激光技术及其应用全汇总PPT课件

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2024年度激光原理及应用PPT课件

4
激光的相干性比普通光强很多，可用于精密测量和全息照相等领域。
激光器组成及工作原理
激光器组成
激光器一般由工作物质、激励源和光学谐振腔三部分组成。
2024/3/24
工作原理
在激励源的作用下，工作物质中的电子被激发到高能级，形成粒子数反转分布。当这些电子从高能级跃迁到低能级时，会辐射出与激励源频率相同的光子，并在光学谐振腔内得到放大和反馈，最终形成稳定的激光输出。
激光雷达
测距、成像、识别等多元化应用
激光显示
高清晰度、大色域、节能环保
激光制造
高精度、高效率、无接触加工
2024/3/24
10
激光器类型及其特
03
点分析
2024/3/24
11
固体激光器
01
02
03
工作原理
通过激励固体增益介质（如晶体、玻璃等）中的粒子，实现粒子数反转并产生激光。
2024/3/24
根据实际需要，还可选择佩戴耳塞、手套等个人防护装备，以降低激光对其他部位的危害。
2024/3/24
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未来发展趋势预测
06
与挑战分析
2024/3/24
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新型激光器研发方向探讨
2024/3/24
新型材料激光器
探索新型增益介质，如量子点、二维材料等，提高激光器的性能。
微型化与集成化
发展微型激光器，实现与其他光电器件的集成，推动光电子集成技术的发展。
1960年，美国物理学家梅曼制造出第一台红宝石激光器
现代激光技术突破与创新
光纤激光器
高功率、高效率、光束质量好
量子级联激光器
覆盖中红外到太赫兹波段
2024/3/24

激光技术及其应用

激光表面处理技术
激光淬火
利用激光的高能量密度对金属表面进行快速加热和冷却，从而改变其组织结构和性能。具有提高硬度、耐磨性、耐腐蚀性等优点，广泛应用于机械制造、汽车等领域。
激光熔覆
利用激光将合金粉末或陶瓷粉末熔化并涂覆在基体表面，形成一层具有优异性能的涂层。具有提高耐磨性、耐腐蚀性、耐高温等优点，广泛应用于航空航天、石油化工等领域。
液体激光器
以液体作为工作物质，具有调谐范围宽、光束质量好等特点。
半导体激光器
以半导体材料作为工作物质，具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，且易于集成
和调制。
激光束特性及参数
01
02
03
04
光束质量
衡量激光束的聚焦能力和传输特性的重要参数，包括光束直径、发散角、瑞利长度等。
输出功率与能量
通信质量。
05 激光技术在军事领域应用
激光雷达侦察与目标识别
激光雷达侦察
利用激光雷达的高精度测距、测速和成像能力，对敌方目标进行远距离、高精度的侦察和监视。
目标识别
通过激光雷达获取的目标反射信号，对目标进行形状、大小、距离等参数的识别，为打击决策提供准确信息。
激光制导武器系统
激光制导导弹
空间光通信中激光链路建立
激光发射与接收
在空间光通信中，需要在发射端和接收端分别设置激光器和光检测器，用于产生和接收激光信号
。
瞄准与跟踪
由于空间环境的动态变化，需要采用精确的瞄准和跟踪技术，确保激光束能够准确地指向目标并
保持稳定。
大气影响与补偿
空间光通信中的激光传输会受到大气湍流、折射等因素的影响，需要采取相应的补偿措施以提高

