1.2.4 高亮度

亮度表征光源的明亮程度。光源的單色亮度定義為光源在單位面積、單位頻帶寬度和單位立體角內發射的光功率，即

式中，P為光功率；ΔS為發光表面的面積；Δν為頻帶寬度；ΔΩ為立體角；Bν的單位為W/（cm2·sr·Hz）。

普通光源如太陽、日光燈等的發散角都很大（通常在4π立體角內傳播），光譜范圍很寬，能量分散，所以，盡管某些光源如太陽發出的光總功率很高，但單色亮度仍很小，太陽輻射在波長500nm附近的單色亮度Bν≈2.6×10-12W/（cm2·sr·Hz）。

激光的高方向性、單色性等特點，決定了它具有極高的單色定向亮度。一般氣體激光器的單色亮度Bν=10-2～102W/（cm2· sr · Hz），固體激光器的單色亮度Bν=10～103W/（cm2·sr·Hz），調Q大功率激光器的單色亮度Bν=104～107W/（cm2·sr·Hz），都比太陽表面的單色亮度高出幾億倍。

具有高亮度的激光束經透鏡聚焦后，能產生數千度乃至上萬度的高溫，這就使其可能加工幾乎所有的材料，甚至可以用來引發熱核聚變。

從以上討論可以看出，激光的4大特性之間不是相互獨立的，而是相互聯系的。此外，由以上4種特性也決定了激光具有其他許多顯著特點。如激光是超穩定的光，頻率穩定度比電波高出15個數量級；激光可以產生超短光脈沖，超短光脈沖持續的時間最短可達4.5fs（1fs=10-15s）；激光是超高強度的光，通過激光放大器放大超短脈沖光，能夠產生太瓦（1TW=1012W）級的激光，原子在這樣的高強度光的作用下，很容易激發、加熱、加速，因此可以作為激光核聚變、等離子體物理、高能物理等領域的新的研究手段；激光具有明顯的光壓效應，可利用激光輻射所產生的力來移動或俘獲細胞、病毒、細菌等微小粒子；此外，激光還可以直接進行高速調制，調制速度可高達幾萬兆赫茲，特別適合信息領域的需要。

但應注意，對某一個具體的激光器而言，不可能同時具備所有這些特點，如脈沖激光器的脈沖寬度tp和激光譜線寬度Δν之間具有關系為：。可見，對于脈沖工作的激光器，單色性并不是優點。實際應用中，無需對所有特性都提出很高的要求，應根據不同的應用目的，選用或研制不同特點的激光器。