激光應(yīng)用技術(shù)

1、激光應(yīng)用技術(shù)光纖常被用于傳光纖常被用于傳達(dá)電話、構(gòu)建網(wǎng)達(dá)電話、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，信號衰減小、信號衰減小、抗干擾能力高抗干擾能力高激光光譜、激光激光光譜、激光雷達(dá)、激光武器雷達(dá)、激光武器激光打標(biāo)、激光激光打標(biāo)、激光打孔、激光裁床、打孔、激光裁床、激光切割、激光激光切割、激光繡花繡花激光診斷、激光激光診斷、激光治療治療隨著科技的發(fā)展，激光已經(jīng)從一個遙隨著科技的發(fā)展，激光已經(jīng)從一個遙不可及的高科技產(chǎn)品步入人們的生活不可及的高科技產(chǎn)品步入人們的生活。激光的應(yīng)用非常廣泛，如用于科技。激光的應(yīng)用非常廣泛，如用于科技,醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué),工業(yè)工業(yè),通信等領(lǐng)域。我們熟知的通信等領(lǐng)域。我們熟知的有：光纖通信、有：光纖通信、 激

2、光切割、激光焊激光切割、激光焊接、激光武器、激光唱片、鐳射接、激光武器、激光唱片、鐳射治療治療等等Image Info www.wizdata,co,kr Note to customers : This image has been licensed to be used within this PowerPoint template only. You may not extract the image for any other use. 激光技術(shù)用于檢測工作主要是利用激光的優(yōu)異特性，將它作為光源，配以相應(yīng)的光電元件來實現(xiàn)的。 它具有精度高、測量范圍大、檢測時間短、非接觸式等優(yōu)點，常用于

3、測量長度、位移、速度、振動等參數(shù)。當(dāng)測定對象物受到激光照射時，激光的某些特性會發(fā)生變化，通過測定其響應(yīng)如強度、速度或種類等，就可以知道測定物的形狀、物理、化學(xué)特征，以及他們的變化量。響應(yīng)種類有：光、聲、熱，離子，中性粒子等生成物的釋放，以及反射光、透射光、散射光等的振幅、相位、頻率、偏振光方向以及傳播方向等的變化。半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用 一、軍事上的應(yīng)用 ）激光引信。半導(dǎo)體激光器是唯一能夠用于彈上引信的激光器。激光近炸引信能夠準(zhǔn)確地確定起爆點，并具有很好的抗電磁干擾能力，已在多種導(dǎo)彈和炸彈上使用。 ）激光制導(dǎo)。它使導(dǎo)彈在激光射束中飛行直至摧毀目標(biāo)。半導(dǎo)體激光制導(dǎo)已用于地-空導(dǎo)彈、空-空導(dǎo)彈、地-地

4、導(dǎo)彈等。 ）激光測距。主要用于反坦克武器以及航空、航天等領(lǐng)域。 ）激光雷達(dá)。高功率半導(dǎo)體激光器已用于激光雷達(dá)系統(tǒng)。小型激光雷達(dá)已用于常規(guī)兵器的自動目標(biāo)識別和瞄準(zhǔn)修正系統(tǒng)、機器人視覺系統(tǒng)和自主飛行器控制系統(tǒng)。 ）激光模擬。這是半導(dǎo)體激光器用于軍事訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的技術(shù)，通過調(diào)節(jié)射束的方位來達(dá)到模擬任何武器特征的目的，已經(jīng)成功地模擬了步槍、火炮等。）深海光通信。近年來成為研究熱點的藍(lán)、綠激光，在海水中損耗很小，可以打破深海光通信的“禁區(qū)”。 二、在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面的應(yīng)用：）光纖通信。光纖通信已經(jīng)成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。半導(dǎo)體激光器是光纖通信系統(tǒng)的唯一實用化的光源。 ）光盤存取。半導(dǎo)體激光已經(jīng)用于光盤存儲器

5、，其最大優(yōu)點是存儲信息量很大。采用藍(lán)、綠激光能夠大大提高光盤的存儲密度。 ）光譜分析。遠(yuǎn)紅外可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于環(huán)境氣體分析，監(jiān)測大氣污染、汽車尾氣等。 ）光信息處理。半導(dǎo)體激光器已用于光信息處理系統(tǒng)。表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，二維列陣是光并行處理系統(tǒng)的理想光源，可用于光計算和光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 ）激光微細(xì)加工。借助于Q開關(guān)產(chǎn)生的高能量超短光脈沖，對集成電路進(jìn)行切割、打孔等。 ）激光報警器。半導(dǎo)體法庭光報警器的用途甚廣，包括防盜竊案報警、水位報警、車距報警等。 ）激光機打印機。高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于激光打印機，采用藍(lán)、綠激光能夠大大提高打印速度和分辨率。 ）激光條碼掃描器。激光條碼掃描器已廣泛

6、用于商品的銷售以及圖書和檔案的管理。 ）抽運固體激光器。這是高功率半導(dǎo)體激光器的一個重要應(yīng)用，采用它來取代原來的氙燈，可以構(gòu)成全固態(tài)激光系統(tǒng)。 ）高清晰度激光電視。不久的將來，沒有陰極射線管的半導(dǎo)體激光電視機可以投放市場，它利用紅、藍(lán)、綠三色激光，估計其耗電量比現(xiàn)有的電視機低20%。 三、在醫(yī)療和生命科學(xué)研究方面的應(yīng)用：）激光手術(shù)治療。半導(dǎo)體激光已經(jīng)用于軟組織切除，組織接合、凝固和汽化。普通外科、整形外科、皮膚科、泌尿科、婦產(chǎn)科等，均廣泛地采用了這項技術(shù)。 ）激光動力學(xué)治療。將對腫瘤有親合性的光敏物質(zhì)有選擇地聚集于癌組織內(nèi)，通過半導(dǎo)體激光照射使癌組織產(chǎn)生活性氧，旨在使其壞死而對健康組織毫無損害

