10月2日，瑞典皇家科學院在斯德哥爾摩宣佈，2018年諾貝爾物理學獎將授予美國科學家亞瑟·阿斯金（Arthur Ashkin）、法國科學家傑哈·莫羅（Gerard Mourou）以及加拿大女性科學家唐娜·斯特里克蘭（Donna Strickland），以表彰他們“在激光物理學領域的奠基性工作”。
實際上，2018年諾貝爾物理學獎其中一半授予亞瑟·阿斯金（Arthur Ashkin），以表彰他“用於光學鑷子及其在生物系統中的應用”。另一半授予傑哈·莫羅（Gerard Mourou）和唐娜·斯特里克蘭（Donna Strickland），以表彰他們“生成高強度，超短光脈衝的方法。
雖然此次諾獎頒發給了兩個成果，但這兩組成果均屬於光學領域，並且都是激光的應用。
其實對於激光，大家並不陌生，由於其高定向性、單色性、高能量、高亮度、相干性好等優點，它在軍事、工業、醫療、美容、娛樂等諸多領域均有著重要的作用，如激光探測、激光切割、激光打印機、投影儀、激光筆、用激光做手術等等，可以說是遍佈了生活的各個角落。
今年的諾獎獲得者的主要科學貢獻便是在生物醫療和工業領域激光應用的重大突破，從此次的諾貝爾物理學獎的頒發可見激光對於人類的意義非同小可。
那麼，激光是如何產生的呢？為了弄清這個問題，我們首先了解光是如何產生的。
根據量子力學理論，原子中的電子可以處在不同的能級（高能級意味著能量大，低能級意味著能量小），當電子由高能級跳到低能級的時候（這裡叫能級躍遷），要釋放能量，釋放的能量以光子的形式發射出來，從而形成我們宏觀上看到的光。光子的能量E=hv，其中h表示普朗克常量，ν是光的頻率，紅橙黃綠青藍紫的光子頻率依次升高，這意味著能量不同的光子對應著不同顏色的光。
能級躍遷（電子從高能級E2躍遷到低能級E1釋放出能量為hν的光子）
在實際的材料中，既有處於高能級狀態的原子，也有處於低能級的原子。處在高能級的原子是不穩定的，有一定概率自發躍遷到低能級狀態，從而釋放出光子（這就像是我們在坡頂騎自行車一樣，不需要踩就下去了），而處在低能級的原子則會吸收能量，從而躍遷到更高的能級（就像我們騎車上坡一樣）。
當一種材料中大部分原子都處於高能級狀態的時候，那麼整個材料中會有大量的電子躍遷至低能級，釋放大量的光子，此時我們會看到這個物質會發光（如燒紅的鐵塊），這個叫做自發輻射。
1917年，愛因斯坦指出：除自發輻射外，處於高能級E2上的粒子還可以另一方式躍遷到較低能級。他提出當頻率為ν=（E2-E1）/h的光子入射時，也會引發粒子以一定的概率，迅速地從能級E2（高能級）躍遷到能級E1（低能級），同時輻射一個與外來光子頻率、相位、偏振態以及傳播方向都相同的光子，這個過程稱為受激輻射。
從愛因斯坦的理論中可以想象，倘若一個物質有大量的粒子處於高能級E2狀態，當它受到ν=（E2-E1）/h的光子入射時，一個粒子受到激發，產生與入射光子屬性相同的光子，這兩個光子又去激發其它處於E2狀態的粒子，產生四個屬性相同的光子，如此循環，物質受到激發而發出的光就會被不斷地放大，這種在受激輻射下產生的放大的光就是激光 。
激光的英文名是Laser，這個名字其實是5個英文單詞的縮寫，即LightAmplification byStimulatedEmission ofRadiation，其中文意思即為“受激輻射光放大”。
但是，激光並非如此簡單就能產生。
在自然界的物質中，由於基本都處於熱平衡態（物體的統計狀態不隨時間變化），而平衡態物質中低能級的原子數總是遠遠多餘高能級的原子數，這就導致當物質受到光源刺激時絕大部分的能量被吸收了，所以原子輻射出來的光遠遠小於被吸收的部分。
為了使得大部分原子處於高能級狀態，我們需要人工施加能量地將它們激活，從而實現兩個能級的粒子數反轉，粒子數反轉後的物質成為激活物質。當激勵光源通過激活物質時，大量的原子從高能級躍遷到低能級並釋放出光子，這使得光的強度大大增加。
光增強了還不夠，因為初始輻射出來的光是有很多方向的，而我們需要的是方向集中的高強度的激光。
這時候就需要添加相應的反射鏡構成光學諧振腔，在這個腔體內激活物質輻射出來的光被來回反射，再循環地刺激激活物質本身，從而使得光的強度不斷增加，最後形成強光束從某一部分反射鏡輸出，也就成為了我們需要的激光了。
通過調節出射光子的能量，我們可以獲得不同顏色的激光。
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