第一支半導體激光器發明者

❶ 激光的發明者是誰

激光器的發明
激光器的發明是20世紀科學技術的一項重大成就。它使人們終於有能力駕駛尺度極小、數量極大、運動極混亂的分子和原子的發光過程，從而獲得產生、放大相乾的紅外線、可見光線和紫外線（以至X射線和γ射線）的能力。激光科學技術的興起使人類對光的認識和利用達到了一個嶄新的水平。

激光器的誕生史大致可以分為幾個階段，其中1916年愛因斯坦提出的受激輻射概念是其重要的理論基礎。這一理論指出，處於高能態的物質粒子受到一個能量等於兩個能級之間能量差的光子的作用，將轉變到低能態，並產生第二個光子，同第一個光子同時發射出來，這就是受激輻射。這種輻射輸出的光獲得了放大，而且是相干光，即如多個光子的發射方向、頻率、位相、偏振完全相同。

此後，量子力學的建立和發展使人們對物質的微觀結構及運動規律有了更深入的認識，微觀粒子的能級分布、躍遷和光子輻射等問題也得到了更有力的證明，這也在客觀上更加完善了愛因斯坦的受激輻射理論，為激光器的產生進一步奠定了理論基礎。20世紀40年代末，量子電子學誕生後，被很快應用於研究電磁輻射與各種微觀粒子系統的相互作用，並研製出許多相應的器件。這些科學理論和技術的快速發展都為激光器的發明創造了條件。

如果一個系統中處於高能態的粒子數多於低能態的粒子數，就出現了粒子數的反轉狀態。那麼只要有一個光子引發，就會迫使一個處於高能態的原子受激輻射出一個與之相同的光子，這兩個光子又會引發其他原子受激輻射，這樣就實現了光的放大；如果加上適當的諧振腔的反饋作用便形成光振盪，從而發射出激光。這就是激光器的工作原理。1951年，美國物理學家珀塞爾和龐德在實驗中成功地造成了粒子數反轉，並獲得了每秒50千赫的受激輻射。稍後，美國物理學家查爾斯·湯斯以及蘇聯物理學家馬索夫和普羅霍洛夫先後提出了利用原子和分子的受激輻射原理來產生和放大微波的設計。

然而上述的微波波譜學理論和實驗研究大都屬於「純科學」，對於激光器到底能否研製成功，在當時還是很渺茫的。
但科學家的努力終究有了結果。1954年，前面提到的美國物理學家湯斯終於製成了第一台氨分子束微波激射器，成功地開創了利用分子和原子體系作為微波輻射相干放大器或振盪器的先例。

湯斯等人研製的微波激射器只產生了1.25厘米波長的微波，功率很小。生產和科技不斷發展的需要推動科學家們去探索新的發光機理，以產生新的性能優異的光源。1958年，湯斯與姐夫阿瑟·肖洛將微波激射器與光學、光譜學的理論知識結合起來，提出了採用開式諧振腔的關鍵性建議，並預防了激光的相乾性、方向性、線寬和噪音等性質。同期，巴索夫和普羅霍洛夫等人也提出了實現受激輻射光放大的原理性方案。

此後，世界上許多實驗室都被捲入了一場激烈的研製競賽，看誰能成功製造並運轉世界上第一台激光器。

1960年，美國物理學家西奧多·梅曼在佛羅里達州邁阿密的研究實驗室里，勉強贏得了這場世界范圍內的研製競賽。他用一個高強閃光燈管來刺激在紅寶石水晶里的鉻原子，從而產生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可使這一點達到比太陽還高的溫度。

「梅曼設計」引起了科學界的震驚和懷疑，因為科學家們一直在注視和期待著的是氦氖激光器。

盡管梅曼是第一個將激光引入實用領域的科學家，但在法庭上，關於到底是誰發明了這項技術的爭論，曾一度引起很大爭議。競爭者之一就是「激光」(「受激輻射式光頻放大器」的縮略詞)一詞的發明者戈登·古爾德。他在1957年攻讀哥倫比亞大學博士學位時提出了這個詞。與此同時，微波激射器的發明者湯斯與肖洛也發展了有關激光的概念。經法庭最終判決，湯斯因研究的書面工作早於古爾德9個月而成為勝者。不過梅曼的激光器的發明權卻未受到動搖。

1960年12月，出生於伊朗的美國科學家賈萬率人終於成功地製造並運轉了全世界第一台氣體激光器——氦氖激光器。1962年，有三組科學家幾乎同時發明了半導體激光器。1966年，科學家們又研製成了波長可在一段范圍內連續調節的有機染料激光器。此外，還有輸出能量大、功率高，而且不依賴電網的化學激光器等紛紛問世。

由於激光器具備的種種突出特點，因而被很快運用於工業、農業、精密測量和探測、通訊與信息處理、醫療、軍事等各方面，並在許多領域引起了革命性的突破。比如，人們利用激光集中而極高的能量，可以對各種材料進行加工，能夠做到在一個針頭上鑽200個孔；激光作為一種在生物機體上引起刺激、變異、燒灼、汽化等效應的手段，已在醫療、農業的實際應用上取得了良好效果；在通信領域，一條用激光柱傳送信號的光導電纜，可以攜帶相當於2萬根電話銅線所攜帶的信息量；激光在軍事上除用於通信、夜視、預警、測距等方面外，多種激光武器和激光制導武器也已經投入實用。

