創造性地采用了柱面透鏡陣列與雙靶對接、多靶串聯、雙向放大和長距離多靶串聯空間限束等創新獨特的設計,建立了壹系列有效的靶和X射線鏡精確調整和焦線精確準直的技術手段。在中型申光ⅰ裝置上進行的類氖鍺系列實驗中,成功地獲得了增益飽和強度和方向性接近衍射極限的軟X射線激光輸出。然後,在較大的申光ⅱ裝置上創造性地采用焦線重疊方案,由預主脈沖激光驅動,獲得了波長在水窗口附近的類鎳離子軟X射線激光。在日本大阪大學激光工程研究所的gekko?設施中進行了兩輪合作實驗。成功推廣了均勻線聚焦和雙靶對接技術,獲得了高強度類鎳離子軟X射線激光輸出。
激光技術的應用
激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性,以切割、焊接、表面處理、打孔、微加工材料、識別物體為光源的技術。最傳統的應用領域是激光加工技術。激光技術是壹門涉及光、機、電、材料、檢測等多學科的綜合性技術。傳統上,其研究範圍壹般可分為:
激光加工系統。包括激光器、光導系統、加工機床、控制系統和檢測系統。
2.激光加工技術。包括切割、焊接、表面處理、鉆孔、劃線、標記、微調等加工技術。
激光焊接:汽車車身厚板、汽車零部件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件,以及各種不允許焊接汙染和變形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導體泵浦激光器。
激光切割:汽車行業、電腦、電氣櫃、木工刀具模具行業各種金屬零件及特殊材料的切割,圓鋸片、亞克力、彈簧墊圈、2mm以下電子零件的銅板、部分金屬網板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍鉛鋼板、磷青銅、膠木板、薄鋁合金、應時玻璃、矽橡膠、氧化鋁陶瓷板1mm以下。使用的激光器是YAG激光器和CO2激光器。
激光打標:廣泛應用於各種材料和幾乎所有行業。目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導體泵浦激光器。
激光打孔:激光打孔主要應用於航空航天、汽車制造、電子儀器、化工等行業。激光打孔的快速發展主要體現在打孔用YAG激光器的平均輸出功率從五年前的400w提高到800w,達到1000w,目前國內激光打孔比較成熟的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產以及鐘表儀器、飛機葉片、多層印刷電路板等行業的寶石軸承的生產。目前使用的激光器大部分是YAG激光器和CO2激光器,但也有壹些準分子激光器、同位素激光器和半導體泵浦激光器。
激光熱處理:廣泛應用於汽車行業,如氣缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零件的熱處理,以及航空航天、機床工業等機械行業。激光熱處理在我國的應用遠比國外廣泛。目前使用的激光器多為YAG激光器和CO2激光器。
激光快速成型:是將激光加工技術與計算機數控技術、柔性制造技術相結合而形成的。多用於模具和模型行業。目前使用的激光器多為YAG激光器和CO2激光器。
激光鍍膜:廣泛應用於航空航天、模具、機電行業。目前使用的激光器多為大功率YAG激光器和CO2激光器。
激光在醫學中的應用
應用於牙科的激光系統
根據激光在牙科應用中的不同功能,可以分為幾種不同的激光系統。區分激光的壹個重要特征是:光的波長對組織的作用不同。可見光和近紅外光譜的光吸收率低,穿透性強,能穿透牙齒組織的深部,如氬離子激光、二極管激光或Nd: YAG激光(如圖1)。而Er: YAG激光和CO激光的光穿透性較差,只能穿透牙齒組織約0.01mm。區別激光的第二個重要特征是激光的強度(即功率),比如診斷用的二極管激光,只有幾毫瓦,有時也可以用於激光顯示。
