激光原理及應(yīng)用課程論文 高朋 (1).doc

激光原理及應(yīng)用五十三區(qū)隊(duì) 高朋摘要:本文簡(jiǎn)要的闡述了一下激光的基本原理和組成，并在此基礎(chǔ)上從工業(yè)、信息、軍事等幾個(gè)重要領(lǐng)域簡(jiǎn)單的介紹了激光技術(shù)的重要應(yīng)用及發(fā)展前景。關(guān)鍵字：受激輻射 激光武器 激光技術(shù) 激光的最初中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞的頭一個(gè)字母組成的縮寫詞。意思是“受激輻射的光放大”。 什么叫做“受激輻射”？它基于偉大的科學(xué)家愛(ài)因斯坦在1916年提出了的一套全新的理論。這一理論是說(shuō)在組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級(jí)上，在高能級(jí)上的粒子受到某種光子的激發(fā)，會(huì)從高能級(jí)跳到（躍遷）到低能級(jí)上，這時(shí)將會(huì)輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象。這就叫做“受激輻射的光放大”，簡(jiǎn)稱激光。激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高單色性和高相干性。 激光的高亮度：固體激光器的亮度更可高達(dá)1011Wcm2Sr。不僅如此，具有高亮度的激光束經(jīng)透鏡聚焦后，能在焦點(diǎn)附近產(chǎn)生數(shù)千度乃至上萬(wàn)度的高溫，這就使其可能可加工幾乎所有的材料。激光的高方向性：激光的高方向性使其能在有效地傳遞較長(zhǎng)的距離的同時(shí)，還能保證聚焦得到極高的功率密度，這兩點(diǎn)都是激光加工的重要條件激光的高單色性：由于激光的單色性極高，從而保證了光束能精確地聚焦到焦點(diǎn)上，得到很高的功率密度。激光的高相干性：相干性主要描述光波各個(gè)部分的相位關(guān)系。正是激光具有如上所述的奇異特性因此在工業(yè)加工中得到了廣泛地應(yīng)用。 目前激光已廣泛應(yīng)用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、異孔、膏藥打孔、水松紙打孔、鋼板打孔、包裝印刷打孔等）、激光淬火、激光熱處理、激光打標(biāo)、玻璃內(nèi)雕、激光微調(diào)、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封裝、激光修復(fù)電路、激光布線技術(shù)、激光清洗等。 經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，激光現(xiàn)在幾乎是無(wú)處不在，它已經(jīng)被用在生活、科研的方方面面：激光針灸、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光測(cè)距儀、激光陀螺儀、激光鉛直儀、激光手術(shù)刀、激光炸彈、激光雷達(dá)、激光槍、激光炮，在不久的將來(lái)，激光肯定會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。 激光武器是一種利用定向發(fā)射的激光束直接毀傷目標(biāo)或使之失效的定向能武器。根據(jù)作戰(zhàn)用途的不同，激光武器可分為戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器兩大類。武器系統(tǒng)主要由激光器和跟蹤、瞄準(zhǔn)、發(fā)射裝置等部分組成，目前通常采用的激光器有化學(xué)激光器、固體激光器、CO2激光器等。激光武器具有攻擊速度快、轉(zhuǎn)向靈活、可實(shí)現(xiàn)精確打擊、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，但也存在易受天氣和環(huán)境影響等弱點(diǎn)。激光武器已有30多年的發(fā)展歷史，其關(guān)鍵技術(shù)也已取得突破，美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、以色列等國(guó)都成功進(jìn)行了各種激光打靶試驗(yàn)。