今後，隨著人類對激光技術的進一步研究和發展，激光器的性能和成本將進一步降低，但是它的應用范圍卻還將繼續擴大，並將發揮出越來越巨大的作用。

http://www.sjkc.com.my/-ke/xin/history/kjbl/artic/20408135149.html

❷ 激光器的發展史

激光器
laser
能發射激光的裝置。1954年製成了第一台微波量子放大器，獲得了高度相乾的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應用到光頻范圍，並指出了產生激光的方法。1960年T.H.梅曼等人製成了第一台紅寶石激光器。1961年A.賈文等人製成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人創制了砷化鎵半導體激光器。以後，激光器的種類就越來越多。按工作介質分，激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導體激光器和染料激光器4大類。近來還發展了自由電子激光器，其工作介質是在周期性磁場中運動的高速電子束，激光波長可覆蓋從微波到X射線的廣闊波段。按工作方式分，有連續式、脈沖式、調Q和超短脈沖式等幾類。大功率激光器通常都是脈沖式輸出。各種不同種類的激光器所發射的激光波長已達數千種，最長的波長為微波波段的0.7毫米，最短波長為遠紫外區的210埃，X射線波段的激光器也正在研究中。
除自由電子激光器外，各種激光器的基本工作原理均相同，裝置的必不可少的組成部分包括激勵（或抽運）、具有亞穩態能級的工作介質和諧振腔（ 見光學諧振腔）3部分。激勵是工作介質吸收外來能量後激發到激發態，為實現並維持粒子數反轉創造條件。激勵方式有光學激勵、電激勵、化學激勵和核能激勵等。工作介質具有亞穩能級是使受激輻射佔主導地位，從而實現光放大。諧振腔可使腔內的光子有一致的頻率、相位和運行方向，從而使激光具有良好的定向性和相乾性。
激光工作物質 是指用來實現粒子數反轉並產生光的受激輻射放大作用的物質體系，有時也稱為激光增益媒質，它們可以是固體（晶體、玻璃）、氣體（原子氣體、離子氣體、分子氣體）、半導體和液體等媒質。對激光工作物質的主要要求，是盡可能在其工作粒子的特定能級間實現較大程度的粒子數反轉，並使這種反轉在整個激光發射作用過程中盡可能有效地保持下去；為此，要求工作物質具有合適的能級結構和躍遷特性。
激勵(泵浦)系統 是指為使激光工作物質實現並維持粒子數反轉而提供能量來源的機構或裝置。根據工作物質和激光器運轉條件的不同，可以採取不同的激勵方式和激勵裝置，常見的有以下四種。①光學激勵(光泵)。是利用外界光源發出的光來輻照工作物質以實現粒子數反轉的，整個激勵裝置，通常是由氣體放電光源（如氙燈、氪燈）和聚光器組成。②氣體放電激勵。是利用在氣體工作物質內發生的氣體放電過程來實現粒子數反轉的，整個激勵裝置通常由放電電極和放電電源組成。③化學激勵。是利用在工作物質內部發生的化學反應過程來實現粒子數反轉的，通常要求有適當的化學反應物和相應的引發措施。④核能激勵。是利用小型核裂變反應所產生的裂變碎片、高能粒子或放射線來激勵工作物質並實現粒子數反轉的。
光學共振腔 通常是由具有一定幾何形狀和光學反射特性的兩塊反射鏡按特定的方式組合而成。作用為：①提供光學反饋能力，使受激輻射光子在腔內多次往返以形成相乾的持續振盪。②對腔內往返振盪光束的方向和頻率進行限制，以保證輸出激光具有一定的定向性和單色性。共振腔作用①，是由通常組成腔的兩個反射鏡的幾何形狀（反射面曲率半徑）和相對組合方式所決定；而作用②，則是由給定共振腔型對腔內不同行進方向和不同頻率的光，具有不同的選擇性損耗特性所決定的。
[編輯本段]分類
激光器的種類是很多的。下面，將分別從激光工作物質、激勵方式、運轉方式、輸出波長范圍等幾個方面進行分類介紹。
按工作物質分類 根據工作物質物態的不同可把所有的激光器分為以下幾大類：①固體（晶體和玻璃）激光器，這類激光器所採用的工作物質，是通過把能夠產生受激輻射作用的金屬離子摻入晶體或玻璃基質中構成發光中心而製成的；②氣體激光器，它們所採用的工作物質是氣體，並且根據氣體中真正產生受激發射作用之工作粒子性質的不同，而進一步區分為原子氣體激光器、離子氣體激光器、分子氣體激光器、準分子氣體激光器等；③液體激光器，這類激光器所採用的工作物質主要包括兩類，一類是有機熒光染料溶液，另一類是含有稀土金屬離子的無機化合物溶液,其中金屬離子（如Nd）起工作粒子作用，而無機化合物液體（如SeOCl）則起基質的作用；④半導體激光器，這類激光器是以一定的半導體材料作工作物質而產生受激發射作用，其原理是通過一定的激勵方式(電注入、光泵或高能電子束注入)，在半導體物質的能帶之間或能帶與雜質能級之間，通過激發非平衡載流子而實現粒子數反轉，從而產生光的受激發射作用；⑤自由電子激光器，這是一種特殊類型的新型激光器，工作物質為在空間周期變化磁場中高速運動的定向自由電子束，只要改變自由電子束的速度就可產生可調諧的相干電磁輻射，原則上其相干輻射譜可從X射線波段過渡到微波區域，因此具有很誘人的前景。
按激勵方式分類 ①光泵式激光器。指以光泵方式激勵的激光器，包括幾乎是全部的固體激光器和液體激光器，以及少數氣體激光器和半導體激光器。②電激勵式激光器。大部分氣體激光器均是採用氣體放電（直流放電、交流放電、脈沖放電、電子束注入）方式進行激勵，而一般常見的半導體激光器多是採用結電流注入方式進行激勵，某些半導體激光器亦可採用高能電子束注入方式激勵。③化學激光器。這是專門指利用化學反應釋放的能量對工作物質進行激勵的激光器，反希望產生的化學反應可分別採用光照引發、放電引發、化學引發。④核泵浦激光器。指專門利用小型核裂變反應所釋放出的能量來激勵工作物質的一類特種激光器，如核泵浦氦氬激光器等。
按運轉方式分類 由於激光器所採用的工作物質、激勵方式以及應用目的的不同，其運轉方式和工作狀態亦相應有所不同，從而可區分為以下幾種主要的類型。①連續激光器，其工作特點是工作物質的激勵和相應的激光輸出，可以在一段較長的時間范圍內以連續方式持續進行，以連續光源激勵的固體激光器和以連續電激勵方式工作的氣體激光器及半導體激光器，均屬此類。由於連續運轉過程中往往不可避免地產生器件的過熱效應，因此多數需採取適當的冷卻措施。②單次脈沖激光器，對這類激光器而言，工作物質的激勵和相應的激光發射，從時間上來說均是一個單次脈沖過程，一般的固體激光器、液體激光器以及某些特殊的氣體激光器，均採用此方式運轉，此時器件的熱效應可以忽略，故可以不採取特殊的冷卻措施。③重復脈沖激光器，這類器件的特點是其輸出為一系列的重復激光脈沖，為此，器件可相應以重復脈沖的方式激勵，或以連續方式進行激勵但以一定方式調制激光振盪過程,以獲得重復脈沖激光輸出,通常亦要求對器件採取有效的冷卻措施。④調激光器,這是專門指採用一定的 開關技術以獲得較高輸出功率的脈沖激光器，其工作原理是在工作物質的粒子數反轉狀態形成後並不使其產生激光振盪 (開關處於關閉狀態)，待粒子數積累到足夠高的程度後，突然瞬時打開 開關，從而可在較短的時間內（例如10～10秒）形成十分強的激光振盪和高功率脈沖激光輸出（見技術'" class=link>激光調 技術）。⑤鎖模激光器，這是一類採用鎖模技術的特殊類型激光器，其工作特點是由共振腔內不同縱向模式之間有確定的相位關系，因此可獲得一系列在時間上來看是等間隔的激光超短脈沖（脈寬10～10秒）序列，若進一步採用特殊的快速光開關技術，還可以從上述脈沖序列中選擇出單一的超短激光脈沖（見激光鎖模技術）。⑥單模和穩頻激光器，單模激光器是指在採用一定的限模技術後處於單橫模或單縱模狀態運轉的激光器，穩頻激光器是指採用一定的自動控制措施使激光器輸出波長或頻率穩定在一定精度范圍內的特殊激光器件，在某些情況下，還可以製成既是單模運轉又具有頻率自動穩定控制能力的特種激光器件（見激光穩頻技術）。⑦可調諧激光器，在一般情況下，激光器的輸出波長是固定不變的，但採用特殊的調諧技術後，使得某些激光器的輸出激光波長，可在一定的范圍內連續可控地發生變化，這一類激光器稱為可調諧激光器（見激光調諧技術）。
