如果你在工作中需要演讲或者培训之类的，可能会使用激光笔来引导观众注意到你需要强调的文档内容屏幕上
乔布斯在苹果发布会
这样你就不用每次讲解重点内容时都要与听众"指手划脚"的比划或辛苦的走到投影屏幕前像老师敲黑板一样提醒大家你要讲的重点
用尖叫鸡比划， 注意力不集中的还可以用声音
不论办公室、学校社团演讲、大型活动现场，甚至在求职做自我介绍时，这样的应用场景都少不了激光笔的身影
现在几乎所有的激光笔都会整合进来PPT翻页功能，但翻页功能不是今天的主角，毕竟很多APP都可以完成这样的操作，所以我们要介绍的是单纯的用来强调指示的激光笔设计制造
技术与发展
从技术上讲，Laser（激光）这个词是“light amplification by stimulated emission of radiation（通过受激辐射光扩大）”的几个首字母拼成的，但因为激光的广泛应用，简写的“Laser”直接成了一个专有名词，全称反而没多少人知道
激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程，这种光对人眼是可见或不可见的，从技术上讲，只有一些激光器使用光放大，但激光这个名称仍然用于产生单色（所有颜色或波长）、相干（光波类似于向一个方向移动）辐射的装置
所有激光设备都有一个激光介质、一个能量源和一个谐振器，激光介质是一种能被能量源（如光或电）泵送（激发）到更高能量状态的材料，激光介质被抽运后，会以单色辐射的形式释放能量
不同的激光设备
谐振器是一个区域，它允许释放的能量在释放之前积聚起来，基本谐振器是激光介质两端的一对反射镜
一个反射镜是完全反射的，因此撞击它的所有光都反射回激光介质；另一个反射镜是部分反射的，因此撞击它的一些光反射回激光介质，而一些光通过它离开激光
示意图
这对镜子使光通过激光介质来回反射，并在一个方向上对准自身，从而产生光的相干性
从理论上指出可以用光激发原子，产生一束相干光束（即激光）是由贝尔实验室的研究人员于1958年发表的
他们的研究来自于1917年爱因斯坦提出的受激辐射：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为 ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射
能级跃迁
而等到第一台能产生激光的设备诞生则是2年后的1960年，在Hughes Aircraft（休斯飞机公司），研究人员用一块红宝石作为激光介质、用光作为能量源、用反射镜作为谐振器实现了第一束激光
1960年Theodore Harold Maiman宣布第一台激光器诞生
Theodore Harold Maiman和他激光器
大概过程是在氙灯照射下，红宝石晶体中原来处于基态E1的粒子，吸收了氙灯发射的光子后大部分粒子通过无辐射跃迁到达激光上能级E2
此时晶体对一定频率的的光子有放大作用，当增益大到能满足阈值条件时，就在部分反射镜端有激光输出
半导体激光器诞生于1962年，它采用类似于晶体管和集成电路中会用到的半导体材料来作为激光介质，以直流放电(电池产生的电流)释放出的能量来激励工作物质
第一批半导体激光器产生了不可见的红外辐射，目前的半导体激光器可以产生可见光，红色是最便宜的半导体激光器，而绿色、蓝色和紫色的半导体激光器则越来越贵
而我们今天要说的在日常生活中使用比较广泛的激光笔也属于半导体激光器的一种，它也被称为二极管激光器，这是因为其使用的材料是一种半导体二极管
利用PN结外加反向电压时，在光线照射下，改变反向电流和反向电阻，当没有光照射时，反向电流很小，反向电
