laser 原理

1、雷射的簡單原理一般的光線具多相（由不同波長的光組合而成）和散發(fā)性，所以照度和距離平方成反比。雷射光則是單相光，光線在雷射管中，反覆地『反射→激發(fā)→反射』，能量逐漸累積，且光線的方向一致。所以雷射光具有高能量及低散發(fā)性?？梢岳眠@個特性。雷射是將大量的光子(photon)聚集在單一方向，使其具有高同調性及單一波長的特性，並利用光學系統(tǒng)將光在加工物件上聚集成一極小的範圍，通常直徑約在數(shù)百個微米(um)以下。物質表面吸光子所攜帶的能量，進而和

2、材料進行交互作用而產生加工的效果，但隨著波長所屬範圍的不同，其交互作用的機制卻也有相當大的差異。雷射(LASER)是「LigntAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation」的縮寫。它是種可以激發(fā)出特定波長或顏色的電磁波，此種特性讓雷射在醫(yī)療及外科手術上，成為不可或缺的工具。雷射原理最早在20世紀初期因包爾理論（Bohrsthey）以及光學共振原理而開始被人提出。接著在1917年間，愛因斯坦（

3、Einstein）提出誘發(fā)輻射理論；而在1954年蕭樂（Schawlow）及道尼氏（Townes）則利用此理論描述了電磁波（maser）；隔年佐敦（Gdon）更是將電磁波加以運用；直到1960年才由邁門(Maiman）利用紅寶石激發(fā)出可見光，產生第一道雷射光。要瞭解雷射的基本原理必須先回想原子的構造。原子由原子核與在週圍繞轉的電子構成，電子在一定的軌道繞轉，各軌道各有一定的能量，離原子愈遠的軌道能階愈高。當電子受到外來能量的激發(fā)時(例如

4、光子)，從基態(tài)跳躍至較高能階的軌道，此種狀態(tài)即稱為受激態(tài)。電子並不能長久處於受激態(tài)，約僅百萬分之一秒即回到原來之軌道，也就是回復基態(tài)，此時電子會放出原先吸收之能量，這就是自發(fā)放射。當電子正處於受激態(tài)時，如果正好又有外來適量的光子撞擊時，愛因斯坦認為這個光子不會被吸收，而會誘導受激態(tài)的電子落至原先的軌道，放出與這個光子一模一樣的光子(相同波長，相同方向，相位也相同)，這就是激發(fā)放射。而這兩個一模一樣的光子又可以分別激發(fā)其他的受激態(tài)電子放出

5、一模一樣的光子，總共會有四個一模一樣的光子，繼續(xù)進行連鎖反應而製造出波長相位均相同的光能，這就是雷射光。但是困難的地方是，原子的受激態(tài)大約只能維持百萬分之一秒，而且大部分的原子都在穩(wěn)定的基態(tài)，只有少數(shù)的原子在受激態(tài)，所以不容易造成連鎖反應，這就有如在一個穩(wěn)定的社會，只有少數(shù)人示威遊行，搖旗吶喊是起不了甚麼大作用的，但是如果整個社會人心沸騰，社會極不穩(wěn)定，只要有少數(shù)人登高一呼，可能就有排山倒海的連鎖反應效果。類似的道理，要產生雷射光，也必

6、須持續(xù)給予能量，使雷射介質處於居量反轉狀態(tài)，也就是大部分的原子都在不穩(wěn)定的受激態(tài)，此時少量的光子就能夠藉激發(fā)放射的連鎖反應來產生雷射光了。不同的雷射介質就會產生不同波長的雷射光，雷射常以活性介質來命名，例如用紅寶石做為介質，就產生紅寶石雷射。介質可以是固體(紅寶石雷射、釹釔鋁石榴石雷射)，用途:去除表皮或真皮層的色素斑塊，如紋眉、刺青、雀斑、曬斑、老人斑、脂漏性角化、平的痣、藍色痣、太田氏母斑、顴骨斑、貝克氏母斑、咖啡牛奶斑、黑斑、肝斑

7、、孕斑、發(fā)炎後色素沈澱、紅色斑。2.Q開關紫翠玉雷射(亞歷山大雷射)(QswitchedALEXRITElaser)波長:755毫微米（nm）或752毫微米（nm），去除黑、藍、綠、棕色素斑塊斑。用途:去除色素斑塊，如紋眉、刺青、雀斑、曬斑、老人斑、脂漏性角化、太田氏母斑、顴骨斑、貝克氏母斑、咖啡牛奶斑、黑斑、肝斑、孕斑、發(fā)炎後色素沈澱。亞歷山大雷射之應用包括：刺青刺青或紋身是由專業(yè)紋身藝術師或美容師將有色物質植入真皮層，形成所要的圖形

8、或文字，以利於辯識（如獄中的犯人、幫派……等）、紀念性質、或標示用（如在放射治療時定位用）。這些刺青的有色物質包括藍色（鈷金屬）、綠色（鉻金屬）、黃色（鎘金屬）、紅色（硫化汞）……等。除了刺青或紋身外，目前亦有人利用這些有色物質來紋眉、紋眼線及嘴唇，亦有少部分的人使用膚色物質植入病態(tài)部位（如色素胎記或紋壞的圖形）來掩飾它們，進而達到美化的作用。雖然有些物質也可能因皮膚外傷而造成刺青圖樣變化（如黑鉛、瀝清及火藥…等），但絕大部份的刺青都能

9、夠維持原顏色及圖形。此外，這些有色物質或許會因時間而稍顯褪色，而少祁分的人也可能因此引起皮膚過敏反應。只是經過雷射治療之後，這些有色物質會逐漸淡化，其淡化原因有可能是因為色素雷射的作用，將原來較大的粒子變成細小的粒子，再經舌噬細胞的作用，最後由淋巴系統(tǒng)代謝，使顏色淡化。色素斑色素斑是因為表皮層或真皮層出現(xiàn)含黑色素的細胞而產生，通常這些色素斑可分為「表皮性」及「真皮性」兩大類。表皮性即表淺性，其病徵包括：雀斑、曬斑、咖啡牛奶斑……等；至於

10、真皮性或深層色素斑則包括太田母斑、伊藤母斑、青色母斑、顴骨母斑及貝克氏母斑…等。總之，經由色素雷射的治療，這些色素細胞即吸收雷射光譜，造成色素細胞破壞，但它的破壞原理不詳，可能是雷射光的高能量使色素細胞內的溫度過熱而被破壞所致。近年來更用雷射來改變角膜表面的曲度，以治療近視。博物館也用雷射來做表面處理，例如用雷射來消除古物或古畫上的發(fā)黴，以及類似的文物修護。工業(yè)上用雷射來焊接金屬，醫(yī)學上則用雷射來鎔接血管或神經，但是還在嘗試階段，尚未普