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独
立地发光，而且各具有不同的方向性，所以发射的光束是很发散的。即使是加上
聚光系统，要使光束的发散角小于 ，仍是十分困难的。激光则不同，它
的各个发光中心是互相关联地定向发射，所以可以把激光束压缩在很小的立体角
内，发散角可以小到 。由于激光的方向性好，可以使光束会聚到直
径小于 ，故可用于微细加工。
激光的高方向性使其能在有效地传递较长的距离的同时，还能保证聚焦得到
极高的功率密度，这两点都是激光加工的重要条件。
3. 激光的高单色性
所谓单色性，是指光的波长或频率
在一个确定的极窄的数值范围内。数值
范围（即谱线宽度）为零的单色光是不
存在的。波长为λ 0的单色光是指中心
波长为λ 0，谱线宽度为Δ λ 的一个光 图 一谱范围。Δ λ 称为该单色光的线宽，是衡量单色性好坏的尺度。Δ λ 愈小，单色
性愈好，见图一。光的单色性极高，从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上，得
到很高的功率密度。
4. 激光的高相干性
激光的相干性，即在空间的不发散性——在远离光源处仍保持起始的横断面
尺寸。激光单色性愈好，则相干长度愈大，相干性愈好。氪灯光源的相干长度只
有 78cm；而激光相干长度一般都达数十 km。
应当指出，激光的上述特性不是相互无关的，而是相互联系、互相渗透的。
二、激光的产生
任何物质都是由原子、分子等基本粒子组成，这些粒子具有一些不连续的离
散分布的能级。能级较低的粒子可以吸收一定频率的光子而跃迁到较高的能级，
这种过程称为吸收。 能级较高的粒子可以通过两种方式向外发射出一定频率的光
子。一种方式是自发辐射，各个发光中心的频率、位相、传播方向和偏振状态等
都互不相干，与外界影响没有关系。普通光源即是由自发辐射产生的。另一种方
式是在相应频率光子的打击下，粒子从高能级跳到低能级，称为受激辐射。在一
般情况下，处于高能级的粒子数总是比低能级的少，因此吸的收 概率大于受激辐
射的概率，吸收作用占优势。
某些物质如氦（He）、氖（Ne）、氪（Kr）原子，氩（Ar）、铬（Cr）钕（Nd）
离子，及二氧化碳分子等， 在外来能量的激发下， 有可能使处于高能级的粒子数
大于处于低能级的粒子数， 实现粒子数反转。当入射光通过这样的物质时， 受激
辐射作用占优势，吸较小，收 从而使入射光子数得到增强， 并且增加的那些受激
辐射光子的频率、位相、传播方向和偏振状态等都同入射光子完全一致， 这就是
光的受激辐射放大作用，激光就是这样产生的，因此激光是“受激辐射的光” 。
第二节 激光加工的原理
一、基本原理激光由于强度高，方向性好，颜色单纯，这就有可能通过一系列的光学系统，
把激光束聚焦成一个直径仅有数 um到数十 um的极小光斑，从而获得 107——
1011W/cm2的能量密度以及摄氏上万度的高温，并能在 10-3s或更短的时间内使一
些难熔材料急剧熔化以致汽化蒸发，以达到加工工件的目的。
激光加工的机理，目前还不十分清楚，说法不一。但从大量的实验研究来看，
可以这样来认识：当能量密度极高的激光束照射在被加工表面时，光能被加工表
面大量吸收，并部分地转换成焦耳热能，使照射斑点的局部区