1. 激光的主要原理及“前世今生”
从中文名字看，“光”很好理解，而“激”字本义指的是水流受阻后飞溅腾涌，引申义则含有“激扬、冲击、急速”等抽象概念，没错，激光的原理就是：某些物质的电子吸收适宜的能量后从低能级跃迁到高能级，再回落到低能级时以光子形式释放能量，由此激发出光学特性高度一致的光子束。爱因斯坦进一步提出，用频率为ν=(E2-E1)/h的光子入射时，处于高能级E2上的粒子以一定概率迅速地跃迁到能级E1，并同时辐射两个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子（受激辐射理论，1916）。
根据原理，其英文全称是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写为LASER。若根据缩写直接音译为“镭射”，听起来极其“霸气”，但却不足以“达”；而如果严格翻译为“受激辐射光放大”等短语，又冗长拗口。在1964年3月，中科院光机所上海分所（现上海光机所）创办了《光受激发射情报》期刊（现在的《激光与光电子学进展》），10月份钱学森先生致函编辑部，提议将“光受激发射”改为“激光”，这一名称简练、朗朗上口，且科学意义准确明了，受到广泛赞同并沿用至今。
图1 光受激发射的原理（来源：大英百科全书）
图2 “激光”名词的由来（来源：期刊主页）
2. 日常生活中的激光
从夸父追日到钻木取火，人类对光的追逐从始至终；从牛顿的三棱镜实验到波-粒性质之辩论，人类对光的本质也从未停止探索。从1950年代首次在实验室里实现激光到现在精准可控的大能量、大功率激光器，还不到百年，激光飞速发展，可以说是人类理解和应用自然规律的骄傲代表。当前激光已经在日常生活、工业生产和科研开发中广泛应用，包括逗猫激光笔、测距仪、演唱会舞台灯光、近视手术、自动驾驶激光雷达、激光精密加工、可摧毁无人机（甚至导弹）的激光武器，等等。激光一个重要特性是可实现高度时间集中、空间聚焦的大能量，必须充分了解其安全隐患和使用禁忌。
图3 激光笔、演唱会舞台（2019周杰伦“嘉年华”）、激光雕刻（萨本栋微纳院洪明辉教授课题组）
图4 抗战胜利80周年阅兵式上亮相的舰载LY-1激光
武器3. 通用安全管理要求
激光发出的光子束单色性和方向性都极高，亮度也可以很高，因此要尽量“避其锋芒”。通用的安全建议有几点：
“分级管理，从从容容游刃有余”：根据国际电工委员会（IEC 60825-1）和我国的GB/T 7247.1标准，激光根据强度通常分为1、1M、2、2M、3R、3B、4类的级别（表1）。
表1 激光危险分级及常见应用
辐射危险等级 | 功率(mW) | 波长范围 (nm) | 危害阐述 | 常见应用 |
1类 | 1级 | <0.4 | 400~700 | 一般无危害 | 眼科曲率测量仪、DVD播放器 |
1M级 | 通过放大镜、望远镜时会增加危险 | 小功率光纤通讯激光器 |
2类 | 2级 | 0.4~1 | 400~700 | 不能长时间凝视注视光源 | 激光扫描仪、激光笔 |
2M级 | 不可长时注视，且通过放大镜、望远镜时会增加危险 | 激光水平仪 |
3类 | 3R级 | 1~5 | 302.5~1064 | 直视有危害 | 激光测距仪 |
3B级 | 5~500 | 直射有危害，需避开光束 | 激光秀投影仪 |
4类 | 4类 | >500 mW | 302.5至红外 | 直接、反射和散射都有危害 | 工业加工激光器 |
“专业的人做专业的事”：管理和使用人员必须有专业知识、熟知仪器结构和功能、明确光路方向和安全隐患。仪器需配备光罩/挡光板/吸光设备、锁匙、紧急按钮等以免发生误伤；周边醒目位置需放置警示标识和安全操作规程。
“亮瞎我的钛合金狗眼”：这可不是开玩笑，高能量的激光甚至能够加工金刚石等硬脆材料，因此人眼、摄像头都可能被损坏。并不仅限于红、绿、蓝等可见光范围波长，红外、紫外波长的过度光照也会造成视网膜细胞或传感器不可逆的损伤，进入实验室或仪器隔间必须佩戴光学护目镜，且绝不能直视光源或聚焦光束。
“宝宝很好奇，但宝宝要谨慎”：绝不能乱动乱按自己不熟悉的按键，以免在无防护状态下不小心启动设备。
“聚是一团火”：因为能量足够高，足以引燃报纸、泡沫、塑料、衣物、化学品等，光路上、光斑聚焦处周边不可放置杂物，以免造成燃爆危险。
“欲善其事，先利其器”：仪器使用前需确认仪器状态正常，使用期间需有人值守，使用完毕需确认安全后切断电源。要定时检查各光学配件，以免存在老化或裂纹等造成不确定方向的能量聚焦。
4. 常见实验室激光设备及安全注意事项
购买仪器设备时必须选择有专业资质、质量可靠的厂家。设备商应给出安装条件需求、协助检测和满足条件，并提供安全标识、使用注意事项、通用的安全培训手册等；
激光显微拉曼光谱仪：由显微镜聚焦可见光波长的激光，能量在mW级别，且一般而言不会照到眼睛内，但如样品表面光滑类似镜面，可能有不定方向的反射，能量较大时造成暂时性失明。注意事项：
-使用期间戴好护目镜；
-激光扫描时拉好遮光帘；
-扫描完立刻用挡板遮挡光源；
-确认激光被挡板遮挡后再调整或更换样品。
图5 显微拉曼光谱仪，物镜下激光关和开的状态
激光划片机：用于集成电路领域的聚合物、硅片、玻璃等材料的精密切割，使用脉冲光源，按照输入的图案线路依次聚焦在样品表面或内部，使得被照射区域局部融化、气化，破坏材料的化学键从而达到分割目的。常用波长有1064 nm、532 nm、355 nm等，能量一般在百瓦级，频率一般在千赫兹。注意事项：
-启动前需确认所需的气氛、冷凝水等辅助设施正常工作以免热量或碎屑累积；
-划片时需要关好舱门，防止碎屑飞出或激光被反射到舱外；
-确定已经按图案加工完成、激光关闭后再开舱门。
图6 激光划片机
皮秒/飞秒激光加工器：这类激光为脉冲振荡激光器，脉冲宽度在皮秒甚至飞秒级（1飞秒为10^-15 秒），能量高度集中，焦点附近可达10 TW每平方厘米，可以加工大部分材料包括金属、半导体、玻璃、蓝宝石、陶瓷等，也足以造成眼睛或皮肤永久性灼伤。注意事项：
-仪器周边醒目位置必须张贴激光警示、辐射分级级别，放置安全操作规程；
-必须明确可加工的材料，绝不可用来加工易燃易爆或受热易分解的材质；
-使用人员必须经过标准培训和严格考核，合格后方可操作；
-开机前必须保障样品台附近清空，使用后必须及时关机并确保无热量积累区域。
图7 超短脉冲激光设备（左：凌云光FemtoLAB；右：上海朗研光电）
5. 小结
激光仪器管理人员必须熟练掌握设备的光学原理与使用规范，其他人员应该知悉生活和生产中可能遇到的激光的危险与安全隐患，希望本文能够为您提供有益参考。
发布：2025年11月17日 17:22
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