1.2.4 高亮度

亮度表征光源的明亮程度。光源的单色亮度定义为光源在单位面积、单位频带宽度和单位立体角内发射的光功率，即

式中，P为光功率；ΔS为发光表面的面积；Δν为频带宽度；ΔΩ为立体角；Bν的单位为W/（cm2·sr·Hz）。

普通光源如太阳、日光灯等的发散角都很大（通常在4π立体角内传播），光谱范围很宽，能量分散，所以，尽管某些光源如太阳发出的光总功率很高，但单色亮度仍很小，太阳辐射在波长500nm附近的单色亮度Bν≈2.6×10-12W/（cm2·sr·Hz）。

激光的高方向性、单色性等特点，决定了它具有极高的单色定向亮度。一般气体激光器的单色亮度Bν=10-2～102W/（cm2· sr · Hz），固体激光器的单色亮度Bν=10～103W/（cm2·sr·Hz），调Q大功率激光器的单色亮度Bν=104～107W/（cm2·sr·Hz），都比太阳表面的单色亮度高出几亿倍。

具有高亮度的激光束经透镜聚焦后，能产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能加工几乎所有的材料，甚至可以用来引发热核聚变。

从以上讨论可以看出，激光的4大特性之间不是相互独立的，而是相互联系的。此外，由以上4种特性也决定了激光具有其他许多显著特点。如激光是超稳定的光，频率稳定度比电波高出15个数量级；激光可以产生超短光脉冲，超短光脉冲持续的时间最短可达4.5fs（1fs=10-15s）；激光是超高强度的光，通过激光放大器放大超短脉冲光，能够产生太瓦（1TW=1012W）级的激光，原子在这样的高强度光的作用下，很容易激发、加热、加速，因此可以作为激光核聚变、等离子体物理、高能物理等领域的新的研究手段；激光具有明显的光压效应，可利用激光辐射所产生的力来移动或俘获细胞、病毒、细菌等微小粒子；此外，激光还可以直接进行高速调制，调制速度可高达几万兆赫兹，特别适合信息领域的需要。

但应注意，对某一个具体的激光器而言，不可能同时具备所有这些特点，如脉冲激光器的脉冲宽度tp和激光谱线宽度Δν之间具有关系为：。可见，对于脉冲工作的激光器，单色性并不是优点。实际应用中，无需对所有特性都提出很高的要求，应根据不同的应用目的，选用或研制不同特点的激光器。