激光的高亮度性

2005/1/11/16:57　　一般规律认为，光源在单位面积上向某一方向的单位立体角内发射的功率，就称为光源在该方向上的亮度。激光在亮度上的提高主要是靠光线在发射方向上的高度集中。激光的发射角极小（一般用毫弧度表示），它几乎是高度平等准直的光束，能实现定向集中发射。因此，激光有高亮度性。

　　另外，激光的亮度也取决于它的相干性。相干性是一切波动现象的属性。光有波动性，因此也有相干性。

　　一般光源发射出来的光是非相干光，它是波长不等、杂乱无序的混合光束。由于非相干光的波长、相位、振幅极不一致。因此它们的合成波也是一条杂乱无章、毫无规律的曲线，从中不易找出它的周期性来。普通光源如日光、灯光等所辐射的就是这非相干光线。

　　发光系统中，处于激发状态的原子（或分子、离子）受相应的外界能量（例如入射光子）激励时，它就从高能级跃迁到低能级，同时释放出一个光子，这个被释放的光子和入射的光子是完全一样的。它们两者的波长、传播方向、振辐及相位都完全一样。这样的辐射波具有相干性，它们的谱线很窄。

　　根据波的迭加原理，如果两列波同时作用于某一点上，则该点的振动等于每列波单独作用时所起的振动代数和。因此，相干光的合成波就是迭加效应的结果（图4-26-2）。合成波的相位、波长、传播方向皆不改变，只是振幅急剧地增加了。因此，通过迭加后的光色不变，只光的强度极大地增加了。激光所以有高亮度的特点也是由于相干光迭加效应的结果。激光的亮度可以比太阳表面亮高1010倍。

　　一束激光经过聚焦后，由于其高亮度性的特点，能产生强烈的热效应，其焦点范围内的温度可达数千度或数万度，能熔化甚至于气化对激光有吸收能力的生物组织或非生物材料。如工业上精密器件的焊接、灯孔、切割；医学上切割组织（光刀）、气化表浅肿瘤以及显微光谱分析等这些新技术都是利用激光的高亮度性所产生的高温效应。
激光功率密度的单位为mw/cm2或W/cm2，能量密度为焦尔/厘米2。