按輸出波段范圍分類 根據輸出激光波長范圍之不同，可將各類激光器區分為以下幾種。①遠紅外激光器，輸出波長范圍處於25～1000微米之間, 某些分子氣體激光器以及自由電子激光器的激光輸出即落入這一區域。②中紅外激光器，指輸出激光波長處於中紅外區(2.5～25微米)的激光器件,代表者為CO分子氣體激光器(10.6微米)、 CO分子氣體激光器（5～6微米）。③近紅外激光器,指輸出激光波長處於近紅外區（0.75～2.5微米）的激光器件，代表者為摻釹固體激光器（1.06微米）、CaAs半導體二極體激光器(約 0.8微米)和某些氣體激光器等。④可見激光器，指輸出激光波長處於可見光譜區（4000～7000埃或0.4～0.7微米）的一類激光器件，代表者為紅寶石激光器 （6943埃）、 氦氖激光器（6328埃）、氬離子激光器（4880埃、5145埃）、氪離子激光器（4762埃、5208埃、5682埃、6471埃）以及一些可調諧染料激光器等。⑤近紫外激光器，其輸出激光波長范圍處於近紫外光譜區（2000～4000埃），代表者為氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)準分子激光器（3511埃、3531埃）、 氟化氪(KrF)準分子激光器(2490埃)以及某些可調諧染料激光器等⑥真空紫外激光器,其輸出激光波長范圍處於真空紫外光譜區(50～2000埃）代表者為（H）分子激光器 (1644～1098埃)、氙(Xe)準分子激光器（1730埃）等。⑦X射線激光器, 指輸出波長處於X射線譜區（0.01～50埃）的激光器系統，目前軟X 射線已研製成功，但仍處於探索階段
[編輯本段]激光器的發明
激光器的發明是20世紀科學技術的一項重大成就。它使人們終於有能力駕駛尺度極小、數量極大、運動極混亂的分子和原子的發光過程，從而獲得產生、放大相乾的紅外線、可見光線和紫外線（以至X射線和γ射線）的能力。激光科學技術的興起使人類對光的認識和利用達到了一個嶄新的水平。
激光器的誕生史大致可以分為幾個階段，其中1916年愛因斯坦提出的受激輻射概念是其重要的理論基礎。這一理論指出，處於高能態的物質粒子受到一個能量等於兩個能級之間能量差的光子的作用，將轉變到低能態，並產生第二個光子，同第一個光子同時發射出來，這就是受激輻射。這種輻射輸出的光獲得了放大，而且是相干光，即如多個光子的發射方向、頻率、位相、偏振完全相同。
此後，量子力學的建立和發展使人們對物質的微觀結構及運動規律有了更深入的認識，微觀粒子的能級分布、躍遷和光子輻射等問題也得到了更有力的證明，這也在客觀上更加完善了愛因斯坦的受激輻射理論，為激光器的產生進一步奠定了理論基礎。20世紀40年代末，量子電子學誕生後，被很快應用於研究電磁輻射與各種微觀粒子系統的相互作用，並研製出許多相應的器件。這些科學理論和技術的快速發展都為激光器的發明創造了條件。
如果一個系統中處於高能態的粒子數多於低能態的粒子數，就出現了粒子數的反轉狀態。那麼只要有一個光子引發，就會迫使一個處於高能態的原子受激輻射出一個與之相同的光子，這兩個光子又會引發其他原子受激輻射，這樣就實現了光的放大；如果加上適當的諧振腔的反饋作用便形成光振盪，從而發射出激光。這就是激光器的工作原理。1951年，美國物理學家珀塞爾和龐德在實驗中成功地造成了粒子數反轉，並獲得了每秒50千赫的受激輻射。稍後，美國物理學家查爾斯·湯斯以及蘇聯物理學家馬索夫和普羅霍洛夫先後提出了利用原子和分子的受激輻射原理來產生和放大微波的設計。
然而上述的微波波譜學理論和實驗研究大都屬於「純科學」，對於激光器到底能否研製成功，在當時還是很渺茫的。
但科學家的努力終究有了結果。1954年，前面提到的美國物理學家湯斯終於製成了第一台氨分子束微波激射器，成功地開創了利用分子和原子體系作為微波輻射相干放大器或振盪器的先例。
湯斯等人研製的微波激射器只產生了1.25厘米波長的微波，功率很小。生產和科技不斷發展的需要推動科學家們去探索新的發光機理，以產生新的性能優異的光源。1958年，湯斯與姐夫阿瑟·肖洛將微波激射器與光學、光譜學的理論知識結合起來，提出了採用開式諧振腔的關鍵性建議，並預防了激光的相乾性、方向性、線寬和噪音等性質。同期，巴索夫和普羅霍洛夫等人也提出了實現受激輻射光放大的原理性方案。
此後，世界上許多實驗室都被捲入了一場激烈的研製競賽，看誰能成功製造並運轉世界上第一台激光器。
1960年，美國物理學家西奧多·梅曼在佛羅里達州邁阿密的研究實驗室里，勉強贏得了這場世界范圍內的研製競賽。他用一個高強閃光燈管來刺激在紅寶石水晶里的鉻原子，從而產生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可使這一點達到比太陽還高的溫度。
「梅曼設計」引起了科學界的震驚和懷疑，因為科學家們一直在注視和期待著的是氦氖激光器。
盡管梅曼是第一個將激光引入實用領域的科學家，但在法庭上，關於到底是誰發明了這項技術的爭論，曾一度引起很大爭議。競爭者之一就是「激光」(「受激輻射式光頻放大器」的縮略詞)一詞的發明者戈登·古爾德。他在1957年攻讀哥倫比亞大學博士學位時提出了這個詞。與此同時，微波激射器的發明者湯斯與肖洛也發展了有關激光的概念。經法庭最終判決，湯斯因研究的書面工作早於古爾德9個月而成為勝者。不過梅曼的激光器的發明權卻未受到動搖。
1960年12月，出生於伊朗的美國科學家賈萬率人終於成功地製造並運轉了全世界第一台氣體激光器——氦氖激光器。1962年，有三組科學家幾乎同時發明了半導體激光器。1966年，科學家們又研製成了波長可在一段范圍內連續調節的有機染料激光器。此外，還有輸出能量大、功率高，而且不依賴電網的化學激光器等紛紛問世。
由於激光器具備的種種突出特點，因而被很快運用於工業、農業、精密測量和探測、通訊與信息處理、醫療、軍事等各方面，並在許多領域引起了革命性的突破。比如，人們利用激光集中而極高的能量，可以對各種材料進行加工，能夠做到在一個針頭上鑽200個孔；激光作為一種在生物機體上引起刺激、變異、燒灼、汽化等效應的手段，已在醫療、農業的實際應用上取得了良好效果；在通信領域，一條用激光柱傳送信號的光導電纜，可以攜帶相當於2萬根電話銅線所攜帶的信息量；激光在軍事上除用於通信、夜視、預警、測距等方面外，多種激光武器和激光制導武器也已經投入實用。
