全球激光市场的稳定增长
激光于1960年诞生，很明显，激光能够产生强度，纯度和精度很高的集中光束。
制造商将激光用作钻头，切割工具和焊炬。对于外科医生来说，激光既是手术刀又是缝合线，也是诊断工具。对打印机而言，它是排字机和照相制版机。用激光来刻录的视频和音频也十分普遍。
激光已被军方用作测距仪和瞄准装置。一些国防战略家认为，安装在卫星上的激光武器有一天可以用来拦截和摧毁核导弹。美国里根总统就国防政策向美国进行电视转播的讲话中认可了这一想法。里根说：“我知道这是一项艰巨的技术任务，在本世纪末之前可能无法完成……”。“但是，将世界从核战争的威胁中解脱出来，是否值得进行激光事业的每项投资？”
在1977年的电影《星球大战》及其续集中，成千上万的美国人目睹了模拟的激光战斗。这让人们对激光武器产生了很大兴趣，也对激光武器产生了恐惧之心。不可否认，激光是当今高科技事业中重要的组成部分。
激光是如何产生的？
激光是如何产生的？可能很多人不知道激光的本质。
世界上第一台激光器是1960年加利福尼亚州的休斯飞机公司Theodore H. Maiman博士制造的。但是，公众不认为Maiman是第一台激光设备的发明者。激光荣誉通常被授予Dr. 查尔斯·汤斯和阿瑟·肖洛，他们撰写了一篇有关激光的开创性期刊文章，并于1958年获得了第一项激光专利。
古尔德创造了“激光”（laser）一词，该词是“light amplification by stimulated emission of radiation ”的缩写。该词源自“ maser”，其中“ m”代表微波。
电磁波在自然界中以“非相干”形式存在。换句话说，电磁波在许多不同的方向上以不同的波长和频率传播。在激光发明之前，物理学家已经学会了使用电子管，阀门和晶体管来控制较长的光谱波，迫使它们在某些波长或频率上“相干”传播，这一进步导致了无线电技术的发展，例如电视和雷达。
德国物理学家普朗克的量子理论，该理论指出辐射由微小的能量或“光子”组成。
原子在被激发到比正常更高的能级时会释放相同频率的光子。汤斯用微波撞击红宝石棒，将棒中的原子激发到更高的能级。当它们返回正常状态时，原子释放出与刺激微波相同频率的光子。这些光子以单个频率和波长相干移动，产生了一个放大的微波信号，其强度远大于原始信号，使微波激射器在太空研究和卫星通信中非常有价值。
微波激射器和激光的原理相似，但是在激光中，原子被激发而不是微波来发射光子。激光管或腔体包含一种介质，该介质可以是固体（例如用于激射器中的红宝石棒），气体，液体，化学材料或半导体材料。
当介制受到闪光，热，电或化学反应的刺激时，介质中的原子发出的光子相互吸引并形成相干流。流在腔体两端的反射镜反射，从而吸收更多的光子并获得能度。由于其中一面镜子是半透明的，因此部分光子流最终会逸出空腔。
不同的激光元件需要不同形式的刺激。例如，Maiman的原始激光器包含红宝石晶体，该晶体被来自照相闪光灯的光脉冲激发。气体激光器一般以电加热的方式激发，包括工业和通信中常见的氦氖激光器和二氧化碳激光器。
在许多化学激光器中，介质通过自身与另一种化学物质的反应而受到刺激。所用介质的类型还决定了光束的颜色。氦氖激光器产生可见的红色光，氩激光器产生绿色的光束，二氧化碳激光器产生不可见的红外线。
激光可以产生连续光束或脉冲光束，许多激光都可以同时产生，激光束的强度也变化很大。氦氖激光束不会伤害人，但二氧化碳激光器的光束可以在钻石上钻孔，非常短的激光脉冲达到的峰值功率大于世界上2.1万亿瓦的总发电量。
美国总统对激光武器的支持
从理论上讲，以光速传播的激光束可以在几分之一秒内跟踪并摧毁敌方导弹 。激光发射后不久就能消灭对手的核武器，因此完善激光武器会给国家带来巨大的好处。包括美国里根总统在内的一些激光武器的倡导者认为，可以在不威胁核打击报复的情况下，将其用作防御性武器，以阻止敌人的进攻。因此激光用在军事上来抵抗核武器可以为世界的和平事业做出贡献。
激光武器的发展并不是什么新鲜事物。自从激光器问世以来，美国国防部一直在研究这个东西。
