激光有極高的亮度，大體上說(shuō)，可以達(dá)到比太陽(yáng)光的亮度還高100萬(wàn)億倍．普通光源的亮度則比太陽(yáng)光還低．光源的單色亮度B_λ由下式表示

式中P是發(fā)光功率，△S是發(fā)光面積，Ω²是光輻射傳播的立體角，△λ是光輻射頻譜寬度．激光器的亮度極高，主要源于以下特點(diǎn)：

    1．方向性好

    普通光源是朝四面八方發(fā)光，或者說(shuō)，光輻射沿4π立體角分布．它發(fā)出的光輻射可以照亮眼前周?chē)�的地方，但照亮的距離不大．要把照明的距離擴(kuò)大，可以用光學(xué)系統(tǒng)把朝各個(gè)方向發(fā)射的光聚集到照明的方向，汽車(chē)的前車(chē)燈、探照燈等就是用這個(gè)辦法增大照明距離的．激光器不同，它天性就是只朝一個(gè)方向發(fā)射光，而且射出的光束發(fā)散角很小，接近衍射極限，稱(chēng)得上是高度平行的光束．普通光源和激光器的發(fā)光范

圍如圖3-8所示．

    因?yàn)榉较蛐院�，例如其發(fā)散角為1毫弧度，所以若與相同光功率的普通光源相比，激光器的亮度就比它高4π/（10^-3）²=1.26×10⁷倍．也因?yàn)榧す獾姆较蛐院茫�使得它能照亮很遠(yuǎn)的物體．1962年，人類(lèi)第一次從地球上發(fā)出激光束，照亮月亮的表面，用普通光源則辦不到．即使用最強(qiáng)的探照燈，射到月球上散開(kāi)的光斑比月球還大，得到的照度也只有10^-12lx（勒克斯，照度單位）．沒(méi)有月亮的夜晚，天上的照度也有10^-4lx．一臺(tái)普通紅寶石激光器發(fā)射出的光束射到月球上，散開(kāi)的光斑尺寸只有幾百米，得到的照度有10^-2lx，加上光色鮮紅，顯眼，所以能見(jiàn)到月球上有一個(gè)紅色光斑．

    2．單色性好

    科學(xué)上用光輻射能量集中的頻譜區(qū)間（稱(chēng)譜線(xiàn)寬度）衡量光的單色性，譜線(xiàn)寬度越窄，它的單色性越好．太陽(yáng)光輻射能量分布在從紫外至遠(yuǎn)紅外的廣闊光譜區(qū)域，所以它談不上單色性．常用的單色光源如氖燈、氦燈、氪燈、氫燈等，它們的光輻射譜線(xiàn)寬度比較窄（小于4.5×10^-3nm），其中氪86光源發(fā)射的紅光（波長(zhǎng)605.7nm）的譜線(xiàn)寬度最窄，只有4.7×10^-4nm，有單色性之冠之稱(chēng)．激光的單色性比它更好，特制發(fā)紅光的He-Ne激光器，波長(zhǎng)632.8nm的譜線(xiàn)寬度只有2×10^-9nm！

    3．相干性極好

    相干性是表示電磁場(chǎng)在空間不同位置上瞬時(shí)的或統(tǒng)計(jì)的相位相關(guān)性質(zhì)．在輻射場(chǎng)中的兩個(gè)不同的點(diǎn)上，場(chǎng)的相位差總是有某些無(wú)規(guī)起伏．如果光束中的兩點(diǎn)之間的無(wú)規(guī)相位差平均值恰巧小于1 rad，這兩個(gè)點(diǎn)之間的距離叫“相干長(zhǎng)度”．把相干長(zhǎng)度之內(nèi)兩點(diǎn)的場(chǎng)分離開(kāi)，然后再用某種方式把它們重新疊合，會(huì)發(fā)生干涉效應(yīng)，形成明暗相間的條紋．一般來(lái)說(shuō)，沿光束傳播方向和沿橫截面方向的相干長(zhǎng)度是不相同的．光波沿其傳播方向通過(guò)相干長(zhǎng)度所需的時(shí)間叫“相干時(shí)間”．相干長(zhǎng)度和相干時(shí)間與光波單色性有關(guān)．粗略地說(shuō)，相干時(shí)間△t～λ²/△λc，相干長(zhǎng)度l～λ²/△λ，這里的λ是光波波長(zhǎng)，△λ是輻射的譜線(xiàn)寬度．激光的單色性很好，所以，它的相干長(zhǎng)度很長(zhǎng)．特制的氦-氖激光器輸出的光束相干長(zhǎng)度達(dá)2×10⁷km．普通光源的輻射，其相干長(zhǎng)度很短，以具單色性之冠的氪燈發(fā)射的紅光來(lái)說(shuō)，其相干長(zhǎng)度也只有38.5cm．

    4．光脈沖寬度可以極窄

    光源的亮度正比于發(fā)光功率．光源發(fā)射的能量集中在很短時(shí)間內(nèi)發(fā)射出來(lái)，產(chǎn)生的光功率也就很高．普通光源很難產(chǎn)生脈沖寬度很窄的光脈沖，照相用的閃光燈產(chǎn)生的光脈沖寬度也有毫秒左右．激光器能產(chǎn)生寬度極窄的光脈沖．使用Q開(kāi)關(guān)的激光器，可以輸出脈寬10^-9s左右的光脈沖，使用鎖模技術(shù)的激光器，可產(chǎn)生10^-14s的光脈沖．