如果你在工作中需要演講或者培訓之類的，可能會使用雷射筆來引導觀眾注意到你需要強調的文檔內容螢幕上

這樣你就不用每次講解重點內容時都要與聽眾"指手劃腳"的比劃或辛苦的走到投影螢幕前像老師敲黑板一樣提醒大家你要講的重點

不論辦公室、學校社團演講、大型活動現場，甚至在求職做自我介紹時，這樣的應用場景都少不了雷射筆的身影

現在幾乎所有的雷射筆都會整合進來PPT翻頁功能，但翻頁功能不是今天的主角，畢竟很多APP都可以完成這樣的操作，所以我們要介紹的是單純的用來強調指示的雷射筆設計製造

技術與發展

從技術上講，Laser（雷射）這個詞是「light amplification by stimulated emission of radiation（通過受激輻射光擴大）」的幾個首字母拼成的，但因為雷射的廣泛應用，簡寫的「Laser」直接成了一個專有名詞，全稱反而沒多少人知道

雷射的英文全名已經完全表達了製造雷射的主要過程，這種光對人眼是可見或不可見的，從技術上講，只有一些雷射器使用光放大，但雷射這個名稱仍然用於產生單色（所有顏色或波長）、相干（光波類似於向一個方向移動）輻射的裝置

所有雷射設備都有一個雷射介質、一個能量源和一個諧振器，雷射介質是一種能被能量源（如光或電）泵送（激發）到更高能量狀態的材料，雷射介質被抽運後，會以單色輻射的形式釋放能量

諧振器是一個區域，它允許釋放的能量在釋放之前積聚起來，基本諧振器是雷射介質兩端的一對反射鏡

一個反射鏡是完全反射的，因此撞擊它的所有光都反射回雷射介質；另一個反射鏡是部分反射的，因此撞擊它的一些光反射回雷射介質，而一些光通過它離開雷射

這對鏡子使光通過雷射介質來回反射，並在一個方向上對準自身，從而產生光的相干性

從理論上指出可以用光激發原子，產生一束相干光束（即雷射）是由貝爾實驗室的研究人員於1958年發表的

他們的研究來自於1917年愛因斯坦提出的受激輻射：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。他指出當頻率為 ν=（E2-E1）/h的光子入射時，也會引發粒子以一定的機率，迅速地從能級E2躍遷到能級E1，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

而等到第一台能產生雷射的設備誕生則是2年後的1960年，在Hughes Aircraft（休斯飛機公司），研究人員用一塊紅寶石作為雷射介質、用光作為能量源、用反射鏡作為諧振器實現了第一束雷射

大概過程是在氙燈照射下，紅寶石晶體中原來處於基態E1的粒子，吸收了氙燈發射的光子後大部分粒子通過無輻射躍遷到達雷射上能級E2

此時晶體對一定頻率的的光子有放大作用，當增益大到能滿足閾值條件時，就在部分反射鏡端有雷射輸出

半導體雷射器誕生於1962年，它採用類似於電晶體和集成電路中會用到的半導體材料來作為雷射介質，以直流放電(電池產生的電流)釋放出的能量來激勵工作物質

第一批半導體雷射器產生了不可見的紅外輻射，目前的半導體雷射器可以產生可見光，紅色是最便宜的半導體雷射器，而綠色、藍色和紫色的半導體雷射器則越來越貴

而我們今天要說的在日常生活中使用比較廣泛的雷射筆也屬於半導體雷射器的一種，它也被稱為二極體雷射器，這是因為其使用的材料是一種半導體二極體

二極體只允許電流在一個方向上通過，發光二極體和雷射二極體在電通過它們時會產生光，自20世紀50年代末以來，半導體電子產品已經變得不那麼昂貴了

第一個雷射指示器花費數百美元，但上升的需求和不斷進步的製造方法讓最便宜的型號價格甚至可以低於5美元

在隨後的發展中，它們變得更小，所需的能量也更少，在20世紀80年代，它們的價格更加的親民，雷射也終於迎來了在消費類電子產品上的露臉，就是我們討論的雷射指示器（雷射筆屬於雷射指示器的一種應用，其他的應用包括我們在看電視劇、電影中經常可以看到的雷射瞄準鏡）

