激光的应用与发展

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1、激光的应用与发展　　摘要激光作为新生代光源，在各个行业都得到了广泛的应用和发展。本文从激光的产生出发，介绍了激光应用的现状，以及激光技术的发展趋势，同时还介绍了国内激光技术存在的一些问题，希望能对今后我国激光技术的发展提供相应的参考。　　【关键词】激光激光应用发展趋势　　1引言　　二十世纪能够和半导体、原子能、计算机技术相提并论的重大科学技术成果就是激光器的发明。从激光器诞生至今其发展速度令人惊叹，激光光源便成为了在人来的历史中的重大变革。激光专用名词英文组合名称为LightamplificationbyStimularedemissionofradiation，取英文首字母LASER。钱学森

2、院士于1964年提议将其取名为“激光”，而且能够反映出“受激辐射”中的科学含义，同时在国内的科学界认知程度相对较高并且沿用至今。　　2激光的历史　　伟大的科学家爱因斯坦于1917年第一次提出“受激辐射”概念，肖洛和汤斯是美国著名的科学家，特别在微波领域相对研究显著，他们所发表的“红外与光学激射器”一文中指出以“受激辐射”为主的发光的必要条件是“粒子数反转”；与此同时普罗霍罗夫和巴索夫是前苏联的科学家也发表一篇关于“实现三级粒子数反转和半导体激光器建议”的文章；1960年梅曼博士在美国加州一家飞机公司研究出了世界上首台红宝石激光器，并且成为了世界上的第一束激光，的之后在1964年由于前苏联这两位

3、科学家普罗霍罗夫和巴索夫为激光研制的贡献，获得了诺贝尔物理学奖。　　梅曼发明第一台激光器的几个月后，中国第一台红宝石激光器在中国科学院精密机械研究所诞生。这个中国第一与世界第一相比在结构设计上有新的改进。之后我国的激光技术飞速发展。　　我国激光技术自诞生至今发展非常迅速，在数量以及质量上都可以与国际水平相媲美。此项创新型的激光技术能够如此快速的发展并且位居世界前列，在我国近代史中非常少见。　　3激光器结构及其主要特性　　激光器主要由激光工作介质、激励源、谐振腔三部分构成，激光工作的介质：介质受到辐射的刺激而产生的激光，激光的产生需要有相对应的介质（比如：气体、固体、液体以及半导体）；刺激源：粒

4、子数会受到辐射刺激而反转，其中主要的方式有电、光、化学等激励的刺激等等；谐振腔：通过谐振腔将光进行放大，可以产生较高能量的激光。　　激光因为其具有独特的优异性而被广泛的应用：　　（1）激光具有较好的方向性，激光的发散角偏离轴线能够精确到毫米的弧度，而且激光具有较高的亮度，功率又是高度的集中，所以激光的亮度要比普通的光源高出上百万倍。　　（2）激光的单色性较好，激光的单色性能要优于普通的光源很多倍，普通的光源氦氖激光器谱线的宽度要比曾经的基准器氢灯相对高出6个数量级。最后，激光的相干性较好，在激光器中受激辐射的频率输出、传播方向、偏振都是全部相同的光子。　　4激光应用现状及发展趋势　　激光所具有

5、的独特的性能，使其在众多领域中被广泛应用，近些年随着激光技术的迅速发展期应用领域也在不断的扩展。在实际应用中，对于激光的特性的要求不是同时具有几个性能，多数都是要求其突出性能。　　4.1激光应用现状　　4.1.1激光测量　　根据激光所具有的方向性好和亮度高的特性，人们研制出了测量距离的仪器激光测距仪、激光准直仪以及激光雷达等。　　1965年用氦氖激光器作为光源的激光测距仪被研制出，其量程可以分为三类：短距离测程15km，同时按照测量规范将测距仪按测量精度划分为三个等级：I级：<5mm，II级：5-10mm，II1级：11-20mm。　　激光雷达是利用各种激光器构成的发射机，其测量的主体是运动中

6、的目标，可以通过激光雷达测量出被测物的三维的立体图像和运动速度等相关信息，对于发现隐藏的目标有很大帮助。所以可以通过使用激光雷达的这种特点对空气进行监测，比如大气的污染程度、掺杂的有毒物质，也可以通过对空气的温度、能见度、湿度、风俗等一些指标进行测量。我国的激光雷达技术被成功运用到对古长城的测绘中，2008年一座具有明清时期特征的山海关古城呈现在世人眼中就是利用此项技术修复的。　　激光准直仪在科学实验以及工业生产中起着重要作用，比如用于安装发动机主轴系统等精密工作。　　4.1.2激光在农业、林业、畜牧业中的应用　　利用激光的亮度较高的特性，能够使用在农作物的育种中，其中的原理为光的诱变，作物和

7、作物自?l突变的时间相对减少，刺激生物效应，同时可以选择相应的亮度对作物进行光照，不但可以提高产量还能培育新品种。　　国外相关人员研制出激光成像仪器，能够发出激光脉冲信号，并且对该信号返回时间进行记录。这种仪器安装在农用喷洒飞机上，脉冲信号能够自动扫描飞机下方的树木，农作物等，能有有效的避免飞机在喷洒药物时对空地上喷洒的浪费，据统计通过使用这种仪器可以节省40%的药物，同时也减少了环境污染。　　激