今後，隨著人類對激光技術的進一步研究和發展，激光器的性能將進一步提升，成本將進一步降低，但是它的應用范圍卻還將繼續擴大，並將發揮出越來越巨大的作用。
[編輯本段]激光器的種類
1. 氣體激光器
在氣體激光器中，最常見的是氦氖激光器。世界上第一台氦氖激光器是繼第一台紅寶石激光器之後不久，於1960年在美國貝爾實驗室里由伊朗物理學家賈萬製成的。由於氦氖激光器發出的光束方向性和單色性好，可以連續工作，所以這種激光器是當今使用最多的激光器，主要用在全息照相的精密測量、準直定位上。
氣體激光器中另一種典型代表是氬離子激光器。它可以發出鮮艷的藍綠色光，可連續工作，輸出功率達100多瓦。這種激光器是在可見光區域內輸出功率最高的一種激光器。由於它發出的激光是藍綠色的，所以在眼科上用得最多，因為人眼對藍綠色的反應很靈敏，眼底視網膜上的血紅素、葉黃素能吸收綠光。因此，用氬離子激光器進行眼科手術時，能迅速形成局部加熱，將視網膜上蛋白質變成凝膠狀態，它是焊接視網膜的理想光源。氬離子激光器發出的藍綠色激光還能深入海水層，而不被海水吸收，因而可廣泛用於水下勘測作業。
2. 液體、化學和半導體激光器
液體激光器也稱染料激光器，因為這類激光器的激活物質是某些有機染料溶解在乙醇、甲醇或水等液體中形成的溶液。為了激發它們發射出激光，一般採用高速閃光燈作激光源，或者由其他激光器發出很短的光脈沖。液體激光器發出的激光對於光譜分析、激光化學和其他科學研究，具有重要的意義。
化學激光器是用化學反應來產生激光的。如氟原子和氫原子發生化學反應時，能生成處於激發狀態的氟化氫分子。這樣，當兩種氣體迅速混合後，便能產生激光，因此不需要別的能量，就能直接從化學反應中獲得很強大的光能。這類激光器比較適合於野外工作，或用於軍事目的，令人畏懼的死光武器就是應用化學激光器的一項成果。
在當今的激光器中，還有一些是用半導體製成的。它們叫砷化鎵半導體激光器，體積只有火柴盒大小，這是一種微型激光器，輸出波長為人眼看不見的紅外線，在0.8～0.9微米之間。由於這種激光器體積小，結構簡單，只要通以適當強度的電流就有激光射出，再加上輸出波長在紅外線光范圍內，所以保密性特別強，很適合用在飛機、軍艦和坦克上。
3. 固體激光器
前面所提到的紅寶石激光器就是固體激光器的一種。早期的紅寶石激光器是採用普通光源作為激發源。現在生產的紅寶石激光器已經開發出許多新產品，種類也增多。此外，激勵的方式也分為好幾種，除了光激勵外，還有放電激勵、熱激勵和化學激勵等。
固體激光器中常用的還有釔鋁石榴石激光器，它的工作物質是氧化鋁和氧化釔合成的晶體，並摻有氧化釹。激光是由晶體中的釹離子放出，是人眼看不見的紅外光，可以連續工作，也可以脈沖方式工作。由於這種激光器輸出功率比較大，不僅在軍事上有用，也可廣泛用於工業上。此外，釔鋁石榴石激光器或液體激光器中的染料激光器，對治療白內障和青光眼十分有效。
4. 「隱身」和「變色」激光器
另外還有兩種較為特殊的激光器。一種是二氧化碳激光器，可稱「隱身人」，因為它發出的激光波長為10.6微米，「身」處紅外區，肉眼不能覺察，它的工作方式有連續、脈沖兩種。連接方式產生的激光功率可達20千瓦以上。脈沖方式產生的波長10.6微米激光也是最強大的一種激光。人們已用它來「打」出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出現是激光發展中的重大進展，也是光武器和核聚變研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支長1米左右的放電管。它的一端貼上鍍金反射鏡片，另一端貼一塊能讓10.6微米紅外光通過的鍺平面鏡片作為紅外激光輸出鏡。一般的玻璃鏡片不讓這種紅外光通過，所以個能做輸出鏡。放電管放電時發出粉紅色的自發輻射光，它產生的激光是看不見的，在磚上足以把磚頭燒到發出耀眼的白光。做實驗時，一不小心就會把自己的衣服燒壞，裸露的皮膚碰到了也要燒傷，所以這種激光器上都貼著「危險」的標記，操作時要特別留神。
5.近紅外光譜儀
近紅外光譜儀專為滿足實際應用的挑戰而設計的，具有卓越的性能、長期穩定性、結構緊湊和超低功耗的優點。
二氧化碳激光器形式很多。放電管最長的達200多米，要佔據很大的場地。科學家想出辦法，將筆直的放電管彎成來回轉折的形狀，或是把放電管疊起來安裝，將它們的實際長度壓縮到20米左右；為了使激光器的光路不受振動的影響，整個器件安放在地下室粗大的管道內。後來發明的一種稱為橫向流動的二氧化碳激光器，長度縮到只有一張大辦公桌那樣長短，能射出幾千瓦功率的激光。這樣的激光器已被許多汽車拖拉機廠用來加工大型零件。輸出功率更大的一種二氧化碳激光器結構像大型噴氣發動機，開動起來聲音響得嚇人，它能產生上百萬瓦的連續激光，是連續方式發射激光中的最強者。最初的激光打坦克靶實驗，用的就是這種激光器。它是科學家把空氣動力學和激光科學相結合而製造出來的。
以脈沖方式發射的二氧化碳激光器也有很多種，在科研和工業中用途極廣。如果按每一脈沖發出的能量大小作比較，那麼，脈沖二氧化碳激光器又是脈沖激光器中的最強者。
這里，我們要回到激光先驅者湯斯曾經研究過的問題上來，談一談毫米波的產生。隨著激光技術的發展，許多科學家對這一難題又發起了進攻：採用放電或利用強大的二氧化碳激光作為激勵源去激發氟甲烷、氨等氣體分子，一步步地把發射出來的激光波長延長，擴展。開始達幾十微米，後來達幾百微米，也就是亞毫米波了。本世紀60年代中期到70年代中期，隨著微波技術的發展，科學家根據激光的原理和方法產生了毫米波。這樣，從光波到微波之間的空白地帶便被不斷發現的新紅外激光填補了。
從研究中，科學家發現毫米波很有實用價值：大氣對它的吸收率很小、阻礙它傳播的影響也小，可以用它來作為新的大氣通訊工具。
另一種比較特殊、新穎的激光器，可以形象地稱它為「變色龍」。它不是龍，但確實能變色；只要轉動一個激光器上的旋鈕，就可以獲得紅、橙、黃、綠、青、藍、紫各種顏色的激光。
難道染料跟激光器也有關系嗎？一點也不錯。這種激光器的工作物質確實就是染料，如碳花青、若丹明和香豆素等等。科學家至今還沒有弄清楚這些染料的分子能級和原子結構，只知道它們與氣體工作物質的氣體原子、離子結構不一樣；氣體產生的激光有明確的波長，而染料產生的激光，波長范圍較廣，或者說有多種色彩。染料激光器的光學諧振腔中裝有一個稱為光柵的光學元件。通過它可以根據需要選擇激光的色彩，就像從收音機里選聽不同頻率的無線電台廣播一樣。
染料激光器的激勵源是光泵，可以用脈沖氙燈，也可以用氮分子激光器發出的激光。用一種顏色的激光作光泵，結果能產生其他顏色的激光可以說是染料激光器的特點之一。
這種根據需要可以隨時改變產生激光的波長的激光器，主要用於光譜學研究；許多物質會有選擇地吸收某些波長的光，產生共振現象。科學家用這些現象分析物質，了解材料結構；還用這些激光器來產生新的激光，研究一些奇異的光學和光譜學現象。

