本文作者：姜建伟

“要组织一批人专门去研究它。……，专门研究它。”

——《毛泽东文集》第八卷第352页

上世纪60年代，美国工程师西奥多・梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器，正式宣告人类社会从传统物理光学进入现代光学时代。一年后，在王之江院士的带领下，中国科学院长春光机所研制出第一台国产激光器（如图1所示）。从激光的诞生开始，党和国家领导人就高度重视。1963年12月16日，时任国家国防科工委主任聂荣臻元帅向毛泽东同志汇报激光技术的研究与应用。上海光学精密机械研究所也在相关背景下积极筹备成立，对推动我国激光技术发展起到重要作用。从1964年到2024年，我国的激光技术有着飞跃的发展。激光，这个听起来充满未来感、高级感的词汇，早已渗透到日常生活的方方面面。从超市的条形码扫描到高端制造业的精密切割，激光技术的应用无处不在。那么，激光究竟是什么？它又是如何工作的呢？我国激光技术发展现状有哪些？本文将为您解答这些疑问。

关键词：激光器；激光原理；640工程；光学精密机械；

图1:我国第一台红宝石激光器（来源：https://www.troteclaser.com/）

图2:不同颜色的激光光束（来源：https://www.troteclaser.com/、封面图片）

泵浦源提供能量给激光介质，使介质中的原子或分子激发到高能级。泵浦源可以是电能（如激光二极管）、光能（如闪光灯或另一个激光器）或其他形式的能量^[6]。

谐振腔由两个平行的反射镜组成，一个全反射镜和一个部分反射镜。激光在这两个镜子之间来回反射，每次通过激光介质时都会得到放大，最终从部分反射镜输出^[7]。

图3:激光器工作原理（来源：参考文献^[8]）

如图4所示，采用高功率激光（如CO₂激光或光纤激光）对金属（钢、铝）和非金属（塑料、陶瓷）材料进行切割，切割精度可达±0.1毫米，适用于汽车零部件、航空航天精密部件的加工。在汽车制造中，激光焊接用于电池组密封焊接（如电动汽车锂电池）和车身框架连接，焊缝宽度可控制在0.2-0.5毫米；在电子产品中，激光用于微电子元件（如传感器、芯片封装）的无损焊接。利用紫外或光纤激光在材料表面形成永久标识，例如条形码/二维码打标分辨率可以达1200 dpi，适用于医疗器械追溯和奢侈品防伪^[9]。

（2）医疗领域

眼科手术方面，通过飞秒激光（波长1053 nm）切削角膜基质层，矫正近视/散光的精度达到±5微米，术后视力恢复误差小于0.25屈光度。利用激光辅助晶状体切割，切口精度控制在0.1毫米以内，可有效治疗白内障等眼科疾病。如图5所示，皮肤美容手术方面，通过半导体激光（波长808 nm）选择性破坏毛囊，单次疗程减少毛发量70%-80%。此外，激光在外科手术方面也有很大作用，利用CO₂激光用于肿瘤切除，切割深度可精确至0.1毫米，术中出血量减少60%^[10]。

（3）通信技术

光纤通信方面，电信运营商（如中国移动、AT&T、Verizon）都开始部署基于1550 nm半导体激光器的单模光纤网络，支撑5G基站、数据中心和海底光缆的超高速传输（100 Gbps-400 Gbps。华为公司目前正在研发密集波分复用（DWDM）技术，通过单根光纤同时传输多波长激光信号，提升光纤容量至10 Tbps以上，满足云计算和流媒体服务的需求^[11]。

（4）精密测量

采用可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）检测大气中CO₂、CH₄等温室气体，灵敏度达ppb级，用于碳排放监测和污染源追踪。利用拉曼激光光谱仪（波长785 nm/532 nm）分析半导体、纳米材料分子结构，空间分辨率达1微米，指导新材料研发。生物医学方面，应用光镊技术（波长1064 nm激光）捕获并操控单个细胞、DNA链或病毒颗粒，研究微生物力学特性与药物相互作用机制^[12]。

图4:激光切割（来源：参考文献^[13]）

图5:激光多谱勒医疗仪器（来源：参考文献^[13]）

图6:中国激光市场（来源：http://www.people.com.cn）

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