激光器是一种新型的发光器件，和前述的常见光源相比，有方向性强、单色性好、相干性好、亮度高等突出优点，因而应用广泛。

       所谓激光，是指由原子（离子、分子等）系统受激辐射光放大形成的一种光子简并度很高的光辐射。所谓光子简并度，即某个状态（模式）中所具有的平均光子数，就称为该状态的光子简并度。对激光含义的这种表述，明确了：

    （1）激光产生的物理机理是受激辐射（受激辐射放大）；

    （2）不是一有受激辐射放大的光辐射就是激光，该受激辐射放大过程必须使光辐射的光子简并度达到足够高的值。

       激光的最为基本的特性是：其光辐射能量在量子状态（模式）上的高度集中性，即高光子简并度。由于激光具有高光子简并度这一基本特性，因而

      由上述可知，高光子简并度才是激光最为基本的特性，而好的方向性、好的单色性、好的空间与时间相干性等仅是高光子简并度这一基本特性在不同方面的反应。这是因为光束的方向性、单色性、空间与时间相干性等，都可以通过一个适当的普通光学系统加以提高，但无法通过一个普通的光学系统提高光束的光子简并度。

      为了能对激光的高光子简并度这一基本特性有更深刻的理解，我们将激光与原子能技术做一对比：原子能，作为一种新型能源，与相同的普通能源（如煤）相比，其所释放的能量可以有成亿倍的提高；激光作为一种新型光源，与相同功率的普通光源（如电灯）相比，其所发射的光能量并不能提高，而是光能量在状态（模式）上有了成亿倍的集中，也就是其光子简并度（单色亮度）可以有成亿倍的提高。

       因此，激光的出现，其重要的应用意义在于： 

    （1）使信息技术从无线电波段全面推进到了光频波段。因为光是信息的重要载体，通过激光实现了10¹²b/s量级的极大信息容量，10¹²b/s量级的极快运算速度，10¹²b/cm3量级的极高存储密度，从而使我们进入了新的光信息时代。

    （2）实现了光能量在空间、频率及时间上的高度集中，使光的亮度有了成亿倍的提高。因为光也是能量的重要载体，通过激光实现了1022W/cm²量级的极高功率、1014Pa量级的极高压强、10Ms量级的极短脉冲与极快可分辨过程、10¹²K量级的极高温度与10"K量级的极低温度、108nm量级的极窄频宽与极精密测量、108m量级的极小可聚焦光斑与极精密加工。因此，激光在工业、农业、商业、医疗卫生、文化教育及高技术研究等领域开辟了一系列重要的应用。

    （1）受激辐射。图2-12表示了在原子的两个能级之间产生跃迁的吸收、自发发射和受激辐射的三个基本过程。设E1为基态，E2为激发态。这二能态之间的任何跃迁都伴随着发射或吸收频率为υ12、取决于两能态之间的能量差，即hvy12=E2-E1。常温下大部分原子处于基态，如果能量正好等于hVl2的光子碰击此系统时,处于能态E1上的原子会吸收光子而进入激发态E2,这就是吸收过程，如图2-12（a）所示。原子在激发态是不稳定的，在没有任何外界刺激的条件下，有自发返回基态的趋势，并放出能量为hv12的光子。这种原子从高能态自发地返回到低能态的过程称为自发发射（或自发辐射），如图2-12（b）所示。自发发射的特点是，每个原子的跃迁都是自发地独立进行，它们彼此毫无关系，因而发出是杂乱无章的非相干光。自发发射的寿命也就是原子处在激发态的平均时间，一般为109?103s,寿命的长短取决于半导体参量，如禁带宽度（直接的或间接的）及复合中心的密度。另一种跃迁过程是，当能量为”12的入射光子激励己处于激发态的原子后，原子因受激而跃回基态，并发射出频率、相位和方向都与入射光子相同的能量为肘12的光子。这种过程称为受激辐射（或称为感生辐射），如图2-12（c）所示。

图2-12      能级间跃迁的基本过程