二极管只允许电流在一个方向上通过，发光二极管和激光二极管在电通过它们时会产生光，自20世纪50年代末以来，半导体电子产品已经变得不那么昂贵了
第一个激光指示器花费数百美元，但上升的需求和不断进步的制造方法让最便宜的型号价格甚至可以低于5美元
早期昂贵的激光设备
在随后的发展中，它们变得更小，所需的能量也更少，在20世纪80年代，它们的价格更加的亲民，激光也终于迎来了在消费类电子产品上的露脸，就是我们讨论的激光指示器（激光笔属于激光指示器的一种应用，其他的应用包括我们在看电视剧、电影中经常可以看到的激光瞄准镜）
激光瞄准镜
当前的激光二极管尺寸很小，由于谐振器空间的短促，它们产生的光的准直度（沿一个方向移动）比大多数激光器都要低
因此，他们需要某种外部光学系统（如透镜）将光线聚焦成更紧密的光束，与其他许多半导体器件一样，激光二极管非常精密，需要保护其不受环境和电涌的影响
其功率控制电路通常包括一个光电二极管（当光照到它时产生电流的二极管）来监测激光二极管的输出，防止二极管功率过大或太小
光电二极管工作原理
另外，二极管由一个塑料外壳保护，不受环境影响，因此会与电路板上使用的大多数其他半导体器件类似
组成结构
激光笔比许多其他类型的消费类电子产品要简单得多，它主要组成部件有激光二极管、电路板、光学元件和外壳等
大致结构示意图
电路板和激光二极管上的一些电气元件是由半导体材料、金属和陶瓷制成的，半导体材料包括铝、镓、砷、磷、铟和类似元素组成的化合物（由两种或两种以上的元素组成的纯净物），这些化合物广泛应用于各种半导体产品
电路板则通常是由树脂制成（如环氧树脂），其中含有玻璃纤维以增强其强度，电流通过铝和铜等金属传导到电路板上的各个元件
内部的电路板
放置在电路板上的单个元件包括二极管、激光二极管、电容器和电阻器，半导体零件，例如二极管，用金属引线封装在塑料中，金属引线通过焊料连接到电路板上的金属垫（传统上由锡和铅制成的金属合金，但现在含有较少的铅和其他金属作为替代品）
非半导体部件，如电阻和电容器，由各种金属、塑料和陶瓷（包括玻璃）制成
准直光学元件可以采用玻璃透镜，但在大多数激光指示器中使用的是价格较低的丙烯酸塑料，外壳的材料选用就较为广泛，如金属、塑料，甚至木头都可以使用，同时还要预留出安放电池的空间
准直光学元件可以采用玻璃透镜
生产制造
红色激光笔是我们日常生活最为常见的一种，我们以此进行其生产的介绍
拆解简单示意图，包含绝缘垫圈、电池、弹簧等基础部件
激光二极管是在半导体工厂进行生产的，先将基础材料沉积在基板上，接着清洁和制备基板晶圆
其中一些层只有几个原子厚，这些层可以是导电的（如铝和金等金属）或半导体（如上所述），也可以通过添加其他化学物质而改性
在将所有材料添加到晶圆后，将其切成小方块（通常切成矩形部分），形成单个二极管，二极管要么在晶圆上测试，要么在分离后测试，不起作用的二极管报废，然后，检验合格的激光二极管被封装在一个塑料容器中，并带有用于电气连接的金属引线
晶圆封装
而电路板则包含让激光笔能正常使用的电路，它包含开关、激光二极管和控制电路的组件，通常是光电二极管、二极管、电阻和电容，这些零件被放置在电路板上，先用粘合剂固定在正确的位置，然后焊接到位
我们说到的准直光学元件由一个透镜组成，该透镜将激光二极管输出的光束进行聚焦，从而在较远的距离上产生更细的光束
塑料镜片的制作是注塑成型的，之后研磨和抛光到一个光滑的表面，这样来自激光二极管的光就不会从表面的瑕疵中泄露
将激光二极管和准直光学元件与塑料支架放在一起形成激光二极管组件，大多数激光二极管组件的背面都有一个金属弹簧与电池接触
在组装和测试激光笔后添加安全标签，标签需要描述激光输出功率的等级，并警告用户避免直接照射眼睛
相关的安全标签