美国一年的军费中有将近三分之一专门用于太空武器，其中就包括激光武器。
激光武器在不同方面的应用
1.惊人的事实，激光可以将水冷冻
2015年，科学家们首次发现了如何使用红外激光将水冷却约华氏36度(约2.3摄氏度）的方法。
教授Peter Pauzauskie表示：“通常，当您去看电影并看到《星球大战》激光冲击器时，它们会加热东西。这是激光束的第一个应用示例，然而激光不仅能加热东西，也能在日常条件下对像水一样的液体进行制冷。是否能够做到这一点确实是一个悬而未决的问题，因为通常情况下，水在被光照亮时会变暖。
为了实现这一突破，科学家使用了一种常见于商用激光器中的材料，但实际上却相反地运行了激光现象。他们用红外激光照射了悬浮在水中的单个微观晶体，以激发一种独特的微光，其能量比吸收的光量略多。
这种较高能量的微光将热量从晶体及其周围的水带走，导致水的温度降低。
激光制冷过程最早是在1995年美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的真空条件下进行演示的，但用了近20年的时间才在液体中实现了制冷过程。
如何设计和建造激光晶体？
通常，制造激光晶体十分昂贵，需要大量时间，并且仅生产一克材料就可能花费数千美元。研究人员证明，低成本的水热工艺可用于以更快，更便宜且可扩展的方式制造用于激光制冷应用的知名激光晶体。
科学家设计了一种仪器，该仪器使用激光凹镜，类似于显微镜的牵引光束，将被液体包围的单个纳米晶体固定在室内，并用激光对其进行照明。科学家仅展示了单个纳米晶体的冷却效果，因为激发多个晶体将需要更多的激光功率。激光制冷过程目前非常耗能，我们还要寻找提高效率的方法。因此，虽然实验中证明激光可以把水晶体冷却，但是在生活中还无法对大量的水进行冷却，那么我们用激光造冰箱的愿望暂时就实现不了了。
经常用电脑的人都知道，电脑CPU会经常发热，CPU温度过高会损害CPU，而目前冷却CPU的方法是藏在电脑中的小风扇，倘若激光冷却技术继续发展，我们就可以用激光冷却CPU了，到时候人们就再也不用担心CPU温度过高了。
冷却计算机芯片的完美方法？
很少有人考虑过如何使用这项技术来解决问题，因为以前人们认为不可能使用激光来制冷液体。自从发现激光能冷却液体，这一发现可以帮助工业用户以集中的光线“指向”凉爽的微小区域。例如，CPU可能有一天会使用激光束冷却计算机芯片中的特定组件，以防止过热并实现更有效的信息处理。
科学家还可以使用激光束精确冷却细胞分裂或自我修复的部分，从本质上减慢细胞分裂的速度，从而帮助生物学家研究细胞分裂过程。
人们对细胞如何分裂以及分子和酶如何发挥作用非常感兴趣，而且从来没有将它们冷冻后的研究工具。使用激光冷却，可以像慢动作电影一样，这样就不必把细胞杀死了，可以研究活体的细胞。
2.玛雅文明古遗址如何发现的？
丛林中隐藏的金字塔和巨大的堡垒。遍布沼泽地的农场和运河。穿越雨林丛林的高速公路，这些是美洲存在的古老玛雅建筑，据估计玛雅文明遗迹超过61000个。考古学家最终使用激光雷达的激光测绘技术发现了这些建筑。
这项发现在《科学》杂志上发表，提供了古代玛雅人如何在大约公元前1000年至公元1500年的2500多年前对周围的景观进行改变的快照，并且可能会改变考古学家的看法，使他们了解古代社会的各个方面，人口规模，农业实践和战朝之间的冲突。
古老的玛雅人盛行于今天的墨西哥南部，危地马拉，伯利兹和洪都拉斯西部。他们在木板，石头和陶瓷上作了十个绘画和题字的遗迹，在其复杂的象形文字中，详细记载了国王，皇后和战争的故事。
在象形文字中，我们能看到一系列王国参与了政治故事，他们在这里结婚，战斗，互相残杀。激光雷达揭示了这些戏剧以文字形式录制的舞台。
激光雷达类似于声纳或雷达，科学家使用激光脉冲来绘制玛雅文明区域。
2016年，休斯敦大学的研究员乘坐配备了激光雷达的飞机在危地马拉北部800多平方英里的森林中飞行。飞机在丛林冠层上方约2000英尺处，他们每秒钟用激光雷达向地面发送大约一百万个激光脉冲。
人在天上无法用肉眼看到下面的古遗迹，而激光却能发现下面的地理形态，从而发现玛雅遗址。
