激光的优势
简介
激光的中文原名为“laser”和“laser”，是其文学名称LASER的音译，是受激发射光放大的英文单词首字母组成的缩写。意思是“受激辐射的光学放大”。
激光发电
如果原子或分子等微观粒子有一个高能级E2和一个低能级E1，E2和E1的粒子数密度为N2和N1，则有三个过程:自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁。受激发射跃迁产生的受激发射光与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向。所以同一相干辐射场激发的大量粒子的受激发射是相干的。受激发射跃迁和受激发射吸收跃迁的几率都与入射辐射场的单色能量密度成正比。当两个能级的统计权重相等时，两个过程的概率相等。在热平衡的情况下，N2 < N1，所以受激吸收跃迁占优势，光通过物质时通常会由于受激吸收而衰减。外界能量的激发可以破坏热平衡，使N2 > N1，称为粒子数反转态。在这种情况下，受激发射跃迁占主导地位。光通过长度为L的激光工作物质(活性物质)后，光强增加eGl倍。g是与(N2-N1)成正比的系数，称为增益系数，其大小也与激光工质的性质和光波频率有关。一种活性物质是激光放大器。
如果将一种被激活的物质放在由两个平行反射镜(至少有一个是部分透射的)组成的光学谐振腔中(图1)，高能级的粒子会自发向各个方向发射。其中，非轴向光波快速逸出谐振腔；而轴向传播的光波可以在腔内来回传播，在激光材料中传播时，光强不断增强。如果谐振腔内的单向小信号增益G0l大于单向损耗δ(G0为小信号增益系数)，则可产生自激振荡。原子的运动状态可以分为不同的能级。当原子从高能级跃迁到低能级时，会释放出相应能量的光子(所谓自发辐射)。同样，当一个光子入射到一个能级系统上并被其吸收时，会导致原子从低能级跃迁到高能级(所谓受激吸收)；然后，一些跳到高能级的原子会跳到低能级，释放光子(所谓的受激辐射)。这些运动不是孤立的，而是经常同时进行的。当我们创造一个条件，比如使用合适的介质，* * *腔和足够的外电场，受激辐射会被放大到大于受激吸收，那么一般情况下，光子会被发射出来，从而产生激光。
受激光辐射
什么是“受激辐射”？它是基于大科学家爱因斯坦在1916年提出的一个全新的理论。这个理论意味着在组成物质的原子中，有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上。当高能级的粒子被一个光子激发后，会从高能级跃迁(jump)到低能级。这时，它们会放射出与激发它们的光具有相同性质的光，并且在某种状态下，微弱的光也能激发出强光。这被称为“受激辐射的光学放大”，简称激光。激光有四个主要特点:高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。
高亮度激光
固态激光器的亮度可高达1011W/cm2sr。不仅如此，高亮度的激光束经过透镜聚焦后，可以在焦点附近产生上千度甚至上万度的高温，使得几乎所有材料的加工成为可能。
激光的高方向性
激光的高方向性使得有效传输长距离成为可能，同时可以保证非常高的功率密度用于聚焦，这两者都是激光加工的重要条件。
激光的高单色性
由于激光的高单色性，保证了光束能够准确聚焦在焦点上，获得高功率密度。
激光的高相干性
相干性主要描述光波各部分的相位关系。正是激光具有上述奇异的特性，所以在工业加工中得到了广泛的应用。
目前，激光已广泛应用于激光焊接、激光切割、激光打孔(包括斜孔、不规则孔、石膏孔、水松纸孔、钢板孔、包装印刷孔等)。)、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃雕刻、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光电路修复、激光布线技术、激光清洗等。
经过30多年的发展，现在激光几乎无处不在。已经应用于生活和科研的方方面面:激光针灸、激光切割、激光焊接、激光淬火、CD、激光测距仪、激光陀螺仪、激光矫直机、激光手术刀、激光炸弹、激光雷达、激光枪、激光炮等。在不久的将来，激光肯定会有更广泛的应用。
激光武器是一种定向能武器，利用定向激光束直接破坏或瘫痪目标。根据作战目的不同，激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器。武器系统主要由激光器、跟踪、瞄准和发射装置组成。目前常用的激光器有化学激光器、固体激光器和CO2激光器。激光武器具有攻击速度快、转向灵活、打击准确、无电磁干扰等优点，但也有易受天气和环境影响的缺点。激光武器已有30多年的历史，其关键技术也取得了突破。美国、俄罗斯、法国、以色列等国家已经成功地进行了各种激光射击实验。目前低能量激光武器已经投入使用，主要用于近距离干扰和致盲光电传感器，以及攻击人眼和一些增强型观测设备；高能激光武器主要使用化学激光。按照目前的水平，预计在未来5-10年内在地面和空中平台上部署使用，用于战术防空、战区反导和反卫星作战。
激光的其他特性