❸ 激光是誰發明的

激光的發明者是美國物理學家愛因斯坦。

激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導體之後，人類的又一重大發明，被稱為「最快的刀」、「最準的尺」、「最亮的光」。英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是「通過受激輻射光擴大」。

激光的理論基礎起源於物理學家愛因斯坦，1917年愛因斯坦提出了一套全新的技術理論光與物質相互作用。這一理論是說在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分布在不同的能級上，在高能級上的粒子受到某種光子的激發，會從高能級跳到（躍遷）到低能級上。

這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光，而且在某種狀態下，能出現一個弱光激發出一個強光的現象。這就叫做「受激輻射的光放大」，簡稱激光。

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從微觀角度看，激光是具有相同頻率的大量光子的集合，獲得具有優良性質的激光的關鍵就是使所有的光子都在同一頻率上。這可以通過激光諧振腔獲得。

我們在激光諧振腔中加入具有特定頻率的光子後，可以使其中的原子在這些光子的頻率上振盪，從而發射出具有相同頻率的光子。這種類似於原子彈的「鏈式反應」的物理過程，可以使我們迅速獲得大量具有某一特定頻率的光子，這些光子通過調制之後，就可以以激光的形式發射出去了。

激光的應用途徑，除了已經廣泛應用的信息探測和信息傳導等技術之外，還通過光子與物質粒子的相互作用，對一些微小的結構對象進行操作。

❹ 激光是誰發明的、用干什麼

激光的理論基礎起源於物理學家愛因斯坦，1917年愛因斯坦提出了一套全新的技術理論『光與物質相互作用』。1960年7月7日，西奧多·梅曼宣布世界上第一台激光器誕生。前蘇聯科學家尼古拉·巴索夫於1960年發明了半導體激光器。

激光應用領域

激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識別物體等的一門技術，傳統應用最大的領域為激光加工技術。