用於治療的激光通常是幾瓦的中等強度激光。激光對組織的作用還取決於激光脈沖發射的模式。激光典型的連續脈沖發射模式有:氬離子激光、二極管激光、CO2激光、激光;有Er: YAG激光器或許多Nd: YAG激光器以短脈沖方式發射。短脈沖激光的強度(即功率)可以達到1,000瓦以上。這些高強度、高光吸收的激光只適合去除硬組織。
激光在齲齒診斷中的應用
1.脫礦和淺齲
2.隱性齲齒
激光在治療中的應用
1.切割
2.填料聚合和凹坑處理
激光美容手術
(1)激光在美容行業的應用越來越廣泛。激光通過產生能量高、聚焦準確、具有壹定穿透力的單色光,作用於人體組織局部產生高熱,從而切除或破壞目標組織。不同波長的脈沖激光可以治療各種血管性皮膚病和色素沈著,如太田痣、鮮紅斑痣、雀斑、老年斑、毛細血管擴張、去紋身、洗眼線、洗眉、疤痕治療等。近年來,壹些新型激光儀器,如高能超脈沖CO2激光、鉺激光等,在除皺、脫皮換膚、打鼾治療、牙齒美白等方面取得了良好的效果,為激光外科開辟了越來越廣闊的領域。
(2)激光手術具有傳統手術無法比擬的優勢。首先,激光手術不需要住院,切口小,術中不出血,創傷輕,不留疤痕。比如傳統的手術方法治療眼袋,存在剝離範圍廣、術中出血多、術後愈合慢、易結疤等缺點。而應用高能超脈沖CO2激光治療眼袋,具有術中不出血、無需縫合、不影響正常工作、手術部位水腫輕、恢復快、不留疤痕等優點,是傳統手術無法比擬的。壹些因出血過多而無法進行的內鏡手術,可以用激光切割代替完成。(註:有壹定的適應範圍)
(3)激光在治療血管性皮膚病和色素沈著方面取得了顯著的效果。用脈沖染料激光治療鮮紅斑痣療效顯著,對周圍組織損傷小,幾乎不留疤痕。它的出現成為鮮紅斑痣治療史上的壹次革命,因為鮮紅斑痣治療史上,放射、冷凍、電灼、手術等方法疤痕發生率高,常出現色素脫失或沈積。血管性皮膚病的激光治療是含氧血紅蛋白對壹定波長激光的選擇性吸收,導致血管組織的高度破壞。具有較高的準確性和安全性,不會影響周圍的鄰近組織。所以激光治療毛細血管擴張也是有效的。
此外,由於可變脈沖激光的出現,去除不理想的紋身以及治療太田痣、老年斑等各種色素性皮膚病取得了重大突破。根據選擇性光熱效應理論(即不同波長的激光可選擇性作用於不同顏色的皮損),這種激光利用其強大的瞬時功率、高度集中的輻射能和色素選擇性、極短的脈寬,將激光能量集中於色素顆粒上,直接汽化、粉碎,通過淋巴組織排出體外,不影響周圍正常組織,因其療效確切、安全可靠、不留疤痕、痛苦小而深入人心。
(4)激光外科開創了醫療美容的新時代。高能超脈沖CO2激光脫皮換膚開辟了美容外科的新技術。它采用高能、超短脈沖激光,瞬間汽化老化受損的皮膚組織,不傷害周圍組織,治療過程中幾乎不出血,並能精確控制作用深度。其效果得到了國際醫學整形美容界的充分肯定,被譽為“開創醫學美容新時代”;此外,還有高能超脈沖CO2激光儀,治療眼袋、打鼾,甚至激光美白牙齒。以其安全準確的療效,簡單快捷的治療,在醫美領域創造了壹個又壹個奇跡。激光美容讓醫學美容向前邁進了壹大步,賦予了醫學美容更新的內涵。
激光冷卻
激光冷卻是利用激光與原子之間的相互作用來減緩原子的運動,從而獲得超低溫原子。早期這項重要技術的主要目的是精確測量各種原子參數,用於高分辨率激光光譜和超高精度量子頻標(原子鐘),但後來成為實現原子玻色-愛因斯坦凝聚的關鍵實驗方法。雖然早在20世紀初人們就註意到光對原子有輻射壓力,但直到激光發明後,才發展出利用光壓改變原子速度的技術。發現當原子在壹對頻率略低於原子躍遷能級差、傳播方向相反的激光束中運動時,由於多普勒效應,原子傾向於吸收與原子方向相反的光子,但吸收同方向傳播的光子的概率較小;被吸收的光子將自發地各向同性輻射。平均來說,兩束激光的凈效應是產生壹個與原子運動方向相反的阻尼力,從而減緩原子的運動(即降溫)。1985年,美國國家標準技術研究所的菲利普斯和斯坦福大學的朱棣文首先實現了激光冷卻原子的實驗,獲得了極低溫(24μK)的鈉氣體。他們進壹步利用壹束三維激光束形成磁光理論,將原子囚禁在空間的壹個小區域並冷卻,獲得了溫度更低的“光學粘膠”。從那以後,出現了許多新的激光冷卻方法。其中最著名的是“速度選擇相幹布居限制”和“拉曼冷卻”。前者是巴黎師範學院的克勞德·科恩-坦諾吉提出的,後者是朱·提出的。他們利用這項技術分別獲得了低於光子反沖極限的極低溫度。此後,人們發展了壹系列磁場和激光相結合的冷卻技術,包括偏振梯度冷卻、磁感應冷卻等。朱、科恩·達諾基和菲利普斯也獲得了1997諾貝爾物理學獎。激光冷卻有很多應用,如原子光學、原子刻蝕、原子鐘、光學晶格、光鑷、玻色-愛因斯坦凝聚、原子激光、高分辨率光譜、光與物質相互作用的基礎研究等。
