激光器——能發(fā)射激光的裝置。1954年制成了第一臺微波量子放大器，獲得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應(yīng)用到光頻范圍，1960年T.H.梅曼等人制成了第一臺紅寶石激光器。1961年A.賈文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人創(chuàng)制了砷化鎵半導(dǎo)體激光器。以后，激光器的種類就越來越多。

　　日前，復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院吳翔教授、陸明教授和張樹宇副教授合作團(tuán)隊成功研制出世界上首個全硅激光器。不同于以往的混合型硅基激光器，本次研究最終實現(xiàn)由硅自身作為增益介質(zhì)產(chǎn)生激光。該研究是集成硅光電子領(lǐng)域近30年來取得的一項重大突破。

　　集成硅光電子結(jié)合了當(dāng)今兩大支柱產(chǎn)業(yè)——微電子產(chǎn)業(yè)和光電子產(chǎn)業(yè)——的精華。硅激光器是集成硅光電子芯片的基本元件，是實現(xiàn)集成硅光電子的關(guān)鍵。集成硅光電子預(yù)計將廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信、傳感、照明、顯示、成像、檢測、大數(shù)據(jù)等眾多領(lǐng)域。

　　然而，硅自身的發(fā)光極弱，如何將硅處理成具有高增益的激光材料，一直是一個瓶頸問題。自2000年實驗證明硅納米晶材料可以實現(xiàn)光放大以來，這一瓶頸始終限制著硅激光器的發(fā)展。

　　硅激光器是實現(xiàn)集成硅光電子的關(guān)鍵。由于硅的間接帶隙結(jié)構(gòu)特性，目前，硅的光增益較之通常的III-V族激光材料，仍有1-2個數(shù)量級的差距。為避開這個瓶頸，國際上將成熟的III-V族激光器制備在硅基片上，成為一種混合的硅基激光器。而以硅自身作為增益介質(zhì)的全硅激光器可以更好地匹配現(xiàn)有硅工藝，大幅提升器件的可靠性，其研制既是科學(xué)技術(shù)上的挑戰(zhàn)，也是集成硅光電子所必需。

　　激光器——能發(fā)射激光的裝置。除自由電子激光器外，各種激光器的基本工作原理均相同。產(chǎn)生激光的必不可少的條件是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和增益大于損耗，所以裝置中必不可少的組成部分有激勵（或抽運）源、具有亞穩(wěn)態(tài)能級的工作介質(zhì)兩個部分。激勵是工作介質(zhì)吸收外來能量后激發(fā)到激發(fā)態(tài)，為實現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件。

　　激勵方式有光學(xué)激勵、電激勵、化學(xué)激勵和核能激勵等。工作介質(zhì)具有亞穩(wěn)能級是使受激輻射占主導(dǎo)地位，從而實現(xiàn)光放大。激光器中常見的組成部分還有諧振腔，但諧振腔（ 見光學(xué)諧振腔）并非必不可少的組成部分，諧振腔可使腔內(nèi)的光子有一致的頻率、相位和運行方向，從而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地縮短工作物質(zhì)的長度，還能通過改變諧振腔長度來調(diào)節(jié)所產(chǎn)生激光的模式（即選模），所以一般激光器都具有諧振腔。

　　激光正從廣度和深度兩方面日益拓展應(yīng)用領(lǐng)域， 逐步滲透到國民經(jīng)濟的多個領(lǐng)域。在裝備制造領(lǐng)域，高功率激光設(shè)備在航空、航天、汽車、高鐵、船舶等高端裝備制造等領(lǐng)域的切割焊接、測量、打標(biāo)等環(huán)節(jié)發(fā)揮著越來越重要的作用。

　　例如：在現(xiàn)代汽車制造中，汽車、高鐵車身焊接均已全部實現(xiàn)激光焊接；激光加工是飛機機頭（駕駛艙）機身切割成型和焊接的最佳解決方案。在精細(xì)微加工方面，超短脈沖激光在光伏、液晶顯示、半導(dǎo)體、LED、OLED等領(lǐng)域的鉆孔、刻線、劃槽、表面紋理化、表面改性、修整、清洗等環(huán)節(jié)發(fā)揮了不可替代的作用。此外，激光與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)治療及診斷、制藥科學(xué)相結(jié)合，激光抗癌和物理治療、激光手術(shù)、激光診斷、激光眼科治療、激光美容已普遍進(jìn)入醫(yī)學(xué)各分診療科室，激光基因定序儀的發(fā)明使基因測序檢測的時間過程加快了數(shù)百萬倍。總之，激光與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)七大領(lǐng)域密切相關(guān)， 自身也是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)高端裝備制造業(yè)的重要內(nèi)容。