《激光技术与应用》课件

激光与其他光源相比，具有高强度、单色性好、定向性强的特点，能够实现高效能的能量传递。
激光的应用领域
科学研究
激光技术在科学研究中被广泛应用，如量子物理学和原子物理学等领域。
制造业
激光技术在制造业中具有广泛应用，如激光切割、激光焊接等。
医学
激光在医学领域有着重要应用，如激光手术、皮肤美容等。
通信
激光器研究的主要内容
激光器的研究主要包括新型激光器的设计与制备、激光器性能的提升和激光器的应用等方面。
可调谐激光器的原理与应用
可调谐激光器通过改变激光器的工作条件，实现激光输出波长的调节，被广泛应用于光纤通信和光谱分析等领域。
高功率激光器的原理与应用
高功率激光器利用高能激光的特性，具有强大的破坏力和加工能力，被广泛应用于激光加工和国防等领域。
激光技术的发展前景
随着科技的不断进步，激光技术在各个领域的应用前景十分广阔，有着巨大的发展潜力。
激光器的工作原理
激光器是通过激发介质中的原子、离子或分子，使之从低能级跃迁到高能级，然后通过受激辐射产生光的放大。
激光器的分类
激光器根据介质的不同可以分为气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导体激光器等多种类型。
激光技术与应用
激光技术是一种利用受激辐射原理产生的高强度、高单色性光束的技术。它在众多领域展示出了卓越的应用潜力。
什么是激光技术
激光技术是利用受激辐射原理产生的高强度、高单色性光束的一种技术。
激光的特点
激光具有高强度、定向性强、单色性好、相干性强的特点，使其在各个领域有着广泛应用。
激光与其他光源的区别
激光在测量领域中的应用
激光技术在测量领域有着广泛应用，如激光测距和激光测速等。

激光原理与技术完整ppt课件

够存在于腔内的驻波(以某一波矢k为标志)称为电磁被的模式或光波模。一种模式是电
磁波运动的一种类型，不同模式以不同的k区分。同时，考虑到电磁波的两种独立的偏振，
同一波矢k对应着两个具有不同偏振方向的模。
精选ppt
9
下面求解空腔v内的模式数目。设空腔为V=ΔxΔyΔz的立方体，则沿三个
坐标轴方向传播的波分别应满足的驻波条件为
第八章激光器特性的控制和改善
8.1 模式选择 8.2 频率稳定 8.3 Q调制 8.4 注入锁定 8.5 锁模
精选ppt
5
第九章激光器件
9.1 固体激光器 9.2 气体激光器 9.3 半导体激光器 9.4 染料激光器
精选ppt
6
第一章激光的基本原理
本章概激光器基本原理。讨论的重点是光的相干性和光波模式的联系、光的受激辐
（1.1.4）
式中E0为光波电场的振幅矢量，ν为单色平面波的频率，r为空间位置坐标矢量，k为波
矢。而麦克斯韦方程的通解可表为一系列单色平面波的线性叠加。
在自由空间，具有任意波矢k的单色平面波都可以存在。但在一个有边界条件限制的
空间V(例如谐振腔)内，只能存在一系列独立的具有特定波矢k的平面单色驻波。这种能
第六章激光器的放大特性
6.1 激光放大器的分类 6.2 均匀激励连续激光放大器的增益特性 6.3 纵向光均匀激励连续激光放大器
的增益特性 6.4 脉冲激光放大器的增益特性 6.5 放大的自发辐射（ASE） 6.6 光放大的噪声
精选ppt
4
第七章激光振荡的半经典理论
7.1 激光振荡的自洽方程组 7.2 原子系统的电偶级距 7.3 密度距阵
二、光波模式和光子状态相格从上面的叙述已经可以看出，按照量子电动力学概念，光波的模式和光子的状态是等

激光技术及其应用PPT

场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。
2020/4/11
3
2020/4/11
4
Sallie Gardner Running
2020/4/11
5
1、飞秒激光技术
脉冲宽度极短
1fs=10-15秒(电子绕原子核半周的时间)
2020/4/11
微观世界超快过程的研究物理化学生物学
6
Time Microscopy – femtosecond laser
热传导方程出发，考虑到超强脉冲时光子与电
子及电子与晶格两种不同的相互作用过程，列
出了电子与晶格的温度变化微分方程，即双温
方程：
Ce t Te x k x Te g(Te Ti ) A(x, t)
(1)
Ci
t
Ti
g (Te
Ti )
(2)
2020/4/11
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2、激光与物质相互作用机理
激光技术及其应用
电子工程学院
2015年1月18日
2020/4/11
11
主要内容
• 飞秒激光技术 • 激光与物质相互作用机理 • 微纳加工应用 • 出访院校介绍 • 溅射沉积镀膜技术 • 激光雷达技术 • 总结与期望
2020/4/11
2
1、飞秒激光技术
飞秒激光的主要特点
具有激光的共同特点，同时 1. 超短脉冲 1fs = 10-15 s 2. 超强功率（瞬时功率，可达到百万亿瓦）当它被聚焦到亚微米的空间区域，激光电磁
Pre-amplifier Energy amplifier
GR PC1
Ti:s PC2
Ti:s
Ti:s
Compressor