激光光譜
激光光譜是壹種以激光為光源的光譜技術。與普通光源相比,激光光源具有單色性好、亮度高、方向性強、相幹性強等特點,是研究光與物質相互作用的理想光源,從而識別物質及其系統的結構、成分、狀態和變化。激光的出現大大提高了原有光譜技術的靈敏度和分辨率。由於獲得了極高強度和極窄脈寬的激光,使得觀察分子受激發後的多光子過程、非線性光化學過程和弛豫過程成為可能,並分別發展成為新的光譜技術。激光光譜學已經成為與物理、化學、生物和材料科學密切相關的研究領域。
激光傳感器
激光傳感器是壹種利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光器、激光探測器和測量電路組成。激光傳感器是壹種新型的測量儀器,具有非接觸式遠距離測量、速度快、精度高、測量範圍大、抗光電幹擾能力強等優點。
激光雷達
激光雷達是指利用激光作為輻射源的雷達。激光雷達是激光技術和雷達技術的結合。它由發射機、天線、接收機、跟蹤架和信息處理組成。發射器是各種類型的激光器,如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導體激光器和波長可調的固態激光器。天線是光學望遠鏡;接收器采用各種形式的光電探測器,如光電倍增管、半導體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多探測器器件等。激光雷達工作在兩種模式下:脈沖或連續波。檢測方法分為直接檢測和外差檢測。
激光束武器
激光武器是壹種定向能武器,利用定向激光束直接破壞或癱瘓目標。根據作戰目的不同,激光武器可分為戰術激光武器和戰略激光武器。武器系統主要由激光器、跟蹤、瞄準和發射裝置組成。目前常用的激光器有化學激光器、固體激光器和CO2激光器。激光武器具有攻擊速度快、轉向靈活、打擊準確、無電磁幹擾等優點,但也有易受天氣和環境影響的缺點。激光武器已有30多年的歷史,其關鍵技術也取得了突破。美國、俄羅斯、法國、以色列等國家已經成功地進行了各種激光射擊實驗。目前低能量激光武器已經投入使用,主要用於近距離幹擾和致盲光電傳感器,以及攻擊人眼和壹些增強型觀測設備;高能激光武器主要使用化學激光。按照目前的水平,預計在未來5-10年內在地面和空中平臺上部署使用,用於戰術防空、戰區反導和反衛星作戰。
激光武器的分類
不同功率密度、不同輸出波形、不同波長的激光,在與不同的靶材料相互作用時,會產生不同的破壞作用。使用激光作為“死光”武器,不能像激光加工那樣通過透鏡聚焦,但必須大大提高激光的輸出功率,在作戰中可以根據不同的需要選擇合適的激光。目前的激光器種類繁多,名稱各異,有占據壹整棟大樓、功率達萬億瓦的激光器,也有比人指甲還小、輸出功率只有幾毫瓦、用於光電通信的半導體激光器。按工作介質分,有固體激光器、液體激光器和分子、離子、準分子氣體激光器。同時根據其發射位置又可分為天基、陸基和艦載。車載型和機載型根據用途也可以分為戰術型和戰略型。
1.戰術激光武器
戰術激光戰以激光為能源,直接殺傷敵方人員,摧毀坦克、飛機等。和常規武器壹樣,打擊距離壹般可以達到20公裏。這種武器的主要代表是激光槍和激光炮,可以發射出強烈的激光束攻擊敵人。1978年3月,世界上第壹支激光槍在美國誕生。激光槍的樣式和普通步槍沒有太大區別,主要由激光器、激勵器、扳機、槍托四部分組成。目前國外有壹種紅寶石袖珍激光槍,外形大小和美國的派克鋼筆差不多。但它能在離人數米遠的地方燃燒衣服和皮肉,而且無聲無息,在不知不覺中致人死亡和死亡,還能使火藥在壹定距離內爆炸,使夜視儀、紅外線或激光測距儀等光電設備失效。還有7種重量略大於機槍的小型激光槍,可以穿透銅盔,在1500米的距離上灼傷皮膚和皮肉,致盲。