激光有很多特点:第一，激光是单色的，或者说是单频的。有些激光器可以同时产生不同频率的激光，但这些激光是相互隔离，分开使用的。其次，激光是相干光。相干光的特点是它的所有光波都是同步的，整束光就像一个“波列”。第三，激光是高度集中的，也就是说，它需要很长的距离来分散或会聚。
激光是20世纪60年代发明的一种光源。激光是英文“受激发射光放大”的缩写。激光有很多种，大小从几个足球场到一粒米或盐。气体激光器包括氦氖激光器和氩激光器；固态激光器包括红宝石激光器；半导体激光器有激光二极管，如CD播放机、DVD播放机和CD-r om中的激光二极管。每种激光器都有自己独特的产生激光的方法。
激光技术的应用
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性，以切割、焊接、表面处理、打孔、微加工材料、识别物体为光源的技术。最传统的应用领域是激光加工技术。激光技术是一门涉及光、机、电、材料、检测等多学科的综合性技术。传统上，其研究范围一般可分为:
激光加工系统。包括激光器、光导系统、加工机床、控制系统和检测系统。
2.激光加工技术。包括切割、焊接、表面处理、钻孔、划线、标记、微调等加工技术。
激光焊接:汽车车身厚板、汽车零部件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件，以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光切割:汽车行业、电脑、电气柜、木工刀具模具行业各种金属零件及特殊材料的切割，圆锯片、亚克力、弹簧垫圈、2mm以下电子零件的铜板、部分金属网板、钢管、镀锡铁板、镀铅钢板、磷青铜、胶木板、薄铝合金、应时玻璃、硅橡胶、氧化铝陶瓷板1mm以下。使用的激光器是YAG激光器和CO2激光器。
激光打标:广泛应用于各种材料和几乎所有行业。目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光打孔:激光打孔主要应用于航空航天、汽车制造、电子仪器、化工等行业。激光打孔的快速发展主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率从五年前的400w提高到800w，达到1000w，目前国内激光打孔比较成熟的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产以及钟表仪器、飞机叶片、多层印刷电路板等行业的宝石轴承的生产。目前使用的激光器大部分是YAG激光器和CO2激光器，但也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。
激光热处理:广泛应用于汽车行业，如气缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零件的热处理，以及航空航天、机床工业等机械行业。激光热处理在我国的应用远比国外广泛。目前使用的激光器多为YAG激光器和CO2激光器。
激光快速成型:是将激光加工技术与计算机数控技术、柔性制造技术相结合而形成的。多用于模具和模型行业。目前使用的激光器多为YAG激光器和CO2激光器。
激光镀膜:广泛应用于航空航天、模具、机电行业。目前使用的激光器多为大功率YAG激光器和CO2激光器。
激光在医学中的应用
应用于牙科的激光系统
根据激光在牙科应用中的不同功能，可以分为几种不同的激光系统。区分激光的一个重要特征是:光的波长对组织的作用不同。可见光和近红外光谱的光吸收率低，穿透性强，能穿透牙齿组织的深部，如氩离子激光、二极管激光或Nd: YAG激光(如图1)。而Er: YAG激光和CO激光的光穿透性较差，只能穿透牙齿组织约0.01mm。区别激光的第二个重要特征是激光的强度(即功率)，比如诊断用的二极管激光，只有几毫瓦，有时也可以用于激光显示。
用于治疗的激光通常是几瓦的中等强度激光。激光对组织的作用还取决于激光脉冲发射的方式。典型的连续脉冲发射方法是氩离子激光、二极管激光、CO2激光和激光。有Er: YAG激光器或许多Nd: YAG激光器以短脉冲方式发射。短脉冲激光的强度(即功率)可以达到1，000瓦以上。这些高强度、高光吸收的激光只适合去除硬组织。
激光在龋齿诊断中的应用
1.脱矿和浅龋
2.隐性龋齿
激光在治疗中的应用
1.切割
2.填料聚合和凹坑处理
激光束武器
激光武器是一种定向能武器，利用定向激光束直接破坏或瘫痪目标。根据作战目的不同，激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器。武器系统主要由激光器、跟踪、瞄准和发射装置组成。目前常用的激光器有化学激光器、固体激光器和CO2激光器。激光武器具有攻击速度快、转向灵活、打击准确、无电磁干扰等优点，但也有易受天气和环境影响的缺点。激光武器已有30多年的历史，其关键技术也取得了突破。美国、俄罗斯、法国、以色列等国家已经成功地进行了各种激光射击实验。目前低能量激光武器已经投入使用，主要用于近距离干扰和致盲光电传感器，以及攻击人眼和一些增强型观测设备；高能激光武器主要使用化学激光。按照目前的水平，预计在未来5-10年内在地面和空中平台上部署使用，用于战术防空、战区反导和反卫星作战。