激光技術是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術，傳統上看，它的研究范圍一般可分為

1.激光加工系統。包括激光器、導光系統、加工機床、控制系統及檢測系統。

2.激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標、劃線、微雕等各種加工工藝。

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激光發展前景

激光功率已不足以描述切割能力的大小，亮度（Brightness）才是。亮度的定義是「單位面積單位立體角的激光功率」。

對比CO2激光器、碟片激光器和光纖激光器，可以得出這樣的結論：直到5千瓦，以光纖激光的亮度最大，切割金屬板最快最厚的當屬光纖激光。

但實際上切割厚板尚不如CO2激光，盡管碳鋼對近紅外的1.07摻鐿光纖激光的吸收率數倍於中紅外10.6的CO2激光，但10倍於光纖激光波長的CO2激光之切縫比光纖的寬得多（一般2mm），氧氣易於吹入。

這就是CO2激光46年來一直獨占固體激光之鰲頭的緣由。第一，國產激光切割機的量產與自主開發力度的加大，外國一線公司在華本土化的生產，縮小了二者的產品差距與價格差距。用戶對國產機的認同度不斷提高，其在2010年國內市場的佔比高達80%。

第二，2010年我國千瓦以上大功率CO2激光切割機銷量達1000台，佔全球市場的20%-25%。上海團結普瑞瑪、大族激光、武漢法利萊、奔騰楚天等一線廠商都有大幅的增長。最多一家竟佔了國內市場的30%。

❺ 王啟明的技術成就

國內外同行公認王啟明是中國信息光電子事業的主要開拓者之一，在不同的階段他都為中國光電子事業的發展作出了傑出的貢獻。
1.研製成功長壽命GaAs半導體激光器率先主持研製成功我國第一支室溫連續波運行10萬小時的GaAs半導體激光器，推動了我國光纖通信的發展。
20世紀70年代初，美國貝爾實驗室的第一支室溫連續波運行的半導體激光器宣告問世。1973年，中國科學院領導覺察到這一成就對發展我國光通信及光電子學事業的深遠意義，立即部署半導體研究所作為院重點任務組織力量，加強研究。當時正處於「文化大革命」期間，是非難分，人心渙散，要組織一支攻堅隊伍很不容易。王啟明臨危受命，從研究室中抽調組織了近20名科研人員，立即開展半導體激光器的研究。
在接受這一難度極大的重點任務之後，王啟明提出並採取了一系列有效的技術措施。激光器的有源工作區，僅有0.1μm的厚度，如何精確地可重復地控制它，首先決定於外延爐的控溫精度。他率領課題組的人員與當時七機部的同志合作，在較短的時間內研製成功我國第一台高精度程式控制降溫外延爐，為優質外延生長的實現奠定了基礎。他吸取諸家的長處，與研究組的同事提出改進設計了我國第一套全密封金屬化外延系統，從根本上保證了外延材料的質量。為了降低閾值及功耗，他提出一種高技術實現高熱穩定隔離；在鍵合方面他還設計了新工藝，解決熱阻問題。由於他抓住了研製技術中的關鍵，從根本上提出並解決了技術難題。他率領全組同志經過五年艱苦奮斗，不斷改進生長技術，提高器件質量，激光器運行壽命達到了萬小時以上，並於1980年經中國科學院組織鑒定，獲中國科學院重大成果二等獎。
王啟明的視野並不只局限於器件的研製與研究上，他更關心激光器的應用。他和他的同事們積極參與北京市電話局的光纖通信建設，把研製出的激光器用在市話局的光纖通信實驗線路上，經受住了長時間工作的考驗，從而在我國揭開了以半導體激光器為基礎的光纖通信事業的序幕。該器件及其應用技術一並獲得1981年北京市科技成果一等獎。
在1985年第一次組織評審國家科技進步獎時，這一重大成就又作為我國「短波長光通信器件研製」的全國聯合項目，被評為二等獎，王啟明被公推為第一受獎者。與此同時，由他主持的長波長InGaAsP激光器的研製成功，又獲得「六五」攻關國家重獎。在此期間他在學術會議和學術刊物上公開發表的論文、報告有《雙異質激光器退化觀察》、《A1GaAs/GaAs DH激光器退化特性及L-I特性》、《GaAlAs/GaAs DH激光器的L-I特性》等10多篇。
1981年在美國舊金山召開的國際光通信和集成光學會議上，他受邀擔任會議程序委員會委員並作了《中國的光通信》的特邀報告。由於他的成就和在國際學術界的影響，自1983年起連續被邀擔任三屆國際半導體激光會議和兩屆國際光通信與集成光學會議及國際電光會議的程序委員會委員。
2.研製成功新型pnpn雙向負阻激光器深入研究雙異質結激光器物理，提出了雙光絲可飽和吸收機制、異質結界面態電荷存儲記憶效應和pnpn夾層負阻擊穿機制，解釋了激光器出現的異常現象，也為新器件的研究提出了新思路。
出於嚴謹的科學態度和實事求是的精神，王啟明對器件所表現的異常現象非常重視並開展了細致深入的研究。他和他的同事發現了某些激光器的異常瞬態輸出響應，他首先發現由於Al組分不均勻導致激光腔內雙光絲發光，並據此提出了導致復雜瞬態行為的物理機制，論文發表在國際雜志IEEE QE（《量子電子學》）1992年第18卷第4期上，為後來雙區共腔可飽和吸收調Q激光器的研究提供了思路。
他還發現某些激光二極體呈現的反常雙向負阻行為，提出是由於制備工藝熱過程帶來的自摻雜效應導致的反向結引入造成的。根據這一思路，後來成功地發展了一種新型pnpn雙向負阻激光器。
3.研製成功雙區共腔（CCTS）雙穩態激光器系統地發展了雙區共腔（CCTS）雙穩態激光器，為數字光電子學的發展打下了基礎。數字光電子學的發展必須具備有源和無源的光邏輯器件，這是80年代初人們開始關注的重要課題。
王啟明在提出雙光絲調Q效應解釋激光器中反常自脈動成功之後，隨即考慮如何有意識地研製這種器件，把普通的雙異質激光器分為兩段，保持在一個諧振腔中。這種雙區共腔激光器的輸出特性出現了光強回滯特性，即光雙穩態特性。光雙穩態特性正是光邏輯器件的基礎。王啟明和他的同事於1985年在中國《物理學報》發表了《InGaAsP質子轟擊內調Q雙穩態激光器》的論文，並與日本東京大學開展合作研究。
他和他的學生系統研究了雙穩激光器自調准單穩頻特性，穩頻度優於10-5。研究了光觸發增強放大特性，發現了輸入光譜的單模純正效應和光學混沌特性，並利用截取技術獲得10ps光脈沖。他指導學生提出一種獲得更窄光脈沖的「相關注入」新概念，並作了計算模擬研究。
由於王啟明領導的小組對雙穩態激光器進行系統深入研究所取得的成就，他曾三次在國際半導體激光會議上作報告，並在國際光電子學專集上特邀發表了總結性論文。這種器件已在國內被應用於信息光交換系統技術。作為階段性成果，於1987年被評為中國科學院自然科學二等獎。
1986年他在《中國通信學報》上發表了《共腔雙區CCTS 激光器的研究》一文，被中國通信學會評為優秀論文一等獎。 積極部署推動開展新一代量子阱光電子器件的研究，為我國「863」光電子高技術計劃的制訂與實施作出了重要貢獻。
1984年擔任半導體所副所長時，他全力支持並協助名譽所長黃昆院士爭取建立半導體超晶格國家重點實驗室。1985年他和他的同事合作指導的研究生在國內做出了第一支GaAs量子阱激光器，為量子阱光電子器件的發展，邁出了關鍵的一步。
1985年起，他擔任半導體所所長持續十年之久，大量的所務工作壓在他的肩上，讓他付出了很大的精力。與此同時，他又始終抓住光電子學發展的脈搏，並發揮他在所長崗位上所具有的國內外影響和作用，大力推進新一代光電子器件的發展。
他和研究生開展了量子阱自電光效應雙穩態光開關的研究、量子阱高速電光調制器的研究、量子阱面發射激光器的研究，並取得了重大進展，自電光效應雙穩態光開關器件，獲1992年中國科學院科技進步一等獎。量子阱長波長雙穩態激光器獲1995 年中國科學院科技進步一等獎。
1987年2月，中央批准我國「863」高技術計劃，光電子技術為當時計劃項目之一。經過老一輩專家和中國科學院院領導的推薦，以及國家科委的嚴格考核，王啟明被遴選為「863」計劃信息領域第一屆專家委員會委員，並分工負責光電子主題的工作。他滿腔熱情地投入了光電子主題的建設工作，以准確銳利的眼光，提出了以光通信器件為主，光互連、光計算器件為輔的主題戰略目標，以發展新一代量子阱光電子器件為主導的研究路線；同時，有遠見地提出建設一個全國性的、開放的，以量子尺寸（納米）工藝為主體的光電子器件研製工藝基地。
他的設想，成為後來「863」光電子主題發展的基礎框架。他起草了實現主題研究的全面課題分解，為光電子主題工作的開展打下了重要的基礎。隨後他又被聘任為「863」計劃光電子工藝中心學術委員會主任。
1986年，他作為發起人之一，與教委部門聯合積極籌建了集成光電子學國家重點聯合實驗室，先後被聘任為聯合實驗室副主任和學術委員會主任。