戰術激光武器的“剜眼”不僅會導致飛機失控、飛機被擊毀或機槍手喪失戰鬥能力,而且由於參戰的士兵不知道對方激光武器何時何地會出現,他們往往承受著沈重的心理壓力。所以激光武器具有常規武器不具備的威懾作用。1982英阿馬島戰爭期間,英國在航空母艦和各種護衛艦上安裝了激光致盲武器,導致多架阿根廷飛機失控、墜毀或誤入英國射擊網。
2.戰略激光武器
戰略激光武器可以攻擊數千公裏外的洲際導彈;它可以攻擊太空中的偵察衛星和通信衛星。比如1975,165438+10月,美國兩顆正在監視導彈發射井的偵察衛星被前蘇聯的陸基激光武器擊中,失明。因此,高基高能激光武器是奪取太空優勢的理想武器之壹,也是軍事強國花巨資激烈競爭的根本原因。據國外期刊報道,自20世紀70年代以來,美國和俄羅斯都以各種名義進行了數十次反衛星激光武器試驗。
目前,反戰略導彈激光武器的類型有化學激光、準分子激光、自由電子激光和光束調制激光。例如,自由電子激光器具有輸出功率高、光束質量好、轉換效率高、可調範圍寬等優點。但自由電子激光器體積龐大,只適合安裝在地面用於陸基激光武器。在戰鬥中,強烈的激光束首先擊中太空高軌道中的中斷鏡。中斷鏡將激光束反射到低軌道的作戰鏡上,然後作戰鏡將激光束瞄準目標實施攻擊。通過這兩種反射,設置在地面的自由電子激光武器可以攻擊從世界任何地方發射的戰略導彈。
高基高能激光武器是高能激光武器與航天器相結合的產物。當這種激光沿著太空軌道遊動時,壹旦發現對方目標就可以投入戰鬥。因為部署在太空,居高臨下,視野開闊,更是如虎添翼。實戰中可用於對對方空中目標實施雷電攻擊,從而摧毀對方的偵察衛星、預警衛星、通信衛星、氣象衛星,甚至摧毀對方處於助推上升階段的洲際導彈。
激光玻璃
激光玻璃是以玻璃為基礎的固體激光材料。它廣泛應用於各種類型的固體激光光學器件中,已成為高功率、高能量激光器的主要激光材料。
激光玻璃由基質玻璃和激活離子組成。激光玻璃的各種物理化學性質主要由基質玻璃決定,而其光譜性質主要由激活離子決定。但是基質玻璃和激活離子是相互作用的,所以激活離子對激光玻璃的物理化學性質有壹定的影響,而基質玻璃對其光譜性質的影響有時是相當重要的。
激光歷史
1958年,美國科學家羅曉和唐斯發現了壹個神奇的現象:當他們將內部燈泡發出的光照射在稀土晶體上時,晶體的分子會發出明亮的光,這些光會壹直聚集在壹起。根據這壹現象,他們提出了“激光原理”,即當壹種物質受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發時,就會產生這種無差別的強光——激光。他們為此找到了重要的文件。
肖洛和唐斯的研究成果發表後,各國科學家提出了各種實驗方案,但都沒有成功。1960 5月15日,美國加州休斯實驗室的科學家宣布,他獲得了波長為0.6943微米的激光,這是人類有史以來獲得的第壹束激光,也因此成為世界上第壹位將激光引入實用領域的科學家。
1960年7月7日,梅曼宣布了世界上第壹臺激光器的誕生。梅曼的計劃是用高強度閃光管來激發紅寶石晶體中的鉻原子,從而產生壹束相當集中的細長紅色光束,當它擊中某壹點時,可以達到比太陽表面更高的溫度。
前蘇聯科學家H.γ。巴索夫在1960年發明了半導體激光器。半導體激光器的結構通常由P層、N層和有源層組成,形成雙異質結。其特點是:體積小、耦合效率高、響應快、波長和尺寸與光纖尺寸相適應、可直接調制、相幹性好。
中國激光研究的新進展對軍事科學具有重要意義。
據中科院消息,通過中科院物理所王樹多研發團隊的努力,首次實現了大面積準分子激光能量的直接測量,有效測量直徑為100mm,是目前世界上熱釋電激光探測器尺寸最大的。與中國原子能科學研究院專家的合作和在國家實驗室的實驗表明,該系統在不同能量區(10-20J和100-200mJ)達到了預期的技術指標。
