激光技术课件

• • • • • • 激光测距 激光雷达 激光对潜通信 激光模拟武器 军用光纤陀螺 激光照明与激光夜视
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激光在军事上的应用
激光雷达测距仪
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激光在军事上的应用
激光雷达
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机载激光武器
美国小布什政府将激光武器用于其国家导弹防御系统中， 美国小布什政府将激光武器用于其国家导弹防御系统中，用来摧 毁助推阶段的敌方导弹。 毁助推阶段的敌方导弹。
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激光产业化 • 第三个重大发展方向，就是把已有的激光，为了 第三个重大发展方向，就是把已有的激光， 产业化应用，为了更大地发挥支撑作用， 产业化应用，为了更大地发挥支撑作用，向产业 化方向去发展，降低价格，批量生产，提高性能。 化方向去发展，降低价格，批量生产，提高性能。 • 值得指出的是大功率半导体激光器，它可以提高 值得指出的是大功率半导体激光器，它可以提高 大功率半导体激光器 效率， 提高到80%。第二个是它可以提高亮 效率，从50%提高到 提高到 。第二个是它可以提高亮 第三个是产业化 就是一致性， 产业化， 度。第三个是产业化，就是一致性，成批量的产 业化。 业化。
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激光产业主要聚集区
目前，全国激光市场销售主要为光通信器件、 目前，全国激光市场销售主要为光通信器件、激 光加工设备、激光器、激光医疗设备等。当前，武汉、 光加工设备、激光器、激光医疗设备等。当前，武汉、 广州、深圳、长春等地都建立起了光电子产业群 等地都建立起了光电子产业群,这 广州、深圳、长春等地都建立起了光电子产业群 这 无疑将给我国激光产业创造更大的发展空间。 无疑将给我国激光产业创造更大的发展空间。 国内激光器及设备生产市场主要分布在广东、 国内激光器及设备生产市场主要分布在广东、湖 北京、江苏、上海这几个省市。以光通讯、 北、北京、江苏、上海这几个省市。以光通讯、激光 等产业为主导的“武汉.中国光谷 中国光谷” 等产业为主导的“武汉 中国光谷”，拥有光电子信 息企业300多家，显现出强劲的发展势头。北京、上 多家， 息企业 多家 显现出强劲的发展势头。北京、 海以其特殊的地理位置，也推动了激光技术的发展。 海以其特殊的地理位置，也推动了激光技术的发展。 而广东作为改革开放的城市，近几年， 而广东作为改革开放的城市，近几年，设备需求的大 幅度提高也使得其激光企业增长飞速，深圳有大族激 幅度提高也使得其激光企业增长飞速，深圳有大族激 这类的上市企业。另外，陕西西安、四川成都， 光这类的上市企业。另外，陕西西安、四川成都，凭 借科研院所技术的产业化， 借科研院所技术的产业化，也有不少的激光企业纭纭 而生。 而生。
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测距、敌我识别、通信与制导
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激光核聚变
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激光核聚变的四个阶段
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激光驾束制导
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激光在光纤通信中的应用
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全球激光技术与产业的 发展现状与趋势
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激光技术全球发展现状
激光技术是二十世纪与原子能、 激光技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四大发明 之一。四十多年来， 之一。四十多年来，以激光器为基础的激光工业在全球发展势头迅 现在已经广泛的应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、 猛，现在已经广泛的应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、 军事、文化教育以及科研等各个领域， 军事、文化教育以及科研等各个领域，对国民经济及社会发展已经 做出了重要贡献，今后在国际竞争中的战略地位还将会进一步提升。 做出了重要贡献，今后在国际竞争中的战略地位还将会进一步提升。 