❻ 激光器發明的歷史

激光器的發明
激光器的發明是20世紀科學技術的一項重大成就。它使人們終於有能力駕駛尺度極小、數量極大、運動極混亂的分子和原子的發光過程，從而獲得產生、放大相乾的紅外線、可見光線和紫外線（以至X射線和γ射線）的能力。激光科學技術的興起使人類對光的認識和利用達到了一個嶄新的水平。

激光器的誕生史大致可以分為幾個階段，其中1916年愛因斯坦提出的受激輻射概念是其重要的理論基礎。這一理論指出，處於高能態的物質粒子受到一個能量等於兩個能級之間能量差的光子的作用，將轉變到低能態，並產生第二個光子，同第一個光子同時發射出來，這就是受激輻射。這種輻射輸出的光獲得了放大，而且是相干光，即如多個光子的發射方向、頻率、位相、偏振完全相同。

此後，量子力學的建立和發展使人們對物質的微觀結構及運動規律有了更深入的認識，微觀粒子的能級分布、躍遷和光子輻射等問題也得到了更有力的證明，這也在客觀上更加完善了愛因斯坦的受激輻射理論，為激光器的產生進一步奠定了理論基礎。20世紀40年代末，量子電子學誕生後，被很快應用於研究電磁輻射與各種微觀粒子系統的相互作用，並研製出許多相應的器件。這些科學理論和技術的快速發展都為激光器的發明創造了條件。

如果一個系統中處於高能態的粒子數多於低能態的粒子數，就出現了粒子數的反轉狀態。那麼只要有一個光子引發，就會迫使一個處於高能態的原子受激輻射出一個與之相同的光子，這兩個光子又會引發其他原子受激輻射，這樣就實現了光的放大；如果加上適當的諧振腔的反饋作用便形成光振盪，從而發射出激光。這就是激光器的工作原理。1951年，美國物理學家珀塞爾和龐德在實驗中成功地造成了粒子數反轉，並獲得了每秒50千赫的受激輻射。稍後，美國物理學家查爾斯·湯斯以及蘇聯物理學家馬索夫和普羅霍洛夫先後提出了利用原子和分子的受激輻射原理來產生和放大微波的設計。

然而上述的微波波譜學理論和實驗研究大都屬於「純科學」，對於激光器到底能否研製成功，在當時還是很渺茫的。
但科學家的努力終究有了結果。1954年，前面提到的美國物理學家湯斯終於製成了第一台氨分子束微波激射器，成功地開創了利用分子和原子體系作為微波輻射相干放大器或振盪器的先例。

湯斯等人研製的微波激射器只產生了1.25厘米波長的微波，功率很小。生產和科技不斷發展的需要推動科學家們去探索新的發光機理，以產生新的性能優異的光源。1958年，湯斯與姐夫阿瑟·肖洛將微波激射器與光學、光譜學的理論知識結合起來，提出了採用開式諧振腔的關鍵性建議，並預防了激光的相乾性、方向性、線寬和噪音等性質。同期，巴索夫和普羅霍洛夫等人也提出了實現受激輻射光放大的原理性方案。

