繼1960年7月世界上第一臺(tái)激光器--紅寶石激光器問(wèn)世以來(lái)，各種激光器應(yīng)運(yùn)而生。激光器件迅速發(fā)展到上千種，激光譜線(xiàn)達(dá)上萬(wàn)條，波長(zhǎng)從幾百微米到100埃左右的真空紫外。激光的工作物質(zhì)有固體、氣體、半導(dǎo)體和液體，已發(fā)展到上千種。激光的輸出功率已超過(guò)十萬(wàn)億瓦（1013瓦），激光的單色性也在不斷提高，一臺(tái)好的激光器所產(chǎn)生的激光的波長(zhǎng)范圍可以小于十億分之一埃（10-9埃）。與此同時(shí)，激光理論的研究也日趨深入和完善。隨著激光技術(shù)的迅速發(fā)展，新型激光的研究已不再是主流，如何將激光技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際中，才是當(dāng)前和今后我們的主要研究方向。目前，激光技術(shù)再現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊、國(guó)防、科學(xué)等方面的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的可喜成果，而在環(huán)保事業(yè)上，激光技術(shù)的應(yīng)用還很少。采用日益廉價(jià)的激光技術(shù)，開(kāi)發(fā)出一種新型、經(jīng)濟(jì)、高效的水處理工藝，是我們的心愿。
1、激光原理
激光器是這樣一種技術(shù)裝置，它由于受激發(fā)原子和分子的受激輻射而或者能放大光波，或者能產(chǎn)生光頻相干輻射。按其本質(zhì)，受激輻射的過(guò)程作為被激發(fā)的原子或分子同電磁波相互作用的結(jié)果是光吸收的逆過(guò)程。當(dāng)處于激發(fā)態(tài)的原子數(shù)超過(guò)處于基態(tài)的原子數(shù)時(shí)，便產(chǎn)生受激輻射；這樣的系統(tǒng)稱(chēng)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)。用持續(xù)時(shí)間不超過(guò)原子或分子在激發(fā)態(tài)的壽命的強(qiáng)的光脈沖照射原子或分子系統(tǒng)時(shí)，便能在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果把這種系統(tǒng)放置在兩塊反射鏡之間，則作為受激原子和分子自發(fā)輻射的結(jié)果而出現(xiàn)的光波，將在多次通過(guò)系統(tǒng)并在兩鏡之間多次反射之后而得到放大，若這種放大作用超過(guò)反射時(shí)的損耗，便產(chǎn)生相干電磁振蕩。若用一塊半透明鏡置換一塊反射鏡，就能得到光輻射的輸出。
2、激光的特性
激光是一種有異于普通光源的新型光源。激光是光的受激輻射，而普通光源是光的自發(fā)輻射。激光與普通光源（包括紫外線(xiàn)燈）比較有以下三個(gè)特點(diǎn)：
2.1、普通光源的發(fā)光面積比激光器的發(fā)光面積大的多，因?yàn)槠胀ü庠词窃谡麄€(gè)燈泡面上發(fā)光，而激光只集中在激光其諧振腔的一端發(fā)光（小于0.2厘米）。更為重要的差別還在于普通光源的能量只分散在四周的整個(gè)立體空間內(nèi)，而激光器的發(fā)光僅僅局限在很小的發(fā)散角α所包含的立體角Ω內(nèi)。也就是說(shuō)，在總輻射能量完全相同的情況下，激光能將所有能量集中在很小的面積內(nèi)發(fā)出，而普通光源只能將能量向四面八方分散放射。顯而易見(jiàn)，激光由于發(fā)光面積和發(fā)光方向的高度集中，其單位面積上輸出的能量將大大超過(guò)普通光源。在實(shí)際應(yīng)用中，方向性好還意味著更容易控制激光的輻照方向和輻照范圍，不會(huì)因?yàn)槁?、散射而浪費(fèi)能源。
2.2、亮度高
亮度高，即激光在單位面積、單位立體角內(nèi)的輸出功率特別大（指脈沖輸出）。用B表示亮度，則 B=W/(△S△t△Ω)。W表示光源發(fā)射的總能量，以焦耳為單位；△S表示光源發(fā)光的面積，用平方厘米作單位；△t表示光源發(fā)光的時(shí)間，用秒作單位。如上所述，激光的發(fā)光面積和發(fā)光立體角可以壓縮得很小，而激光的發(fā)光時(shí)間（激光脈沖的持續(xù)時(shí)間）也可以壓縮至僅為十億分之一秒（10-9秒）、一萬(wàn)億分之一秒（10-12秒）甚至更短，這樣一來(lái)，△S、△t、△Ω都很小，所以激光的亮度也就可以很高。簡(jiǎn)言之，激光就是把巨大的能量集中在很短的時(shí)間、很小的發(fā)光面積和立體角內(nèi)發(fā)射出來(lái)，從而得到很高的亮度（輸出功率）。在實(shí)際應(yīng)用中，這意味著在消耗同樣能源情況下，可以得到極高的輸出功率，滿(mǎn)足生產(chǎn)的特定需要。
2.3、單色性好
一個(gè)光源發(fā)射的光所包含的波長(zhǎng)范圍越窄，其顏色就越單純，即其單色性越好。單色光就是指波長(zhǎng)范圍很窄的一段光輻射。以△λ/λ（λ為光波波長(zhǎng)，△λ為光波的波長(zhǎng)范圍）的比值表示單色性，則△λ越小，單色性越好。激光的出現(xiàn)使光源的單色性有了極大的提高，如He-Ne激光器產(chǎn)生的激光所包含的波長(zhǎng)范圍小于一千萬(wàn)分之一埃（10-7埃）。在實(shí)際應(yīng)用中，單色性好意味著我們可以取得特定波長(zhǎng)的光，從而防止由于其它波長(zhǎng)的光的存在而產(chǎn)生的不良影響和能量浪費(fèi)。
