激光的应用与发展趋势
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激光的应用与发展趋势
摘
要：
激
光作为新能源代表，
在许多领域都有更广泛应用。
本文从激光在
当今
社会的地位谈起，
接着介绍激光在几大领域的应用现状，<
/p>
最后又分析了激光器以及全
球激光产业发展趋势。
关键词：
激光；激光产业；发展趋势
1.
激光在当今社会的地位
激光器的发明是
20
世纪中能与原子能、半导体
、计算机相提并论的重大科技成
就。
自诞生到现在得到了迅速发
展，
激光光源的出现是人工制造光源历史上的又一次
革命。
我国激光技术在起步阶段就发展迅速，
无论是数量还是质量都和当时
国际水平
接近。
一项创新性技术能够如此迅速地赶上世界先进行
列，
这在我国近代科技发展史
上并不多见。
能够将物理设想、
技术方案顺利地转化成实际激光器件，
主
要得力于长
春光机所多年来在技术光学、
精密机械方面的综合能
力和坚实基础。
一项新技术的开
发，没有足够技术支撑很难形成
气候
。
[
1
]
2.
激光的应用现状
2.1
激光在自然科学研究上应用
2.1.1
非线性光学反应
在熟悉的反射、折射、吸收等光现象中，反射光、折射光的强度与入射光的强度
< br>成正比，
这类现象称为线性光学现象。
如果强度除了与入
射光强度成正比外，
还与入
射光强调成二次方、
三次方乃至更高的方次，
这就属非线性光学效应。
这些
效应只有
在入射光足够大时才表现出来。
高功率激光器问世后，人们在激光与物质相互作用过程中观察到非线性光学现
象，如
频率变换，拉曼频移，自聚焦，布布里渊散射
2.1.2
用激光
固定原子
气态原子、分子处于永不停息运动中（速度接近
340 m/s
）
，且不断与其它原子，
[
2
]
等。
分子碰撞，要“捕获”操作它们十分不易。
< br>1997
年华裔科学家、美国斯坦福大学朱
棣文等人，<
/p>
首次采用激光束将原子数冷却到极低温度，
使其速度比通常做热运
动时降
低，达到“捕获”操作的目的。
具体做法是，
用六路俩俩成对的正交激光束，
用三个相互垂直
的方向射向同一点，
光束始终将原子推向这点，于是约
106<
/p>
个原子形成的小区，温度在
240
<
/p>
[
3
]
以下。<
/p>
这样使原子的速度减至
10 m/s
两级
。后来又制成抗重力的光
-
磁陷阱，使原子在约
1s
内从控制区坠落后被捕获。
此项技术在光谱学、原子钟、研究量子效应方面有着广阔的应用前景。
2.2
激光测距、激光雷达
利用激光的高亮度和极好的方向性，做成激光测距仪，激光雷达和激光准直仪。
< br>激光测距的原理与声波测距原理类似。
激光雷达与激光
测距的工作原理相似，
只是激光雷达对准的是运动目标或相对运
动目标。利用激光雷达又发展了远距离导弹跟踪和激光制导技术，这些在
1991
年海
湾战争中都已投入使用。
激光制导导弹，
头部有四个排成十字形的激光接收器
（四象
限探测仪）
。四个接收器收到的激光一样多，就按原来方向飞行；有一个接收器接受
的激光少了，
它就自动调整方向。
另一
类激光制导是用激光束照射打击目标，
经目标
反射的激光被导弹
上的接收器收到，引导导弹击中目标。
激光准直仪
[
4
]
起到导向作用，<
/p>
例如在矿井坑道的开挖过程中为挖掘机导向。
激光
准直仪还被用在安装发动机主轴系统等对方向性要求很高的工作中。
2.3
激光在工业应用
激光加工代表精密加工装备未来的发展方向，体现着一个国家的生产加工能力、
装备水平和竞争能力。
目前，
激光加工技术在各种仅金属与非
金属材料加工中的应用
非常广泛。
工
业激光器目前主要包括
CO
2
激光器<
/p>
[
5
]
、固体激
光器、半导体激光器等。这几
种激光器各具优点，如
CO
2
激光器的成本最低，固体激光器的光束质量好，半导体
激光器的出光效率高。
光纤激光器是未来新一代激
光技术的发展方向，
它具有常规固体激光器所不具备
的许多优点
。
然而激光器服务的机床企业非常谨慎，
终端用户对激光器本身
的印象远
不及对系统那么深刻。
1
在现代重工业中，如材料切割、
焊接、快速成型等过程中，激光技术体现出了优
越性。
激光可以
通过软件来控制轨迹。
激光加工属于非接触加工，
因此稳定性和
寿命
都比较好。
在当今半导体行业，
光科技术已成为半导体工业的“领头羊”
。激光器在线加工
已成
为不可或缺的一部分。例如激光调阻机可达到产能
70
万只
/
小时，芯片光刻已实
现
< br>65nm
的制程。
2.4
激光在医学应用
激光在医疗领域有着非常广泛的应用。
激光与生物体的作用产生多种效应，<
/p>
如热
效应、压力效应、光化效应、电磁效应。有时，这几种效应在
作用是同时存在。
激光类医疗器材产品被定义为：
为了手术、
治疗或医疗诊断目的而进行人体照射
的
那些种类的医疗器材产品。
激光医疗设备可分为激光治疗器、
激
光诊断仪器和激光
检测设备。
激光美
容、
激光切除肿瘤、
激光眼科手术、
激
光心肌血管再造等等都得到了迅速
发展。
在世界激光医疗市场，
中国已成为仅次于美国和日本的世界第
3
大激光医疗市
场。弱激光对生物组织有刺激、阵痛、消炎、扩张血管等作用，用弱激光
照射病灶，
有治疗效果。利用弱激光照射穴位。可以产生类似针灸的效果。低强度的
He-Ne
激
光血管内照射可以治疗脑梗塞
、颈椎病、冠心病等缺血性疾病
[
6
]
。
研究表明，紫光激光器对软组织治
疗有着很好的疗效，打破了
CO
2
激光
器最适
合治疗这类疾病的常规认识。
2.5
激光通信
激光通信主要是利用激光的单色性和方向性好的特点。
根据传输媒质的不同，
激
光通信可分为宇宙通信、大气通信、水下通信以及光纤通信。
目前在军事领域使用较为广泛的是大气通信。
大气激光通信保密性能好，
难以截
获和干扰。诺
·
格公司已完成卫星激光通信系统兼容性实验，
20
07
年进行下一阶段试
验，该系统能够为多种用户提供更强的通
信能力。
民用光纤通信的容量很大，
且成本低。
目前光纤通信蓬勃发展，
已成为重要的民
用领域之一。
2.6
激光与能源
2