當前的雷射二極體尺寸很小，由於諧振器空間的短促，它們產生的光的準直度（沿一個方向移動）比大多數雷射器都要低

因此，他們需要某種外部光學系統（如透鏡）將光線聚焦成更緊密的光束，與其他許多半導體器件一樣，雷射二極體非常精密，需要保護其不受環境和電涌的影響

其功率控制電路通常包括一個光電二極體（當光照到它時產生電流的二極體）來監測雷射二極體的輸出，防止二極體功率過大或太小

另外，二極體由一個塑料外殼保護，不受環境影響，因此會與電路板上使用的大多數其他半導體器件類似

組成結構

雷射筆比許多其他類型的消費類電子產品要簡單得多，它主要組成部件有雷射二極體、電路板、光學元件和外殼等

電路板和雷射二極體上的一些電氣元件是由半導體材料、金屬和陶瓷製成的，半導體材料包括鋁、鎵、砷、磷、銦和類似元素組成的化合物（由兩種或兩種以上的元素組成的純凈物），這些化合物廣泛應用於各種半導體產品

電路板則通常是由樹脂製成（如環氧樹脂），其中含有玻璃纖維以增強其強度，電流通過鋁和銅等金屬傳導到電路板上的各個元件

放置在電路板上的單個元件包括二極體、雷射二極體、電容器和電阻器，半導體零件，例如二極體，用金屬引線封裝在塑料中，金屬引線通過焊料連接到電路板上的金屬墊（傳統上由錫和鉛製成的金屬合金，但現在含有較少的鉛和其他金屬作為替代品）

非半導體部件，如電阻和電容器，由各種金屬、塑料和陶瓷（包括玻璃）製成

準直光學元件可以採用玻璃透鏡，但在大多數雷射指示器中使用的是價格較低的丙烯酸塑料，外殼的材料選用就較為廣泛，如金屬、塑料，甚至木頭都可以使用，同時還要預留出安放電池的空間

生產製造

紅色雷射筆是我們日常生活最為常見的一種，我們以此進行其生產的介紹

雷射二極體是在半導體工廠進行生產的，先將基礎材料沉積在基板上，接著清潔和製備基板晶圓

其中一些層只有幾個原子厚，這些層可以是導電的（如鋁和金等金屬）或半導體（如上所述），也可以通過添加其他化學物質而改性

在將所有材料添加到晶圓後，將其切成小方塊（通常切成矩形部分），形成單個二極體，二極體要麼在晶圓上測試，要麼在分離後測試，不起作用的二極體報廢，然後，檢驗合格的雷射二極體被封裝在一個塑料容器中，並帶有用於電氣連接的金屬引線

而電路板則包含讓雷射筆能正常使用的電路，它包含開關、雷射二極體和控制電路的組件，通常是光電二極體、二極體、電阻和電容，這些零件被放置在電路板上，先用粘合劑固定在正確的位置，然後焊接到位

我們說到的準直光學元件由一個透鏡組成，該透鏡將雷射二極體輸出的光束進行聚焦，從而在較遠的距離上產生更細的光束

塑料鏡片的製作是注塑成型的，之後研磨和拋光到一個光滑的表面，這樣來自雷射二極體的光就不會從表面的瑕疵中泄露

將雷射二極體和準直光學元件與塑料支架放在一起形成雷射二極體組件，大多數雷射二極體組件的背面都有一個金屬彈簧與電池接觸

在組裝和測試雷射筆後添加安全標籤，標籤需要描述雷射輸出功率的等級，並警告用戶避免直接照射眼睛