(1) 定向發光普通光源是向四麵八方發光的,要讓它發射的光朝一個方向傳播,需要給光源裝上一定的聚光裝置,如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡,把發射光彙集起來向一個方向射出。將光源發射的光輻射集中到前方傳播,加強照明力度,讓我們能夠看清楚更遠的物和人。
激光器發射的激光,天生就是朝一個方向射,是一束非常好的平行光束,光束的發散角極小,大約隻有0.001弧度。所以,激光能夠照亮的距離可以很遠很遠,1962年,人類第一次使用激光照亮月球。地球離月球的距離約38萬公裏,使用普通光源,無論如何也是辦不到的。
(2) 亮度極高亮度是光源特性的重要指標之一,它是光源發光麵單位麵積上朝某一個方向的單位立體角內發射的光功率,計算單位是“瓦br厘米.2·立體角”。在激光器發明前,人工光源中高壓脈衝氙燈的亮度算最高,與太陽的亮度不相上下,而激光器的亮度則非常高,普通使用的激光器,其亮度就能超過氙燈的幾十億倍。激光器亮度極高的主要原因之一是它定向發光,大量光子集中在一個極小的空間範圍內射出,僅僅是這個因素,就能夠使激光器的亮度比發光功率相同的普通光源高幾百萬倍!其次,光源的亮度也與發光麵積有關,相同的發光功率,從麵積較小的發光麵發射出來,其亮度就比從發光麵積比較大的發光麵發射出來高。普通光源的發光麵積比較大,比如太陽,它的發光麵積達6×1022平方厘米,所以,太陽總光輻射功率雖然很高,達3.8×1026瓦,但單位麵積發射的光功率隻有5×10.3瓦br厘米.2,數量並不高。激光器的發光麵積則很小,輸出功率10億瓦的激光器,其發光麵積也隻不過1平方厘米,單位發光麵積發射的光功率比太陽高百萬倍。兩項特性組合起來,一台普通激光器的亮度就比太陽高幾十億倍!
(3) 顏色極純光輻射的顏色由光的波長(或頻率)決定,不同的波長對應不同的顏色。太陽發射包含波長約在0.76微米-0.4微米之間的光輻射,對應的顏色從紅色到紫色共7種顏色,在太陽光中插入玻璃棱鏡,可以看到一條呈現紅、橙、黃、綠、藍、青、紫7種顏色的彩色帶,所以太陽光的顏色是不純的,它談不上有單色性。有一些電光源,比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等,它們看上去是發射單種顏色的光,並稱為單色光源。但細致分析它發射的光波,發現其波長並不單一,仍含有一定分布範圍的光波長。比如用氣體氪86製造的氪燈是發射單一的紅色光,以前它被譽為單色性之冠。但利用光譜儀器仔細辨認,發現它發射的光輻射中依然包含多種波長,分布範圍寬度(在光學技術上通常稱光譜寬度)大約10的5次方納米,或者說它的光輻射包含有幾十種紅色的光。所以說,這種氪燈發射的光色也並非真正純正。利用氦氖氣體製造的激光器,它是輸出紅色的激光,其光譜寬度隻有10的8次方納米,比氪燈發射的紅色光窄萬倍,它才稱得上是單色性之冠。
(4) 相幹性好相幹光可以通過新的方式被導向、聚焦和傳輸,所以它能夠做許多用非相幹光辦不到的事。評價光輻射相幹性好壞的一個指標是相幹長度,普通光源發射的光輻射相關性並不好。過去認為相幹性最好的光源氪86燈發射的紅色光輻射的相幹長度也隻有26.5厘米。激光的相幹長度大得多了,氦氖氣體激光器的相幹長度可長達幾百米,采取特殊技術製造的激光器,發射的光輻射相幹長度可達幾十公裏。
激光以上的特性,給激光的力學內容賦予了新的內涵。