研究员用激光制作了3D地图，揭示了房屋和庙宇，沟渠和护城河等防御工事以及农业梯田和道路的新居民点。
对于研究员来说，最大的惊喜是发现了由河道和运河带动的广阔湿地。现在人们认为无法使用的数百平方公里的沼泽实际上都是以前生产力最高的农田。所以可以看出古代玛雅人很善于开发土地和利用土地。多亏了激光雷达，我们才能看到古代玛雅建筑遗址。
3.雷神公司为美军制造激光武器
雷神公司是美国最大的武器开发商之一，而它正在推动新型激光武器的生产。
几年前，雷神公司宣布根据美国陆军高能激光战术车辆演示计划的一项价值1000万美元的合同，为美国陆军的新型中型战术车辆系列开发激光战车系统。美国安全部队可能很快将拥有激光步枪。
据称，雷神公司生产的激光武器将能够摧毁火箭，大炮和小型无人机。
激光武器发展遵循了全球武器系统的趋势。中国科学家研发了新型的ZKZM-500激光突击步枪。它的光束可以穿过窗户，据称可以导致人体皮肤即时碳化。
中国的激光武器不是科幻电影中经常看到的那种发光的激光。相反，它会发出肉眼无法看到的光束。这种激光步枪已经准备好进行批量生产，会大规模在特警中使用。
激光武器属于更广泛的定向能量武器（DEW）类别，其中包括在电磁波光谱和声音声波光谱上工作的武器。
在美国，DEW在2019财年《国防授权法案》中得到了突出体现，该法案要求五角大楼“开发，建立和协调定向能量测试活动”，并呼吁“开发和部署定向能量系统以满足国家安全需求。”
雷神公司于1960年制造了第一台工作激光器，目前已经生产了50000多套低功率军用激光器，主要用于瞄准。它一直在为美国海军陆战队的地面车辆开发激光系统，该系统会使小型飞机失灵。
相比于上面所说的激光冷却器，激光武器的花费少的多，即使是大型激光系统，一次射击也仅花费约一美元，所以用激光拦截导弹比用导弹拦截导弹会省下大量的军费开支。
公众对激光武器的批评
激光武器的批评者认为，这种武器不太可能对我们的战略防御产生重大影响。有的科学家说，现有技术中的激光武器根本行不通。例如，要想用激光拦截导弹，尽管红外线足以在远处的物体上烧一个洞，但红外线只有中等的穿透力，并且必须停留在目标的同一位置上，直到完成任务为止。
而我们知道，导弹飞行的速度非常快，激光很难持续保持照射在导弹的同一位置上，因此用激光拦截导弹会花费大量时间。在某些危急时刻，还得依靠导弹来拦截导弹，只需要一次性精准打击。
许多科学家敦促国防计划制定者将注意力转移到紫外线和X射线波段的短波激光器。科学家尚未能够掌握的较短的波将具有更好的穿透力，并且需要更少的时间。
波长争议并不是激光武器面临的唯一技术问题，开发激光发射器的镜面同样具有难题，强度和光学完美性很难同时满足。
即使可以克服这些技术问题，也很容易使激光武器无效。美国和俄罗斯都在研发反卫星武器，它们可能与卫星（包括激光卫星）相撞，在太空中爆炸的核武器会产生电磁脉冲，从而损坏或破坏激光的敏感仪器。
尽管高能激光武器引起争议，但低能激光设备已经成为美国军事硬件的重要组成部分。早在越南战争中，美军就使用了所谓的“智能”炸弹，该炸弹能够检测瞄准目标并进入目标的激光反射。许多坦克都配备了红外激光测距仪。激光束从目标反弹并返回到接收设备所花费的时间量有助于计算坦克到目标的距离。
激光技术潜力无限
科学家正计划用强大的激光轰炸一小片原子燃料，以引发聚变反应，一些能源专家认为这可能是聚变反应的主要能源。我们知道，目前要想发生核聚变反应就要用原子弹引爆，而这非常危险也浪费原子能。假如未来能用激光引发核聚变反应，将为世界能源短缺问题带来光明。
对任何新技术过于乐观或热情都存在危险。从安装在卫星上的激光武器到光学计算机，许多激光设备距离完美都需要数年甚至数十年的路程。在许多工业过程中，出于技术或经济原因，激光不太可能实用。但是，在短短几十年中，科学家，医生，实业家和企业家发现了数量惊人的激光应用。
激光对人的影响就像计算机对人的影响一样巨大。
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