激光的应用(激光原理及应用PPT)

某型激光治疗仪的参数：
激光诱变育种
激光诱变育种是近二十年来发展起来的一种新技术可以诱发染色体及性状变异。以转基因牛育种为例。利用激光诱变筛选出对牛的品质有良好改良的基因，再通过转基因技术对牛进行品种改良或新品种培育，主要体现在两个方面：一是提高牛的抗病能力;二是提高牛的肉奶产量、改善奶品质，同时转基因技术在改善牛的生长、肉质等性状也有一些重要进展。（实际上激光育种产生的种子不一定都是人们想要的，这个需要人们自行挑选对自己有益的）。
美国海军激光武器试验视频
美国海军自行发展了激光近距离武器系统，目标是将该激光武器系统安装在密集阵武器系统侧面，激光器可对付15 千米外的目标，保留的 20毫米加特林速射炮负责 1.5 千米距离上的目标。系统采用了6台5千瓦级光纤激光器，实现总输出功率32千瓦。
激光针灸是一种利用激光的微细光束照射穴位以治疗疾病的新型针灸方法低能量激光主要有抗炎、促进上皮细胞生长等作用。与传统针灸方法相比，其特点是无针刺引起的疼痛，对组织无损害，无滞针、断针及针穴感染之可能，不但有类似针灸的作用，同时还有激光本身所引起的一系列生物效应。

激光对焦（为了安全，激光对焦的功率一般在0.4
毫瓦以下，使用的激光为红外波段激光。）
缺点：对于细长的物体不能很好的对焦，对于较远距离的物体不能很好的对焦；优点：对焦速度快、不受环境光线影响。
其实，将激光对焦和相位对焦结合使用优势明显。
激光武器在科幻小说和科幻电影中很早就有涉及，但是直到最近几年才有相关武器的试验报道（也有可能有秘密实验在更早的时候进行，但是就像 51 区一样我们不得而知）。它和电磁轨道炮一样在武器领域内比较热门。
现今智能手机发展十分迅速，拍照成为了各家厂商宣传的重点。除了摄像头像素，光学防抖外，对焦技术也是炒作焦点。手机对焦方式主要有三种：反差对焦、相位对焦、激光对焦。反差对焦就是不断移动镜头找到对比度最高的镜头位置；相位对焦是将入射光线分成成对的图像，执行一次相位差计算以直接确定对焦位置。

激光技术和应用-PPT课件

1 激光发展史
心脏动脉血管支架 1064nm激光医疗设备（去斑等）
1 激光发展史
激光之母。受控核聚变很久以来都是人们认为最理想的清洁能源发电方式。1962年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家约翰·纳科尔斯（John Nuckolls）在加利福尼亚州利弗莫尔，提出用激光脉冲加热和压缩的重氢同位素块实现受控核聚变。从那以来，利弗莫尔实验室一直追寻着这个理念，他们使用的激光器也越来越大，终于在美国国家点火实验设施中达到巅峰。这是一个复杂的系统，可以同时发出192束激光，去年，在十亿分之几秒的时间内，产生了能量达到100万焦耳的激光脉冲，使之成为有史以来能量最强的激光器。（美国国家点火实验设施 (NIF)是美国出于研究核聚变反应设想而建造的试验装置。）
美国（包括北美）占55% ，欧州占22%，日本及太平洋地区占23%。在世界激光市场上日本在光电子技术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占首位；而在激光材料加工设备方面则是德国占首位。因此我们选择美国、日本、德国三个国家，介绍他们激光产业发展情况，也就反映了世界激光市场的基本情况及其发展趋势。
1 激光发展史
国产激光焊接机
1 激光发展史
激光数控切割机
1 激光发展史
进口高精度激光雕刻机
1 激光发展史
激光外科手术。激光在医学上的首次成功应用是进行眼内手术，但是不需要切开眼球。早在 1962年，一台红宝石激光器将病人脱落的视网膜与眼球重新连接，使他恢复了视力。更大的成功在1968年到来，外科医生弗朗西斯·莱斯佩朗斯和贝尔实验室的工程师使用氩离子激光器破坏异常的血管，以避免这些血管在视网膜中扩散，致使糖尿病人失明。这种治疗方法已经挽救了数百万人的视力。如今，激光也被用来切割角膜，以矫正视力，或者使胎记和刺青褪色。