发达国家为了在全球竞争环境中占据世界信息技术的制高点， 发达国家为了在全球竞争环境中占据世界信息技术的制高点，赢 得主动权，纷纷加紧实施激光产业发展计划，如美国的“ 得主动权，纷纷加紧实施激光产业发展计划，如美国的“激光核聚 变计划” 德国的“激光2001行动计划”，英国实施 “阿维尔计 行动计划” 变计划”，德国的“激光 行动计划 日本启动“激光研究五年计划” 这些项目的实施， 划”，日本启动“激光研究五年计划”等。这些项目的实施，有效 推动了全球激光产业进入高速发展阶段。 推动了全球激光产业进入高速发展阶段。 由于受美国光通信泡沫的影响， 年开始， 由于受美国光通信泡沫的影响，自2001年开始，全球激光产业的 年开始 形势比较严峻，特别是电讯和半导体业的低迷伤及到了激光、 形势比较严峻，特别是电讯和半导体业的低迷伤及到了激光、光器 光纤、成像和显示等行业的发展。 件、光纤、成像和显示等行业的发展。2001年，全球激光产业的销 年 售收入为56亿美元 而在2002年——2005年中，激光产业的销售收 亿美元， 年中， 售收入为 亿美元，而在 年 年中 入仅分别为：43亿、49亿、54亿美元。在2002年——2006年全球激 入仅分别为： 亿 亿 亿美元。 年 年全球激 亿美元 光产业销售收入呈现出迅猛增长的态势，销售收入依次为43亿 光产业销售收入呈现出迅猛增长的态势，销售收入依次为 亿、49 亿美元， 亿、54亿、55.8亿、59.8亿美元，2007年全球激光产业销售收入进一 亿 亿 亿美元 年全球激光产业销售收入进一 步增加到62亿美元 亿美元。 步增加到 亿美元。
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美研发的新型低能激光武器
在过去的十年中， 在过去的十年中，美国军方一直习惯性的认为美军需要的是能够立即融化 导弹外壳的高能量激光武器， 导弹外壳的高能量激光武器，但是美国陆军和空军通过研究发现低能量激 光武器也是一种非常有效的野战武器。在近些年的研究中，美国军方发现 光武器也是一种非常有效的野战武器。在近些年的研究中， 低能量激光武器能够有效的引爆来袭导弹的战斗部和安放在路边的炸弹。 低能量激光武器能够有效的引爆来袭导弹的战斗部和安放在路边的炸弹。 对此， 对此，美国国防部也已经进行了大量的试验以验证低能激光武器的作战效 能。
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激光技术的应用现状
激光在工业上的应用 激光在医学上的应用 激光在军事上的应用 激光在农业上的应用 激光在通信中的应用 激光在科研中的应用
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激光在工业上的应用
• 激光已经广泛应用于焊接、切割、打标、 激光已经广泛应用于焊接、切割、打标、 热处理、快速成型、涂敷和化学工业中。 热处理、快速成型、涂敷和化学工业中。
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2002－2006年的统计结果 － 年的统计结果
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我国激光产业的发展现状
全球激光市场的萎缩对中国激光市场虽然带来 了一定的影响， 了一定的影响，而整个中国的激光市场还是处于 一个稳定增长的局面。 一个稳定增长的局面。自1999年——2003年，中 年 年 国激光产品市场销售情况分别为： 国激光产品市场销售情况分别为：14.13亿、 亿 19.11亿、32.4亿、28.62亿、36.89亿人民币。在 亿人民币。 亿 亿 亿 亿人民币 整个中国的激光产业中， 整个中国的激光产业中，激光材料加工近几年的 发展势头强劲，且有很大的空间， 发展势头强劲，且有很大的空间，激光加工在中 国激光产业中占的比例也是日益重大。 国激光产业中占的比例也是日益重大。
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激光波长是可调控
其一是变频激光，其二是朝宽频段发展。长波， 其一是变频激光，其二是朝宽频段发展。长波， 现在已经做到了中红外波段，像亚毫米波， 现在已经做到了中红外波段，像亚毫米波，甚至 于毫米波。现在是朝两极方向发展。 于毫米波。现在是朝两极方向发展。现在长波研 究的热点是亚毫米波与远红外之间那一段， 究的热点是亚毫米波与远红外之间那一段，叫太 赫兹波。如果作为安检，一个人身上带着枪， 赫兹波。如果作为安检，一个人身上带着枪，你 看不见，通过激光一照就可以马上发现， 看不见，通过激光一照就可以马上发现，而且对 人也没有伤害。它还有很多很多的用途， 人也没有伤害。它还有很多很多的用途，也有很 多的发展。这是第二个发展方向， 多的发展。这是第二个发展方向，就是说波长可 以调。 以调。
基态
红宝石激光系统原理图
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激光的诞生
• 我国第一台固体红宝石激光器：1961年9月， 王之江 院士等，长春光机所。
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激光特点