此後，世界上許多實驗室都被捲入了一場激烈的研製競賽，看誰能成功製造並運轉世界上第一台激光器。

1960年，美國物理學家西奧多·梅曼在佛羅里達州邁阿密的研究實驗室里，勉強贏得了這場世界范圍內的研製競賽。他用一個高強閃光燈管來刺激在紅寶石水晶里的鉻原子，從而產生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可使這一點達到比太陽還高的溫度。

「梅曼設計」引起了科學界的震驚和懷疑，因為科學家們一直在注視和期待著的是氦氖激光器。

盡管梅曼是第一個將激光引入實用領域的科學家，但在法庭上，關於到底是誰發明了這項技術的爭論，曾一度引起很大爭議。競爭者之一就是「激光」(「受激輻射式光頻放大器」的縮略詞)一詞的發明者戈登·古爾德。他在1957年攻讀哥倫比亞大學博士學位時提出了這個詞。與此同時，微波激射器的發明者湯斯與肖洛也發展了有關激光的概念。經法庭最終判決，湯斯因研究的書面工作早於古爾德9個月而成為勝者。不過梅曼的激光器的發明權卻未受到動搖。

1960年12月，出生於伊朗的美國科學家賈萬率人終於成功地製造並運轉了全世界第一台氣體激光器——氦氖激光器。1962年，有三組科學家幾乎同時發明了半導體激光器。1966年，科學家們又研製成了波長可在一段范圍內連續調節的有機染料激光器。此外，還有輸出能量大、功率高，而且不依賴電網的化學激光器等紛紛問世。

由於激光器具備的種種突出特點，因而被很快運用於工業、農業、精密測量和探測、通訊與信息處理、醫療、軍事等各方面，並在許多領域引起了革命性的突破。比如，人們利用激光集中而極高的能量，可以對各種材料進行加工，能夠做到在一個針頭上鑽200個孔；激光作為一種在生物機體上引起刺激、變異、燒灼、汽化等效應的手段，已在醫療、農業的實際應用上取得了良好效果；在通信領域，一條用激光柱傳送信號的光導電纜，可以攜帶相當於2萬根電話銅線所攜帶的信息量；激光在軍事上除用於通信、夜視、預警、測距等方面外，多種激光武器和激光制導武器也已經投入實用。

今後，隨著人類對激光技術的進一步研究和發展，激光器的性能和成本將進一步降低，但是它的應用范圍卻還將繼續擴大，並將發揮出越來越巨大的作用。

http://www.sjkc.com.my/-ke/xin/history/kjbl/artic/20408135149.html

❼ 激光誰發明的,怎麼發明的

1960年5月15日，美國加利福尼亞州休斯實驗室的科學家梅曼宣布獲得了波長為回0.6943微米的激光，這是人類有答史以來獲得的第一束激光，梅曼因而也成為世界上第一個將激光引入實用領域的科學家。

激光的理論基礎起源於物理學家愛因斯坦，1917年愛因斯坦提出了一套全新的技術理論『光與物質相互作用。這一理論是說在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分布在不同的能級上，在高能級上的粒子受到某種光子的激發。

會從高能級跳到（躍遷）到低能級上，這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光，而且在某種狀態下，能出現一個弱光激發出一個強光的現象。這就叫做「受激輻射的光放大」，簡稱激光。

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激光在工業上，也應用極為廣泛，因為激光在激光束聚焦在材料表面的時候能夠使材料熔化，使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動,從而形成一定形狀的切縫。七十年代後,為了改善和提高火焰切割的切口質量,又推廣了氧乙烷精密火焰切割和等離子切割。在工業生產中有一定的適用范圍。

激光玻璃是一種以玻璃為基質的固體激光材料。它廣泛應用於各類型固體激光光器中，並成為高功率和高能量激光器的主要激光材料。

❽ 激光是怎樣被發現的第一個激光器是何人製造的

激光的出現是20世紀60年代最重大的科學技術成就之一。它以其高亮度、高方向性、高單色性、高相乾性等突出特點，得到了廣泛的應用，並在科學技術的許多重大領域開辟了新的生長點，引起了革命性的變化。

激光作為一種在生物機體上引起刺激、變異、燒灼、汽化等效應的手段，已在醫療、農業上取得良好的效果;激光在軍事上除用於通信、夜視、預警、測距等方面外，各種激光武器、激光制導武器已投入實用。今後，隨著激光技術的進一步發展，激光器的性能和成本進一步降低，其應用范圍還將繼續擴大，並將發揮出越來越重大的作用。

❾ 第一隻半導體激光器發明的時間是哪一年

1962年R.N.霍耳等人創制了砷化鎵半導體激光器，就是世界上第一隻半導體激光器了

❿ 第一台氣體激光器的製造者是哪國人

1960年，美國物理學家西奧多·梅曼在佛羅里達州邁阿密的研究實驗室里，勉強贏得了這場世界范圍內的研製競賽。他用一個高強閃光燈管來刺激在紅寶石水晶里的鉻原子，從而產生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可使這一點達到比太陽還高的溫度。
「梅曼設計」引起了科學界的震驚和懷疑，因為科學家們一直在注視和期待著的是氦氖激光器，盡管梅曼是第一個將激光引入實用領域的科學家，但在法庭上，關於到底是誰發明了這項技術的爭論，曾一度引起很大爭議。競爭者之一就是「激光」(「受激輻射式光頻放大器」的縮略詞)一詞的發明者戈登·古爾德。他在1957年攻讀哥倫比亞大學博士學位時提出了這個詞。與此同時，微波激射器的發明者湯斯與肖洛也發展了有關激光的概念。經法庭最終判決，湯斯因研究的書面工作早於古爾德9個月而成為勝者。不過梅曼的激光器的發明權卻未受到動搖。
1960年12月，出生於伊朗的美國科學家賈萬率人終於成功地製造並運轉了全世界第一台氣體激光器——氦氖激光器。1962年，有三組科學家幾乎同時發明了半導體激光器。1966年，科學家們又研製成了波長可在一段范圍內連續調節的有機染料激光器。此外，還有輸出能量大、功率高，而且不依賴電網的化學激光器等紛紛問世