激光技术在多个领域的应用与研究进展

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1、激光技术在多个领域的应用与研究进展【摘要】自1960年第一台红宝石激光器问世以来，激光器和激光放大器的发展非常迅速。激光工作物质已包括晶体、玻璃、光纤、气体、半导体、液体及自由电子等数百种之多。激光器诞生后,以激光器为基础的激光技术得到了广泛的应用,对军事、经济、工农业产生了很大的影响,取得了很好的经济效益和社会效益。本文简单的列出了激光在在多个方面和领域的应用和激光现在的发展技术。随着激光技术的不断发展和成熟，必将对我们的生活生产和科技起到不可估量的作用。【关键词】激光技术激光应用激光进展激光通信激光医学激光工程一、引言激光原理发现和激光器的诞生是20世纪科

2、学技术的一项重大成就。是与原子能、半导体、算机齐名的四项重大发明之一。激光的发明,是光学发展并与其他科学技术领域紧密结合和相互渗透的产物。激光的出现不但引起了光学革命性的发展，冲击了整个物理学，并且对其它学科如化学、生物学和技术及应用学科如电机工程学、材料科学、通信、医学等都产生了巨大的影响。二、激光在通信领域的应用与研究进展激光通信依传输介质的不同，分为四种：光纤通信、大气通信、空间通信、水下通信。8激光器在通信领域的应用,发展了光纤通信业,光纤通信在军、民用方面都得到快速发展，它可工作在几十兆赫的短波、超短波波段，也可工作在微波波段一改过去通信容量有限的面

3、貌。基于MEMS技术的波长可调谐激光器被认为是光纤接入网的最佳选择【1】，因其具有快速、低功耗、大调节范围的优点，现已逐步得到国内各重要光通信研究机构的认同和追逐【2】。数字光纤通信用激光器代替模拟光纤通信用激光器，通过温度控制、预失真补偿电路等线性补偿方法，以及在输入端采用AGC、固定衰减器等动态范围补偿的方法，使数字光纤通信用激光器在线性度以及动态范围两方面得到很大的提高，达到模拟光纤通信用激光器的水平，可以应用于短波、超短波以及微波波段的模拟光纤通信中【3】。大气激光通信是以大气作为传输介质的通信，是激光出现后最先研制的一种通信方式。虽然大气的吸收、色散

4、使得利用激光在地面上通信具有某种界限，但是目前已利用气体激光器制造出能在良好气候的晚上传输信息达几百公里，在良好气候的白天传输信息达几十公里的设备。光通信不但可以传送电话，而且可以传送数据、传真、电视和可视电话等。现在研究工作主要集中在增大通信距离，提高全天候性能和传输速率以及实现移动通信等方面【4】。21世纪是光电技术突飞猛进的年代，大气激光通信技术势必将有较大的提高和发展，尤其是在电磁频谱复杂，电子干扰日益强烈的战场环境，光通信显得尤为重要。因此研究和发展激光通信，加大通信距离，实现全天候移动通信，是电子对抗和通信对抗的需要，也是未来发展的趋势之一。8自由

5、空间激光通信是利用激光作为载体在外空间进行高速率、大容量、高保密性能的空问通信。其中包括深空、同步轨道、低轨道、中轨道卫星问的光通信，有GEO(geosyn—chronousearthorbit，GEO)一GEO、GEO—LEO(10w—earthorbit，LEO)、LEO—LEO、LEO一地面等多种形式，同时还包括卫星与地面站之间的通信⋯。空间机群指挥也是空间光通信的军事应用目标。由于不受大气粒子的影响，又具有无损耗、无干扰、成本低、体积小、重量轻等优点，空间卫星光通信受到了相当的关注【5】。空间激光通信系统从功能上分为通信分系统和捕获、跟踪、对准(ATP

6、)分系统。通信分系统除实现高速率、高功率发射和宽带高灵敏度接收外，还将通信束散角以非常狭窄的光束发射(近衍射极限，一般为十几微弧度量级)。这是使空间激光通信具有远距离、轻小型、高速率通信能力的基础【6】。空间激光通信系统经过近20年的快速发展．系统中的诸多关键技术已经取得了突破。目前，国际上已经成功开展了多个链路的演示验证，但是距离实际T程应用尚有距离。一方面是其丁程性、成熟度、可靠性还需要进一步提高．另一方面是其通信速率尚没有充分发挥光通信的技术优势．还需要不断提高以满足现代信息化的需求。随着高新技术的发展，水下捕捞、探测、控制等的需要，逐渐形成了水下通信这

7、一个特殊的应用领域。由于海水对频率较高的电磁波的强吸收作用，电磁波在水中的能量衰减很严重，几乎无法穿过海水传播，以致造成了传统电波在水下通信应用中的无效性。激光器的发明和应用促进了光通信的发展，更为水下光通信带来了福音，因此对具有高数据传输速率、优良的保密性和抗干扰性的水下通信研究有重大的战略意义。美国在多次海上激光对潜通信试验的基础上，开展了星载对潜通信的全面论证，计划采用装有大功率固体激光器的离地面仅有几百千米的廉价、低轨道卫星，代替先前计划采用的地球同步卫星，以开展双工卫星-潜艇激光通信系统的研究【7】。8一、激光在医学领域的应用与研究进展激光是一方向性

8、强，单色性能好和能高度集中的相干光束，