激光历史
1958年，美国科学家罗晓和唐斯发现了一个神奇的现象:当他们将内部灯泡发出的光照射在稀土晶体上时，晶体的分子会发出明亮的光，这些光会一直聚集在一起。根据这一现象，他们提出了“激光原理”，即当一种物质受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时，就会产生这种无差别的强光——激光。他们为此找到了重要的文件。
肖洛和唐斯的研究成果发表后，各国科学家提出了各种实验方案，但都没有成功。1960 5月15日，美国加州休斯实验室的科学家宣布，他获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，也因此成为世界上第一位将激光引入实用领域的科学家。
1960年7月7日，梅曼宣布了世界上第一台激光器的诞生。梅曼的计划是用高强度闪光管来激发红宝石晶体中的铬原子，从而产生一束相当集中的细长红色光束，当它击中某一点时，可以达到比太阳表面更高的温度。
前苏联科学家H.γ。巴索夫在1960年发明了半导体激光器。半导体激光器的结构通常由P层、N层和有源层组成，形成双异质结。其特点是:体积小、耦合效率高、响应快、波长和尺寸与光纤尺寸相适应、可直接调制、相干性好。
中国激光研究的新进展对军事科学具有重要意义。
据中科院消息，通过中科院物理所王树多研发团队的努力，首次实现了大面积准分子激光能量的直接测量，有效测量直径为100mm，是目前世界上热释电激光探测器尺寸最大的。与中国原子能科学研究院专家的合作和在国家实验室的实验表明，该系统在不同能量区(10-20J和100-200mJ)达到了预期的技术指标。
据介绍，激光聚变研究是一个很有前景的能源发展课题，激光控制的热核聚变反应必将给人类生活带来新的转折。激光聚变在军事科学研究中也有重要意义。在激光聚变实验中，特别是在间接驱动聚变研究中，人们追求高的X射线转换效率、良好的辐射输运环境和最佳的辐射驱动场，以产生强的辐射驱动场。在这些研究过程中，直接监测和研究准分子激光的能量是非常重要的。
研究结果表明，本项目的研发不仅具有不断开拓已开发产品市场的实力，而且具有承接和开发国家正在开发的应用需求项目的能力。
“激光革命”意义重大
在现代社会中，信息的作用越来越重要。信息越快、越准、越丰富，主动权就越主动，成功的机会就越多。激光的出现引发了一场信息革命。从VCD和DVD光盘到激光照排，激光的使用大大提高了效率，方便了人们保存和提取信息。“激光革命”意义重大。激光具有良好的空间控制和时间控制，对加工对象的材料、形状、尺寸和加工环境有很大的自由度，特别适合自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合，可以形成高效的自动化加工设备，成为企业实施适时生产的关键技术，为优质、高效、低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前，激光技术已经融入了我们的日常生活，在未来的岁月里，激光将会给我们带来更多的奇迹。
激光是一种现代新型光源，具有方向性好、亮度高、单色性好等特点，应用广泛，如激光测距、激光打孔切割、地震监测、激光手术、激光唱头等。激光武器产生的独特的烧蚀效应、冲击波效应和辐射效应，在防空、反坦克、轰炸机等方面得到了广泛的应用，并显示出其神奇的威力。中国激光行业有两家龙头公司，南方的大族激光和北方的G科达(600986)。有意思的是，这两只激光股票的发行量分别只有5468万股和4953万股，都是口袋大小，但G科大的股价并没有大族激光那么小，所以未来有很强的爆发潜力。g科达的主营业务是激光电子产品。公司与外资合作生产具有国际先进技术水平的激光头及相关电子产品。公司安装运营生产线24条，生产三大类型多型号激光头，每年可加工各种激光头4800万件，成为国内最大的激光头生产基地，与行业内的“激光大户”相抗衡。G科达的控股子公司东营科盈激光电子有限公司从事电子激光头、机芯及相关产品的生产和销售。主导产品数字解码激光头广泛应用于电脑、DVD播放机、游戏机等高科技电子产品。目前主要客户为LG电子、华硕电脑、建兴电子等知名IT厂商。因为激光头及其系列产品凝聚了光学、电子、精密机械、微型计算机、新材料、微加工等高新技术的精华，是最现代化的。
此外，G科达的母公司科达实业在G科达2005年年报中承诺，“青岛低温常压液化石油气储运项目”建成后将注入上市公司，使G科达持有华东地区最大的液化石油气基地项目，创造巨大的利润增长点，因为液化石油气是卖方市场，价格可能飙升，公司发展前景一流。g科达和大族激光是国内激光电子的两大巨头，正在形成激光和液化石油气建设项目两大拳头产业。尤其是液化石油气项目注入后，公司业绩将大幅增长。目前流通股份不足5000万股，股价在资产净值附近，离8.6元的发行价较远，具有较好的投资炒作价值。近期主力大举介入抄底，后市有望消失，值得密切关注。激光科学是20世纪60年代发展起来的一门新兴学科，是继原子能、计算机、半导体技术之后的重大科技成就之一。
参考资料:
/view/2695.htm