激光原理与技术PPT(很全面)

04
激光与物质相互作用
激光与物质相互作用的基本过程
激光束在物质中的传播
包括反射、折射、吸收和散射等现象。
激光与物质相互作用的机理
包括光热作用、光电效应、光化学效应等。
激光与物质相互作用的特点
如高能量密度、高亮度、高方向性等。
激光加工原理及应用
1 2
激光加工的基本原理
通过高能激光束对材料进行加热、熔化、汽化或达到其他物理或化学变化，以实现加工目的。
应用领域
适用于气体、液体和固体等多种介质的流速测量，如风速测量、血流速度测量等。
激光光谱分析技术
光谱原理
不同物质具有不同的光谱特征，通过测量物质的光谱信息可以分析其成分和性质。
分析方法
包括激光拉曼光谱分析、激光荧光光谱分析等，可用于物质的定性、定量分析。
应用领域
广泛应用于化学、生物、医学、环境等领域，如药物分析、环境监测等。
液体激光器
染料激光器
使用有机染料作为增益介质，通过泵浦光激发染料分子产生激光，具有宽调谐范围和短脉冲输出能力。
液体激光核聚变
利用高功率激光束照射含有氘、氚等聚变燃料的靶丸，实现核聚变反应，是惯性约束聚变研究的重要手段。
半导体激光器
边发射半导体激光器
电流注入半导体PN结，电子与空穴复合释放能量形成激光输出，具有体积小、效率高、寿命长等优点。
特性
方向性好，亮度高，单色性好，相干性好。
应用领域
激光加工、激光测距、激光雷达、激光通信、激光治疗等。
02
激光器类型及技术
固体激光器
晶体激光器
使用掺杂稀土元素的晶体作为增益介质，如Nd:YAG 激光器。

激光技术及其应用全汇总.ppt

三激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★激光核聚变的研究 • 将高功率的激光束聚焦后照射靶丸上产生高温高压，引起核聚变。
美国国家点火装置（简称NIF），世界最大的激光核聚变装置。被称为“人造太阳”。
三激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★激光化学技术
激光化学技术是用激光来指挥化学反应。
因为激光携带高度集中而均匀的能量，可精确地打在分子的键上，比如用不同波长的紫外激光，打在硫化氢等分子上，改变两激光束的相位差，则控制了该分子的断裂过程，也可利用改变激光脉冲波形的方法，十分精确和有效的把能量打在分子上，触发某种预期的反应。
三激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★超快激光技术
• 超快超强激光主要是以飞秒激光的研究与应用为主，作为一种独特的科学研究的工具和手段，飞秒激光的应用可以概括为三个方面：飞秒激光在超快领域、超强领域和超微细加工中的应用。
•
感
感
谢阅读
谢阅性能的合金。自熔性合金粉末主要分为镍基、钴基、铁基自熔性合金粉末。
铁基合金镍基合金粉末钴基合金
粉末复合粉末粉末
二激光加工技术应用
工业应用
• 激光熔覆加工方式 1、预置粉末：将粉末预置到基体上，预置的过程中要使粉末分布均匀然后用激光
进行熔覆。 2、同步送粉：是将熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同时完成。熔覆
在整个中国的激光产业中，激光材料加工近几年的发展势头强劲，且有很大的空间，激光加工在中国激光产业中占的比例也是日益重大。
三激光技术发展现状与趋势
发展现状
• 目前，全国激光市场销售主要为光通信器件、激光加工设备、激光器、激光医疗设备等。主要分布在长三角、珠三角、华中、环渤海等区域。