7、。 ）生命科學(xué)研究。使用半導(dǎo)體激光的“光鑷”，可以捕捉活細(xì)胞或染色體并移至任意位置，已經(jīng)用于促進(jìn)細(xì)胞合成、細(xì)胞相互作用等研究，還可以作為法醫(yī)取證的診斷技術(shù)。 基于偏振復(fù)用技術(shù)的半導(dǎo)體激光加工光纖耦合模塊(1中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所發(fā)光學(xué)及應(yīng)用重點實驗室，吉林長春130033；2中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3武漢工業(yè)學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院，湖北武漢430023)2013年與半導(dǎo)體激光Bar條相比，單管半導(dǎo)體激光器具有優(yōu)點：光束質(zhì)量好，壽命長等優(yōu)點，缺點：輸出功率小，故在激光加工等領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。為提高單管半導(dǎo)體激光器的輸出功率，提出了基于偏振復(fù)用技術(shù)對多個單管半導(dǎo)體激光器

8、進(jìn)行光纖耦合的方法：1、將16只808 nm單管半導(dǎo)體激光器分成兩個單元，通過空間合束將每個單元上的激光器發(fā)出的光合成一路；2、利用偏振復(fù)用技術(shù)將兩個單元發(fā)出的光束再次合束，通過自行設(shè)計的聚焦系統(tǒng)將合束后的光束耦合進(jìn)光纖實現(xiàn)光纖輸出，從而提高了半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的功率水平。 實驗原理 1、半導(dǎo)體激光器快軸方向的光束質(zhì)量較好，但是發(fā)散角很大，不利于單管半導(dǎo)體激光器在快軸方向的疊加，需要使用快軸準(zhǔn)直鏡(Fast AxisCollimator，F(xiàn)AC)對快軸發(fā)散角進(jìn)行壓縮2、光束準(zhǔn)直后慢軸的光束質(zhì)量比快軸差很多，因此需要通過在快軸方向疊加光束來使快慢軸方向BPP（光纖的光參數(shù)積）相等。在快軸疊

9、加了8只激光器的兩個準(zhǔn)直單元通過偏振合束棱鏡(Polarized Beam Splitter，PBS)進(jìn)行合束。3、如圖1，當(dāng)半導(dǎo)體激光光束以45。角入射到多層膜系上時，P偏振光束的透射率超過95，S偏振光束的反射率超過99，這樣就可以使兩束光分別透射和反射，進(jìn)而實現(xiàn)偏振合束。4、中選擇三片式球面鏡聚焦結(jié)構(gòu)。聚焦光斑更小，消球差效果好。 實驗顯示，當(dāng)工作電流為58 A時，通過芯徑為200“m、 數(shù) 值孔徑(NA)為02的光纖的輸出功率為67 w，耦合效率達(dá)到84。此模塊在功率和光束質(zhì)量方面滿足激光塑料焊接等應(yīng)用的要求。半導(dǎo)體激光器在超高速光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 2013(1華中科技大學(xué)，湖北武漢430

10、074；2武漢光迅科技股份有限公司，湖北武漢430205：3武漢郵電科研院。湖北武漢430074）由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)爆炸式增長，全球?qū)W(wǎng)絡(luò)寬帶的需求日益增加。因此，作為信息承載和傳輸?shù)墓饫w通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展呈現(xiàn)一個重要趨勢：即業(yè)界對超高速率、超大容量光纖通信系統(tǒng)的需求愈加急迫。窄線寬：DFB半導(dǎo)體激光器線寬與激光器腔長及輸出功率成反比。因此增加腔長及激光器工作時的輸出功率便成了兩種降低線寬的主要方式，（同時需抑制空間燒孔效應(yīng)，單片集成取樣光柵分布布拉格反射式(sGDBR)可調(diào)諧激光器由美國ucSB大學(xué)提出“”，采用兩個取樣周期稍有不同的光柵，利用游標(biāo)效應(yīng)進(jìn)行波長調(diào)節(jié)，調(diào)諧范圍可達(dá)40 nm以上。高速直接

11、調(diào)制:在城域網(wǎng)絡(luò)中，由于傳輸距離近，成本控制嚴(yán)格，因此要求半導(dǎo)體激光器芯片本身具備高速直接調(diào)制能力Emcore公司的窄線寬可調(diào)諧激光器是目前在100Gbs相干光通信中應(yīng)用最為廣泛的一款產(chǎn)品，它基于原Intel公司外腔可調(diào)諧激光器技術(shù)“”，如圖2所示。低成本可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器由于可調(diào)諧激光器屬于高端光電子器件，因此研制低成本的可調(diào)諧激光器一直是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的一個難點。在這方面一些韓國的研究者們進(jìn)行了較多的工作，并提出了多種WDMPON系統(tǒng)中低成本的激光器解決方案。Yoon等人提出一種基于超輻射激光管和平面布拉格反射器的外腔可調(diào)激光器已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)25 Gb/s的直接調(diào)制實驗，其基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了降低該器件的成本，采用了無制冷的芯片并將其放置于一個晶體管外形罐型封裝(To can)中，因此在整個激光器中就避免了熱電制冷器(TEc)的使用，而TEc正是可調(diào)激光器中成本較高的一個元件。1、在高