单色性好： 指光强按频率的分布状况， 单色性好： 指光强按频率的分布状况，激光 的频谱宽度非常窄。 的频谱宽度非常窄。 相干性好：时间相干性和空间相干性都很好。 相干性好：时间相干性和空间相干性都很好。 方向性好：普通光向四面八方辐射， 方向性好：普通光向四面八方辐射，而激光 基本沿某一直线传播，激光束的发散角很小。 基本沿某一直线传播，激光束的发散角很小。 高亮度：在单位面积、 高亮度：在单位面积、单位立体角内的输出 功率特别大。 功率特别大。
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我国激光技术和产业的发展方向
中国科学院院士许祖彦漫谈激光(实录 中国科学院院士许祖彦漫谈激光 实录) 实录
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国家“十一五”计划当中， 国家“十一五”计划当中，列出四项高科技 项目作为国家重点扶持，其中之一就是激 项目作为国家重点扶持， 光技术。 光技术。 激光技术发展本身来说大体有这 样三个方向： 样三个方向： • 一个方向就是高功率，高亮度。就是提高 一个方向就是高功率，高亮度。 高功率 激光输出的功率。 激光输出的功率。 • 第二个发展方向，激光波长是可调控的。 第二个发展方向，激光波长是可调控的 波长是可调控的。 • 第三个重大发展方向，就是激光产业化。 第三个重大发展方向，就是激光产业化 激光产业化。
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一个方向就是高功率， 一个方向就是高功率，高亮度
固体激光做到万瓦了 同时可能会有一个基础问题： 固体激光做到万瓦了。同时可能会有一个基础问题：随 万瓦 着激光功率的提高，光束质量不会跟着提高， 着激光功率的提高，光束质量不会跟着提高，甚至于激光功 率提高到一定程度的时候，光束质量是下降的， 率提高到一定程度的时候，光束质量是下降的，这样就不能 保持激光的高亮度，这就是一个基本的问题。在这个方面也 保持激光的高亮度，这就是一个基本的问题。 开展了很多研究，就是怎样高功率和高光束质量同时达到。 开展了很多研究，就是怎样高功率和高光束质量同时达到。 这个问题发展出了一些新的激光技术。 这个问题发展出了一些新的激光技术。 过去固体激光是用闪光灯泵浦，泵浦光是宽带白色光源， 过去固体激光是用闪光灯泵浦，泵浦光是宽带白色光源， 激光介质只吸收里面的一部分光， 激光介质只吸收里面的一部分光，其他大部分光都去加热激 光介质了。半导体激光效率很高但光束质量差， 光介质了。半导体激光效率很高但光束质量差，后来随着它 的发展，就把这个激光器对准固体激光器吸收带作泵浦，固 的发展，就把这个激光器对准固体激光器吸收带作泵浦， 体激光一下子就从千瓦提高到了万瓦 提高了一个量级。 千瓦提高到了万瓦， 体激光一下子就从千瓦提高到了万瓦，提高了一个量级。即 便是这样，激光的散热面积还是有限，于是就发明了光纤激 便是这样，激光的散热面积还是有限，于是就发明了光纤激 光纤激光几米长，几十米长，几个微米那么大的孔径， 光，光纤激光几米长，几十米长，几个微米那么大的孔径， 这样散热面积就很大，光束质量也很好。 这样散热面积就很大，光束质量也很好。 这也是激光技术最主要的发展方向， 这也是激光技术最主要的发展方向，即为了解决光束质 量变坏、不能保持激光高亮度的矛盾而发明新技术。 量变坏、不能保持激光高亮度的矛盾而发明新技术。
激光打标
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激光在工业上的应用
用激光焊接汽车
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激光在工业上的应用
激光切割飞行员头盔
9ห้องสมุดไป่ตู้
激光在工业上的应用
激光熔覆航空发动机叶片
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激光在医学上的应用
现在已经用于手术治疗、肌肉组织焊接、牙科治疗、光镇痛和光针灸等。 现在已经用于手术治疗、肌肉组织焊接、牙科治疗、光镇痛和光针灸等。
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激光在军事上的应用
《激光技术》
桂林电子科技大学电子工程 与自动化学院
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绪 论
激光的诞生 激光特点 激光技术的应用现状 全球激光技术与产业的发展现状与趋势 激光技术》 《激光技术》课程的主要研究内容
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激光的诞生
• 世界上第一台红宝石激光器：1960年7月， 美国工程师 梅曼 在 加州 休斯研究室
高能级 非辐射跃迁 激光上 能级 泵浦光 激光
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信息产业科技发展“十一五” 信息产业科技发展“十一五” 规划 和2020年中长期规划纲要 年中长期规划纲要