激光技术ppt课件

超快激光技术面临的挑战主要包括如何提高激光器的重复频率和稳定性，如何降低制造成本和提高生产效率，以及如何解决超快激光对材料和环境的影响等问题。
光子晶体与光子集成电路
光子晶体是指具有光子带隙的人工微结构材料，能够控制光子在特定频率范围内的传播。光子集成电路则是指将光子器件集成在一块芯片上，实现光子器件之间的相互作用和光子信号的处理。
光动力治疗
利用特定波长的激光激活光敏剂，产生光化学反应，杀伤病变细胞，常用于治疗肿瘤等疾病。
激光美容
利用激光的能量对皮肤进行美白、祛斑、除皱等治疗，具有无创、无痛、无副作用等优点。
激光雷达
激光雷达测距
利用激光对目标进行测距，具有精度高、响应速度快等优点，常用于地形测绘、无人驾驶等领域。
光器。
激光器的性能参数
输出功率
表示激光器的输出能量，单位为瓦特。
光束质量
表示激光束的发散角、光束直径和光束质量因子等参数。
波长与光谱宽度
表示激光的频率范围和光谱宽度。
稳定性与可靠性
表示激光器的稳定性和可靠性，包括温度稳定性、寿命和故
障率等参数。
03 激光技术的基本特性
激光的相干性
相干性定义
相干性描述了光波之间的相互影响和关联程度。在激光中，相干性是指光波在时间和空间上的有序性和规则性。
相干性的重要性
相干性决定了激光的干涉和衍射现象，是实现激光高精度、高效率加工的关键因素。
相干性的应用
利用激光的相干性，可以实现干涉测量、光学通信、全息成像等技术。
激光的偏振性
偏振性的定义
偏振性是指光波的电矢量或磁矢量在传播方向上的振动特性。在激光中，偏振态是指光波电矢量