目前低能激光武器已經(jīng)投入使用，主要用于干擾和致盲較近距離的光電傳感器，以及攻擊人眼和一些增強(qiáng)型觀測(cè)設(shè)備；高能激光武器主要采用化學(xué)激光器，按照現(xiàn)有的水平，今后510年內(nèi)可望在地面和空中平臺(tái)上部署使用，用于戰(zhàn)術(shù)防空、戰(zhàn)區(qū)反導(dǎo)和反衛(wèi)星作戰(zhàn)等。 激光的其它特性: 激光有很多特性：首先，激光是單色的，或者說(shuō)是單頻的。有一些激光器可以同時(shí)產(chǎn)生不同頻率的激光，但是這些激光是互相隔離的，使用時(shí)也是分開(kāi)的。其次，激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的，整束光就好像一個(gè)“波列”。再次，激光是高度集中的，也就是說(shuō)它要走很長(zhǎng)的一段距離才會(huì)出現(xiàn)分散或者收斂的現(xiàn)象。激光（LASER）是上實(shí)際60年代發(fā)明的一種光源。LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母縮寫。激光器有很多種，尺寸大至幾個(gè)足球場(chǎng)，小至一粒稻谷或鹽粒。氣體激光器有氦氖激光器和氬激光器；固體激光器有紅寶石激光器；半導(dǎo)體激光器有激光二極管，像CD機(jī)、DVD機(jī)和CD-ROM里的那些。每一種激光器都有自己獨(dú)特的產(chǎn)生激光的方法。激光技術(shù) 激光具有單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高等特點(diǎn)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的激光工作物質(zhì)有幾千種，波長(zhǎng)范圍從軟X射線到遠(yuǎn)紅外。 激光技術(shù)的核心是激光器，激光器的種類很多，可按工作物質(zhì)、激勵(lì)方式、運(yùn)轉(zhuǎn)方式、工作波長(zhǎng)等不同方法分類。根據(jù)不同的使用要求，采取一些專門的技術(shù)提高輸出激光的光束質(zhì)量和單項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，比較廣泛應(yīng)用的單元技術(shù)有共振腔設(shè)計(jì)與選模、倍頻、調(diào)諧、Q開(kāi)關(guān)、鎖模、穩(wěn)頻和放大技術(shù)等。為了滿足軍事應(yīng)用的需要，主要發(fā)展了以下5項(xiàng)激光技術(shù)：激光測(cè)距技術(shù)。它是在軍事上最先得到實(shí)際應(yīng)用的激光技術(shù)。20世紀(jì)60年代末，激光測(cè)距儀開(kāi)始裝備部隊(duì),現(xiàn)已研制生產(chǎn)出多種類型,大都采用釔鋁石榴石激光器，測(cè)距精度為5米左右。由于它能迅速準(zhǔn)確地測(cè)出目標(biāo)距離，廣泛用于偵察測(cè)量和武器火控系統(tǒng)。激光制導(dǎo)技術(shù)。激光制導(dǎo)武器精度高、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、不易受電磁干擾，在精確制導(dǎo)武器中占有重要地位。70年代初，美國(guó)研制的激光制導(dǎo)航空炸彈在越南戰(zhàn)場(chǎng)首次使用。80年代以來(lái)，激光制導(dǎo)導(dǎo)彈和激光制導(dǎo)炮彈的生產(chǎn)和裝備數(shù)量也日漸增多。激光通信技術(shù)。激光通信容量大、保密性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖通信已成為通信系統(tǒng)的發(fā)展重點(diǎn)。機(jī)載、星載的激光通信系統(tǒng)和對(duì)潛艇的激光通信系統(tǒng)也在研究發(fā)展中。強(qiáng)激光技術(shù)。用高功率激光器制成的戰(zhàn)術(shù)激光武器，可使人眼致盲和使光電探測(cè)器失效。利用高能激光束可能摧毀飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等軍事目標(biāo)。用于致盲、防空等的戰(zhàn)術(shù)激光武器，已接近實(shí)用階段。用于反衛(wèi)星、反洲際彈道導(dǎo)彈的戰(zhàn)略激光武器，尚處于探索階段。激光模擬訓(xùn)練技術(shù)。用激光模