都是在不同的物質(zhì)中，設(shè)法造成原子高低能態(tài)分布的反轉(zhuǎn)，而受激放大。
激光有連續(xù)的，有脈沖的；固體激光效率不高，脈沖激光功率達(dá)千瓦；液體激光不易因受熱炸毀；染料激光易發(fā)生連續(xù)波，在寬頻帶內(nèi)頻率可調(diào)；氣體激光可由氣體放電激勵；氣動力激光，輸出功率較高，可達(dá)數(shù)萬瓦；化學(xué)激光由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生原子態(tài)分布反轉(zhuǎn)；半導(dǎo)體激光較微型、廉價，由電流通過雙極結(jié)激勵，電光轉(zhuǎn)換效率較高；使用Q開關(guān)，可產(chǎn)生強(qiáng)大激光短脈沖，用特殊晶體的非線性效應(yīng)，可制出諧頻激光；利用光柵和鎖模技術(shù)，可使激光在一選定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)。
激光問世以后，因?yàn)橛谐叨鹊膯紊?、方向性、相干性和高功率，所以?yīng)用極廣。
激光加工。由于激光具有能量高度集中這個特點(diǎn)，激光已廣泛應(yīng)用于微波打孔、切割和焊接等工業(yè)加工方面。激光打孔較之機(jī)械打孔有許多優(yōu)越性：不怕硬，孔又小又好，可以打多種形狀的孔、效率高，操作方便。激光焊接用于微電子器件、電真空器件、精密儀表等生產(chǎn)上。它的特點(diǎn)是焊接能力強(qiáng)，速度快，省料，還可以隔著玻璃焊。激光切割不但能用于微電子工業(yè)，而且能大規(guī)模地切割各種金屬、陶瓷材料、木材和紙張等。
激光在精密計(jì)量上的應(yīng)用。由于激光的單色性極好，因此它在精密計(jì)量方面有著廣闊的應(yīng)用前景，利用激光不僅可以精密測量長度、平面平度，而且可以精密測量速度和角速度。
激光準(zhǔn)直。高亮度且單色的激光給光學(xué)準(zhǔn)直儀提供了極好的光源。目前利用氦一氖激光器，可以獲得一公里不差幾個毫米的直線基準(zhǔn)。
激光測距和激光雷達(dá)。高亮度的激光為光學(xué)測距儀開辟了光明的應(yīng)用前景。在沒有合作目標(biāo)的情況下，地面工作的測距儀，其工作距離為10公里以上，測量誤差不超過10米。在裝有合作目標(biāo)的條件下，利用激光可測量地球和月球之間的距離，誤差不超過幾米。而原來的光學(xué)測距儀是望塵莫及的。激光雷達(dá)與無線電雷達(dá)相比，激光雷達(dá)的分辨率很高，抗干擾性能好。但由于其光束很細(xì)，因此只適宜于精密跟蹤，用于搜索比較困難，無線電雷達(dá)可以和激光雷達(dá)相互補(bǔ)充，可達(dá)到搜索與跟蹤并重的作用。
激光通訊。由于激光通訊的保密性好，因此可以用作相距幾公里的兩海島之間、海島和海岸之間、兩軍艦之間、兩山頭之間的保密通訊。
在太空中，由于沒有大氣的衰減，因此用激光作為通訊工具比較理想。目前，人造衛(wèi)星、宇宙飛船已成為科學(xué)的現(xiàn)實(shí)，用激光作為宇宙通訊的前途就更大了。
大屏幕激光彩色電視和全息立體電影。為了供給彩色激光電視機(jī)以電視信號，在電視攝象機(jī)中，用色散系統(tǒng)把光分成與3種激光波長相同的顏色，分別調(diào)制在載波上。電視接收器把3種信號分開，對應(yīng)地調(diào)制3束激光。再經(jīng)過合光系統(tǒng)合成一束光，送入垂直和水平偏轉(zhuǎn)器，最后到屏幕上顯象。全息照相是伴隨著激光發(fā)展起來的一門新技術(shù)。全息照相技術(shù)不僅在立體電影方面有用，更主要的在科學(xué)研究和其他方面都很有用。
激光在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。利用激光顯微技術(shù)、激光全息技術(shù)、超短脈沖激光技術(shù)，可以更好地了解各種生化過程和生命過程，有利于病情診斷。激光理療、激光針麻和激光手術(shù)等，解除了千百萬病患者的疾苦。激光已成為外科大夫的新型手術(shù)刀，已能治療100多種病。激光治療心血管疾病取得重大發(fā)展。激光已能用于心臟外科手術(shù)和心血管成形手術(shù)。激光在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，必將造福于人類。