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二激光加工技术应用
工业应用
★激光打标
二激光加工技术应用
工业应用 ★激光淬火
二激光加工技术应用
工业应用
★激光雕刻
二激光加工技术应用
工业应用
★激光清洗
二激光加工技术应用
工业应用 ★激光熔覆
二激光加工技术应用
工业应用
•激光熔覆材料自熔性合金粉末：含有B和（或）Si元素，熔点较低，大约在950~1150℃之间，本
在整个中国的激光产业中，激光材料加工近几年的发展势头强劲，且有很大的空间，激光加工在中国激光产业中占的比例也是日益重大。
三激光技术发展现状与趋势
发展现状
• 目前，全国激光市场销售主要为光通信器件、激光加工设备、激光器、激光医疗设备等。主要分布在长三角、珠三角、华中、环渤海等区域。
激光发展的三个方向：一个方向就是高功率，高亮度。就是提高激光输出的功率。第二个发展方向，激光波长是可调控的。第三个重大发展方向，就是激光产业化。
内使金属汽化。
激光熔覆
激光切割
二激光加工技术应用
激光加工常用激光器
工作物质：固体，气体，染料，化学，离子，原子，半导体，X射线
输出功率：大功率，低功率工作方式：短脉冲，脉冲，超短脉冲，连续输出稳定性：稳频率，稳功率，稳方向
二激光加工技术应用
无论是哪一种激光加工的方法，都要将一定功率激光束聚焦于被加工物体上，使激光与物质相互作用。在不同激光参数下的各种加工的应用范围如图。
身具有脱氧、造渣、除气和良好浸润性能的合金。自熔性合金粉末主要分为镍基、钴基、铁基自熔性合金粉末。
铁基合金镍基合金粉末钴基合金
粉末复合粉末粉末
二激光加工技术应用
工业应用
•激光熔覆加工方式 1、预置粉末：将粉末预置到基体上，预置的过程中要使粉末分布均匀然后用激光
进行熔覆。 2、同步送粉：是将熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同时完成。熔覆
图7-1 各种参数条件下激光加工的可能应用和影响
二激光加工技术应用
激光应用技术 ➢信息技术方面的应用：光通讯，光存储，光放大，光计算，
光隔离器 ➢检测技术方面的应用：测长，测距，测速，测角，测三维
形状 ➢激光加工：焊接，打孔，切割，热处理，快速成型 ➢医学应用：外科手术，激光幅照（皮肤科、妇产科），眼
二激光加工技术应用
光纤通信中的应用
二激光加工技术应用
激光传感、测距
激光测距
激光传感器
三激光技术发展现状与趋势
发展现状
发达国家为了在全球竞争环境中占据世界信息技术的制高点，赢得主动权，纷纷加紧实施激光产业发展计划，如美国的“激光核聚变计划”，德国的“激光2001行动计划”，英国实施 “阿维尔计划”，日本启动“激光研究五年计划”等。这些项目的实施，有效推动了全球激光产业进入高速发展阶段。
三激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★激光医疗技术
•1、研究激光与生物组织之间的作眼科用用飞秒关激光系器；
三激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★超快激光技术
• 超快超强激光主要是以飞秒激光的研究与应用为主，作为一种独特的科学研究的工具和手段，飞秒激光的应用可以概括为三个方面：飞秒激光在超快领域、超强领域和超微细加工中的应用。
三激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★激光核聚变的研究 • 将高功率的激光束聚焦后照射靶丸上产生高温高压，引起核聚变。
美国国家点火装置（简称NIF），世界最大的激光核聚变装置。被称为“人造太阳”。
三激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★激光化学技术
激光化学技术是用激光来指挥化学反应。
因为激光携带高度集中而均匀的能量，可精确地打在分子的键上，比如用不同波长的紫外激光，打在硫化氢等分子上，改变两激光束的相位差，则控制了该分子的断裂过程，也可利用改变激光脉冲波形的方法，十分精确和有效的把能量打在分子上，触发某种预期的反应。
材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用线材或板材进行同步送料
二激光加工技术应用
医学应用
• 已经用于手术治疗、肌肉组织焊接、牙科治疗、光镇痛和光针灸、激光美容等。
激光祛斑
激光牙科
二激光加工技术应用
军事应用 ★激光雷达
二激光加工技术应用
工业应用 ★激光武器
二激光加工技术应用
军事应用 ★激光驾束制导
科手术，激光血照仪，视光学测量 ➢科学研究方面的应用：激光核聚变，重力场测量，激光光
谱，激光对生物组织的作用，激光制冷，激光诱导化学过程等等。
二激光加工技术应用
工业应用
激光已经广泛应用于焊接、切割、打标、热处理、快速成型、涂敷和化学工业中。
★激光切割
二激光加工技术应用
工业应用 ★激光焊接
激光焊接汽车
激光加工技术的应用
目录
1 激光加工技术 2 激光加工技术应用 3 激光技术发展现状与趋势
一激光加工技术
激光技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四大发明之一。四十多年来，以激光器为基础的激光工业在全球发展势头迅猛，现在已经广泛的应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等各个领域，对国民经济及社会发展已经做出了重要贡献，今后在国际竞争中的战略地位还将会进一步提升。
一激光加工技术
激光的特性★方向性好
--------准直、测距、切削、医学、武器、核聚变研究等。
一激光加工技术
•★相干性极好的光束-------精密测厚、测角，全息摄影等。
一激光加工技术
天津全运会
一激光加工技术
• ★ 高亮度高能量密度的光束-----切割、熔覆、焊接等。 ❖ 高亮度激光束经聚焦后，可产生几百万个单位的高温高压。千分之一秒
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
乐视120寸电视安装
激光电视
一激光加工技术
激光: （laser---Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation ）是指受激辐射产生的光放大，是一种高质量的光源利用光能、热能、电能、化学能或核能等外部能量来激励物质，使
其发生受激辐射而产生的一种特殊的光。