激光的优点
近二十年来，激光技术得以迅速的发展，是由于激光束具有高亮度
、准直性、方向性、同调性之特点，因此在许多方面获得了广泛的应用，如
雷射割切、加工、扫描、激光雷达、雷射位移计、雷射干涉仪．．．，是品
质控制和自动化机器人不可或缺的利器。激光技术的应用正在日益扩大之中
，在机械工业上雷射的运用日益普遍，究其用途，不外乎加工与量测两大类
。作为量测用途的雷射，其输出功率一般较加工用途的雷射低，而价格较廉
，种类也较多。 量测用途的雷射除了常见的二极管雷射与氦氖雷射外，在
一些特殊的场合中，也可见到一些较高功率的雷射，做为大面积或长距离的
量测之用。在此我们对这些各种用途的雷射作整理性的简介，并对其构成的
主件特性加以说明。
雷射 Laser 之名称的由来，系由其装置之原理 ( light
amplification by stimulated emission of radiation) 五个英文字
取其前缀结合而成。雷射的出现可以说是人类科学〝知而后行〞的具
体实现例子。在爱迪生发明灯泡光源的时代，人类科学是处于一种〝
不知而行〞的情况，因此各式各样的东西例如木炭、羽毛、头发都拿
来测试是否适合作为灯丝，一直到钨丝装上时整个爱迪生电力厂足足
明亮了五分钟，于是全场试验的科学家为之一致欢呼，在此之前，他
们对于钨丝是否适合作为灯丝殊无把握。然而雷射就不同了，在雷射
尚未问世之前，科学家就已预言这种高同调光的存在。
１９５０年二次世界大战结束后，微波技术发达，选定氨作为微波活
性介质，首先出现镁射 (Maser, M 为 microwave 之缩写），然而
其实用价值较低，因此仍然希望得到光束的放大作用。 1960 年由 T
.H.Mainman 及 A.Javan 产生世上第一部红宝石脉冲雷射。
一般量测使用低能量的可见光雷射或可见光雷射，对于皮肤，衣物，任何
物质的测量对象均无伤害性，同时，发射的光束并不夹杂不可见光或其它具
有伤害性辐射，但绝不可目视激光束及光束中的镜面或高反射率物体的反
射光。，因此不可使雷射光照射到任何他人的眼睛或面部，最好不必要
的旁观者旁观。在实验区域附近，也不可乱置一些不必要的反光物，尤其是
镜面类物品，更须严格列管，对与雷射光路同一水平的镜片，要格外留意。
比起其它的光源，雷射具有无可比拟的优点，因为它具有：
一．同调性 ：
１．实际上的光波，其波前形状并不完全一致，其波长、频率也不完全
一致。
２．所谓干涉，乃指两个有周期性或规则性的波相遇而形成的现象。一波之
波峰（谷）加上另一波之波峰（谷），则形成建设性干涉，亦即有明亮
的条纹。 如果我们想利用这个干涉现象，就必须希望这个干涉现能
够让观测者清楚分辨并且能够持续一段时间。
３．当光源是由许多波长相近光的波所组成时，则若一开始波前的形状
大略一致，当走了一段后，必分离，形成混乱的波前。
４．当光的波前形成混乱时，干涉条纹即不存在，因此称上述的距离为
同调长度，雷射光在共振腔内来回数十至数万次其波长、波前形状
均较一致，因此同调长度亦较长。
二．单色性：
单色性的习称方式有二个层次：
１．单一波长：眼睛不可分辨的情况，实际上仍然有许多波长，亦即其频宽
较大，雷射通常使用棱镜来选择单一波长的输出。
２．单一频率：在单一波长中再选定一个波长，得到更窄的频宽，雷射通常
使用固定式的 Fabry-Perot 干涉仪 (Etlon) 来选择单一频率的输出。
三方向性、光束平行性 ：
雷射由激励系统提供能量给活性工作介质以产生光子 ， 这些光子在雷射
共振腔内来回振荡数十次至数百次， 最后穿出雷射共振腔， 形成激光束
，如果光束前进方向稍有不平行，即可能消失在雷射共振腔之中，因此雷射
光束具有很好的方向性及光束平行性 。最著名的应用例子即是以雷射由地
球射到月球以求两者之间的距离。
四．高强度：因此雷射可以用来加工。雷射按照强度来分类，大致上可分
为以下四级:
I 级 : 无危险性之雷射，例如0.4MW之半导体雷射。
II 级 : 长时间或直接观测有危险性之雷射，例如1MW之氦氖气体雷射。
III级 : IIIA级为中强度雷射，例如1到5MW之氦氖气体雷射。 IIIB级
为中强度雷射，例如5到500MW之氩离子气体雷射。
IV 级 : 为高强度雷射，例如加工用之二氧化碳气体雷射。
