物理学前沿讲座——激光技术

物理学前沿讲座——激光技术

物理学前沿讲座——

激光技术

激光技术

一、引言

随着社会的发展，各类新型技术也如雨后春笋般破土而出。虽然世界第一台激光器早在1960年由赴美国的梅曼研发成功，而我国的第一台红宝石激光器也在1961年于长春问世。但在短短40多年的时间里，激光技术的应用发展得到了迅猛的发展。激光技术已与多个学科相结合形成多个应用技术领域。本文将从激光的由来，激光的特特，以及激光的应用几方面来介绍而、激光。二、正文

1、激光的由来

激光最初的中文名叫“镭射”，“莱塞”，是它的英文名字LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation的各名词的头一个字母组成的缩写词，意思是“受激辐射的光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。而在1964年按照我国著名科学家钱学森的建议将“光受激发射”改名为“激光”。

2、激光的特性

激光具有定向发光、亮度亮度极高、颜色极强、相位高度一致的特性。激光光波在空间叠加时，重叠区的光强分布会出现稳定的强弱相间的现象，因而我们可知激光是相干波，而普通光源发出的光，其频率、振动方向、相位不一致，而导致了普通光源是非相干波。

3、激光的应用

基于激光独特的性质，目前激光已被应用到生活、科研的方方面面。激光焊接、激光打孔、激光淬火，激光热处理、激光打标(许多矿泉水上的生产日期等)、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗、激光测距、激光医疗、激光雷达、激光武器、激光打印机等各个方面。下面就让我们来具体看一下最近几十年来在激光武器、激光医疗、激光雷达技术、光纤激光器等方面的取得的巨大的成果。

3、1激光武器

激光武器是利用激光辐射能量达到摧毁战斗目标或使其丧失战斗力等的作战武器，是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器。其具有快速、灵活、精确和抗电磁干扰性等优异性能。在光电对抗、防空和战略防御中可发挥独特作用。它分为战斗激光武器和战略激光武器两种。激光武器将会成为一种常规的威慑力量。由于激光武器的速度是光速，因此在使用时不需要提前量。“鹦鹉螺”激光武器可谓是激光武器中的典型代表。在2000年10月25日以色列国防部就透露“鹦鹉螺”激光武器于6月6日，8月28日，9月22日进行三次激光武器系统系列试验中，分别成功击落了一枚、两枚、两枚“喀秋莎”火箭，进而成为世界上第一个成功击落火箭的战术高能激光系统。

图1 鹦鹉螺

3、2激光医疗

随着医疗水平的提高，我们已经攻克了许多医疗难题。而激光在医疗方面可谓是大放异彩。激光手术，近视眼的校正治疗，激光治疗毛血管癌等都是激光在医疗上取得的巨大成果。

3、2、1近视眼的矫正

利用激光进行近视眼矫正我们一般采用以下两种方法。一种是准分子激光手术，其原理是:利用准分子激光在角膜上进行切割，使角膜形态进行改变，屈光率减低，从而达到矫正近视的目的。另一种是飞秒激光手术，其原理是飞秒激光手术是一种近红外光，每次激光脉冲发射的时间极短，大10-15秒，可以将激光进行的距离控制在微米级水平，通过医生，将数据输入电脑，控制激光精确定向和精确定位，激光脉冲聚焦到角膜组织中，发生光爆破，从而产生微粒子蒸发角膜组织，产生水和CO2分离角膜。

进年来，我国的进近视眼人数愈来愈多，而带着眼镜在很多方面都会给我们带来不便，随着激光矫正近视的技术越来越成熟，负面影响越来越小，这对被近视眼折磨的广大群众来说无疑是一个天大的好消息。在我认识的朋友中，就有人进行过激光矫正近视的手术，而且据说效果还比较好。

图 2 激光治疗近视眼

3、2、2激光美容

大多时候我们都羡慕明星们的花容美貌，但我们很多时候又会听到这样的消息，说某某明星是整容出来的。其实，我们没必要为了得到别人的赞赏而去改变我

们原有的容貌。但美容确是我们可以选择的(整容和美容的区别:医学整容是指用手术方式将原有面容进行整改，会有或多或少的结构变化，而美容主要是在皮肤方面的美化，更白皙没有其他杂质)据悉日本东京女子大学Kono等的研究表明，长脉冲材料激光(LPDL)辅以冷冻剂喷洒降温(CSC)可安全有效的治疗葡萄酒色斑和毛细血管扩张症等儿童血管瘤。

图 1激光美容

3、3光纤激光器

光纤激光器是以光纤做基质激光器，其在降低阈值，震荡波长范围，波长可调谐性能等方面，以明显取得进步，是目前光通信领域的新兴技术。它可以用于现有的通信系统，使之支持跟高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。目前光纤激光器技术是研究的热点技术之一。

图 4我国全光纤激光器

而对于激光器，今年11月美国西北大学的一个研究小组研发出了一种只有一个病毒大小的超小型激光器。这种激光器具有体积小，温室下即可工作的特点，能够很容易的集成到硅基光子器件、全光电路和纳米生物传感器上，具有极为广阔的应用前景。

图 5美国西北大学超型小激光器

3、4激光雷达

激光雷达在科学研究，军事工程的方面有很大的应用。由于激光雷达可以获得目标的三维图像及速度信息，有利于识别隐身目标。如多重三维激光扫描技术，在山海关古长城修复的前期测绘工作中，就成功的应用了激光雷达技术，并且得到了专家的认可。同时，激光雷达在环境监测，大气参数监测方面也功不可没。激光雷达通过对各种飞行目标轨迹的测量，如对导体和火箭初始阶段的跟踪与测量，对飞机和巡航导轨的抵仰角跟踪测量，对卫星的精密定轨等都有广泛的应用。激光雷达

与红外电视等光设备相结合，组成地面、航载和机载的火力控制系统，对目标进行搜索、识别、跟踪和测量。基于激光雷达的这些特有的功能，

使得其在军事上占有终于走的地位。用拥有激光雷达和激光武器的国家就是一个在军事方面十分强大的国家来形容激光的雷达的重要性可以是一点也不过分。激光雷达在军事上的潜力目前已成为各国关注的重点，其中美国已将其限制扩散的军事技术，足见激光镭达在军事上的威慑力。

图6激光雷达

图7 激光雷达与电视摄像机的引导

3、5激光在其他方面取得的成果