據介紹,激光聚變研究是壹個很有前景的能源發展課題,激光控制的熱核聚變反應必將給人類生活帶來新的轉折。激光聚變在軍事科學研究中也有重要意義。在激光聚變實驗中,特別是在間接驅動聚變研究中,人們追求高的X射線轉換效率、良好的輻射輸運環境和最佳的輻射驅動場,以產生強的輻射驅動場。在這些研究過程中,直接監測和研究準分子激光的能量是非常重要的。
研究結果表明,本項目的研發不僅具有不斷開拓已開發產品市場的實力,而且具有承接和開發國家正在開發的應用需求項目的能力。
“激光革命”意義重大
在現代社會中,信息的作用越來越重要。信息越快、越準、越豐富,主動權就越主動,成功的機會就越多。激光的出現引發了壹場信息革命。從VCD和DVD光盤到激光照排,激光的使用大大提高了效率,方便了人們保存和提取信息。“激光革命”意義重大。激光具有良好的空間控制和時間控制,對加工對象的材料、形狀、尺寸和加工環境有很大的自由度,特別適合自動化加工。激光加工系統與計算機數控技術相結合,可以形成高效的自動化加工設備,成為企業實施適時生產的關鍵技術,為優質、高效、低成本的加工生產開辟了廣闊的前景。目前,激光技術已經融入了我們的日常生活,在未來的歲月裏,激光將會給我們帶來更多的奇跡。
激光是壹種現代新型光源,具有方向性好、亮度高、單色性好等特點,應用廣泛,如激光測距、激光打孔切割、地震監測、激光手術、激光唱頭等。激光武器產生的獨特的燒蝕效應、沖擊波效應和輻射效應,在防空、反坦克、轟炸機等方面得到了廣泛的應用,並顯示出其神奇的威力。中國激光行業有兩家龍頭公司,南方的大族激光和北方的G科達(600986)。有意思的是,這兩只激光股票的發行量分別只有5468萬股和4953萬股,都是口袋大小,但G科大的股價並沒有大族激光那麽小,所以未來有很強的爆發潛力。g科達的主營業務是激光電子產品。公司與外資合作生產具有國際先進技術水平的激光頭及相關電子產品。公司安裝運營生產線24條,生產三大類型多型號激光頭,每年可加工各種激光頭4800萬件,成為國內最大的激光頭生產基地,與行業內的“激光大戶”相抗衡。G科達的控股子公司東營科盈激光電子有限公司從事電子激光頭、機芯及相關產品的生產和銷售。主導產品數字解碼激光頭廣泛應用於電腦、DVD播放機、遊戲機等高科技電子產品。目前主要客戶為LG電子、華碩電腦、建興電子等知名IT廠商。因為激光頭及其系列產品凝聚了光學、電子、精密機械、微型計算機、新材料、微加工等高新技術的精華,是最現代化的。
此外,G科達的母公司科達實業在G科達2005年年報中承諾,“青島低溫常壓液化石油氣儲運項目”建成後將註入上市公司,使G科達持有華東地區最大的液化石油氣基地項目,創造巨大的利潤增長點,因為液化石油氣是賣方市場,價格可能飆升,公司發展前景壹流。g科達和大族激光是國內激光電子的兩大巨頭,正在形成激光和液化石油氣建設項目兩大拳頭產業。尤其是液化石油氣項目註入後,公司業績將大幅增長。目前流通股份不足5000萬股,股價在資產凈值附近,離8.6元的發行價較遠,具有較好的投資炒作價值。近期主力大舉介入抄底,後市有望消失,值得密切關註。激光科學是20世紀60年代發展起來的壹門新興學科,是繼原子能、計算機、半導體技術之後的重大科技成就之壹。
激光速度學
激光測速是以特定的時間間隔對被測物體進行兩次測量。
獲取被測物體在該時間段內的移動距離,從而獲得被測物體的移動速度。
因此,激光測速具有以下特點:
1.由於激光束基本上是射線,估算的速度範圍與雷達測速的有效範圍相差甚遠,可以測到1000M以外;
2、測速精度高,誤差為
3.鑒於激光測速的原理,激光束必須對準垂直於激光束平面的反射點,而且由於被測車輛距離太遠,處於運動狀態,或者車體平面不大,激光測速的成功率低,難度大,特別是執勤民警,工作強度很大,容易疲勞。
4.鑒於激光測速儀的原理,激光測速儀不能用於運輸,只能在靜止狀態下使用;所以激光測速儀不能稱為“移動電子警察”。在靜止狀態下使用,駕駛員很容易發現有檢測,所以達不到預期目的。
5.它是昂貴的。現在正規渠道進口的激光測速儀(不包括分幅和控制部分)價格至少在1萬美元左右。