什么是激光技术_激光技术的工作原理及应用领域

2018-01-01 11:03:30编辑:王磊 关键字:激光技术

激光,是一种自然界原本不存在的,因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说,即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。


激光技术是经国家科学技术部(原国家科委)批准向国内外公开发行的学术性刊物,是我国无线电电子学、电信技术类及物理类中文核心期刊,属国家级科学技术刊物。本刊紧密跟踪国内外高技术的进展和开拓性新领域的动态,主要报道国内外与激光有关的光学、电子学等领域内不同发展时期的新材料、新工艺、新技术、新元件、新的工程应用中有创新的学术论文和有创见的综述性文章。


二、激光技术特性


1)方向性极好的强光束--------准直、测距、切削、医学、武器、核聚变研究等。


2)相干性极好的光束-------精密测厚、测角,全息摄影等。


3)单色性极好且频率可调的光束-----高分辨激光光谱,研究原子、分子结构。


4、超强、超快的激光脉冲------时间分辨、超快过程激光光谱学。


三、激光技术的工作原理


科学家在电管中以光或电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物质,使其原子的电子达到受激发的高能量状态,当这些电子要回复到平静的低能量状态时,原子就会射出光子,以放出多余的能量;而接著,这些被放出的光子又会撞击其它原子,激发更多的原子产生光子,引发一连串的「连锁反应」,并且都朝同一个方前进,形成强烈而且集中朝向某个方向的光;因此强的激光甚至可用作切割钢板!

四、激光技术哪国最好


光以技术而论的话,最先进的是美国,而且它对激光技术的应用也最广泛,包括航空,军事,医疗在内的激光技术投入很大,应用都十分的广泛。


五、激光技术的应用


1.激光技术在生活中的应用


1)激光打印机


激光打印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转器等组成,其作用是把接口电路送来的二进制点阵信息调制在激光束上,之后扫描到感光体上。感光体与照相机构组成电子照相转印系统,把射到感光鼓上的图文映像转到打印纸上。


2)激光切割


激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将工件割开。激光切割的应用(1)、大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人;(2)、在汽车制造领域,小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用;(3)、激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。


3)舞台灯光


舞台灯光也叫“舞台照明”,简称“灯光”。舞台美术造型手段之一。运用舞台灯光设备(如照明灯具、幻灯、控制系统等)和技术手段,随着剧情的发展,以光色及其变化显示环境、渲染气氛、突出中心人物,创造舞台空间感、时间感,塑造舞台演出的外部形象,并提供必要的灯光效果(如风、雨、云、水、闪电)等。


4)激光打标


激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义。


激光打标的基本原理是由激光发生器生成高能量的连续激光光束,当激光作用于承印材料时,处于基态的原子跃迁到较高能量状态;处于较高能量状态的原子是不稳定的,会很快回到基态,当原子返回基态时,会以光子或量子的形式释放出额外的能量,并由光能转换为热能,使表面材料瞬间熔融,甚至气化,从而形成图文标记。


5)激光鼠标


激光鼠标,又称镭射鼠标。也可以说是一种特殊的光电鼠标,其核心部件同样是4部分。最大的不同就是把原来的红光LED换成激光镭射。大家知道激光与普通光最大的不同就在于激光发光的集中性,他发出的一束光而不是像普通光学LED那样发出的光向四周散射出去。由于激光的集中性,相应发出的光当然远远比普通光强烈,在碰到界面时发出的一束光会完全的折射回来反映到鼠标的sensor上。


2.激光技术在医疗上的应用


激光是一方向性强,单色性能好和能高度集中的相干光束,利用透镜能聚焦成非常小的光点,在光点上其能量密度非常高,并且可以在几个微秒或几个毫秒之内发生作用,激光的光点经聚焦以后其直径可达几十个微米,因而在治疗时可以精确地选择病变部位。激光以其特有的优越性能解决了许多传统医学的难题。激光治疗最早应用于眼科,对视网膜剥离、眼底血管等。


3.激光技术在工业领域的应用


激光因具有单色性、相干性、和平行性三大优点,将此应用于材料加工,形成一门新型的加工工业—激光工业。激光的空间控制性和时间控制性很好,对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大,与计算机数控技术相结合,可构成高效自动化加工设备。广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等重要部门,对提高劳动生产率、产品质量、自动化、无污染、减少材料消耗等起重要作用。经过不断的研究开发,激光已经广泛应用于切削加工、焊接、表面工程技术、非金属材料和硬质合金加工等方面。


4.激光技术在物种育种中的应用


激光具有高光亮性、高单色性、高方向性和高相干性等一系列特点,用它照射作物种子可引起基因突变和染色体畸变,选择合理的激光波长和剂量及照射时间能够诱发植株矮生、提高抗病虫害能力、提早成熟和增加产量等多种变异。随着国内外激光技术的飞速发展和研究水平的深入,激光诱变技术在作物诱变育种,品种改良的生产实践中得到了广泛推广和应用。


5.激光技术在全息摄影上的应用


激光全息摄像术是一种二步成像的摄像技术,获得的信息是三维立体信息。随着因特网、宽带综合业务数字网以及多媒体通信的迅速发展,对光通信系统传输速率和宽带的要求越来越高,波分复用(WDM)、光码分多址(OCDMA)和全光交换等新技术和新概念应运而生,对光电子器件提出了越来越高的要求。全息技术由于自身的特点,正在为光通信器件的研发提出了新的思路和方法,逐渐引起人们的重视。因此,激光全息技术的发展能够开拓巨大的应用市场,应不断拓宽激光全息技术的应用领域,促进激光全息技术和应用的进一步发展。


6.激光技术在军事上的应用


1)激光雷达


激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。从工作原理上讲,与微波雷达没有根本的区别:向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。


用激光器作为发射光源,采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。发射系统是各种形式的激光器,如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光学扩束单元等组成;接收系统采用望远镜和各种形式的光电探测器,如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等组合。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式,探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。


2)自由空间光通信技术


自由空间光通信(简称FsO)又称无线光通信。这是一种以激光(MHz)为载波,以自由空间为传输介质的新型通信技术。自由空间光通信系统一般包括三个基本部分:发射机、信道和接收机。在点对点传输的情况下,每一端都设有光发射机和光接收机,可以实现全双工的通信。


3)蓝绿激光对潜通信


早在70年代初,美国海军就开始利用海水的这个所谓蓝绿光“窗口”为潜艇通信开辟新的途径。据悉,一些主要技术难关目前已全部解决,应用前景比较乐观,只是还存在一些实现上的问题。对潜蓝绿激光通信是指利用在海水低损耗窗口波长上的篮绿激光,通过卫星或飞机与深水中潜行潜艇的通信,也包括水面舰只与潜艇之间的通信。

关键字:激光技术

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