激光(LASER)是"Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"的缩写,即通过受激辐射放大产生的光。自1960年第一台激光器问世以来,激光技术已经发展成为一项广泛应用于科研、工业、医疗等领域的关键技术。
激光的产生基于量子力学中的受激辐射原理。在激光器中,外部能量源(如电流或光泵浦)将增益介质中的原子或分子激发到高能态。当这些粒子从高能态跃迁回低能态时,会释放出光子。这些光子在谐振腔中来回反射,诱导更多粒子发射相同波长、相位和方向的光子,从而形成光的放大。
一个典型的激光器包含以下几个关键组成部分:
增益介质:能够支持受激发射的物质,可以是气体、液体或固体。 泵浦源:为增益介质提供能量的外部能源。 光学谐振腔:通常由两个镜子组成,用于光的多次反射和放大。 输出耦合器:部分透明的镜子,允许一部分激光输出。
激光光束具有许多独特的性质,使其在众多应用中脱颖而出:
相干性:激光中的光波在空间和时间上保持固定的相位关系。 单色性:激光通常只包含一个或极少数几个波长。 方向性:激光束发散度很小,可以传播很远距离。 高亮度:激光能量可以集中在很小的空间范围内。这些特性使得激光在精密测量、通信、材料加工等领域具有无可替代的优势。
激光的类型根据增益介质和泵浦方式的不同,激光器可以分为多种类型:
气体激光器:如CO2激光器、氦氖激光器 固态激光器:如掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器 半导体激光器: 如GaAs激光二极管 光纤激光器:利用掺稀土元素的光纤作为增益介质 染料激光器:使用有机染料溶液作为增益介质 自由电子激光器:利用相对论电子束作为增益介质每种类型的激光器都有其特定的优势和应用领域。例如,CO2激光器在材料加工中广泛使用,而半导体激光器则是光通信和光存储的基础。
激光的应用激光技术的应用范围极其广泛,涵盖了科学研究、工业生产、医疗健康、通信、国防等多个领域。以下是一些典型应用:
科学研究
光谱分析 原子冷却和囚禁 引力波探测工业制造
激光切割、焊接和钻孔 3D打印 精密测量和对准医疗健康
激光手术(如眼科LASIK手术) 皮肤治疗 生物医学成像信息技术
光纤通信 光存储(CD、DVD、蓝光光盘) 激光打印国防和航空航天
激光制导 激光雷达(LiDAR) 卫星通信
在人工智能和自然语言处理领域,研究人员正在探索利用激光技术的原理来改进大型语言模型(LLMs)的性能。Layer-Selective Rank Reduction (LASER)就是这样一种创新方法。
LASER是一种针对Transformer架构中的权重矩阵进行低秩近似的干预技术。具体来说,LASER通过选择性地降低某些层的权重矩阵的秩来改善模型的推理能力。这种方法包含三个关键参数:
层数(ℓ):选择要修改的层 参数类型(τ):如MLP的第一层 保留的最大