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激光的兲度百科

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激光的兲度百科


来自手机贴吧1楼2016-02-27 22:28回复
    1960年5月15日,美国加利福尼亚州休斯 实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为 0.6943微米的激光,这是人类有史以来获 得的第一束激光,梅曼因而也成为世界上 第一个将激光引入实用领域的科学家。
    1960年7月7日,西奥多·梅曼宣布世界上 第一台激光器诞生,梅曼的方案是,利用 一个高强闪光灯管,来激发红宝石。由于 红宝石其实在物理上只是一种掺有铬原子 的刚玉,所以当红宝石受到刺激时,就会 发出一种红光。在一块表面镀上反光镜的 红宝石的表面钻一个孔,使红光可以从这 个孔溢出,从而产生一条相当集中的纤细 红色光柱,当它射向某一点时,可使其达 到比太阳表面还高的温度。
    前苏联科学家尼古拉·巴索夫于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 形成双异质结的有源层构成。其特点是: 尺寸小、耦合效率高、响应速度快、波长 和尺寸与光纤尺寸适配、可直接调制、相 干性好。
    分类
    激光系统可分为连续波激光器和脉冲激光 器。
    大事年表
    1917年:爱因斯坦提出“受激发射”理论, 一个光子使得受激原子发出一个相同的光 子。
    1953年:美国物理学家Charles Townes 用微波实现了激光器的前身:微波受激发 射放大(英文首字母缩写maser)。
    1957年:Townes的博士生Gordon Gould 创造了“laser”这个单词,从理论上指出可 以用光激发原子,产生一束相干光束,之 后人们为其申请了专利,相关法律纠纷维 持了近30年。
    1960年:美国加州Hughes 实验室的 Theodore Maiman实现了第一束激光。
    1961年:激光首次在外科手术中用于杀 灭视网膜肿瘤。
    1962年:发明半导体二极管激光器,这 是今天小型商用激光器的支柱。
    1969年:激光用于遥感勘测,激光被射 向阿波罗11号放在月球表面的反射器, 测得的地月距离误差在几米范围内。
    1971年:激光进入艺术世界,用于舞台 光影效果,以及激光全息摄像。英国籍匈 牙利裔物理学家Dennis Gabor凭借对全息 摄像的研究获得诺贝尔奖。
    1974年:第一个超市条形码扫描器出 现。
    1975年:IBM投放第一台商用激光打印 机。
    1978年:飞利浦制造出第一台激光盘 (LD)播放机,不过价格很高。
    1982年:第一台紧凑碟片(CD)播放机 出现,第一部CD盘是美国歌手Billy Joel 在1978年的专辑52nd Street。
    激光
    1983年:里根总统发表了“星球大战”的演 讲,描绘了基于太空的激光武器。
    1988年:北美和欧洲间架设了第一根光 纤,用光脉冲来传输数据。
    1990年:激光用于制造业,包括集成电 路和汽车制造。
    1991年:第一次用激光治疗近视,海湾 战争中第一次用激光制导导弹。
    1996年:东芝推出数字多用途光盘 (DVD)播放器。
    2008年:法国神经外科学家使用广导纤 维激光和微创手术技术治疗了脑瘤。
    2010年:美国国家核安全管理局 (NNSA)表示,通过使用192束激光来 束缚核聚变的反应原料、氢的同位 素氘(质量数2)和氚(质量数3),解 决了核聚变的一个关键困难。
    2011年3月,研究人员研制的一种牵引波 激光器能够移动物体,未来有望能移动太 空飞船。
    2013年1月,科学家已经成功研制出可用 于医学检测的牵引光束。
    2014年6月5日美国航天局利用激光束把 一段时长37秒、名为“你好,世界!”的高 清视频,只用了3.5秒就成功传回,相当 于传输速率达到每秒50兆,而传统技术 下载需要至少10分钟。


    来自手机贴吧3楼2016-02-27 22:38
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      安全防护
      激光波长与眼睛伤害:在激光的伤害中, 以机体中眼睛的伤害最为严重。波长在可 见光和近红外光的激光,眼屈光介质的吸 收率较低,透射率高,而屈光介质的聚焦 能力(即聚光力)强。强度高的可见或近 红外光进入眼睛时可以透过人眼屈光介 质,聚积光于视网膜上。此时视网膜上的 激光能量密度及功率密度提高到几千甚至 几万倍,大量的光能在瞬间聚中于视网膜 上,致视网膜的感光细胞层温度迅速升 高,以至使感光细胞凝固变性坏死而失去 感光的作用。激光聚于感光细胞时产生过 热而引起的蛋白质凝固变性是不可逆的损 伤。一旦损伤以后就会造成眼睛的永久失 明。
      激光的波长不同对眼球作用的程度不同, 其后果也不同。远红外激光对眼睛的损害 主要以角膜为主,这是因为这类波长的激 光几乎全部被角膜吸收,所以角膜损伤最 重,主要引起角膜炎和结膜炎,患者感到 眼睛痛,异物样刺激、怕光、流眼泪、眼 球充血,视力下降等。发生远红外光损伤 时应遮住保护伤眼,防止感染发生,对症 处理。
      紫外激光对眼的损伤主要是角膜和晶状 体,此波段的紫外激光几乎全部被眼的晶 状体吸收,而中远以角膜吸收为主,因而 可致晶状体及角膜混浊。
      可见波长激光的警告标签分别为红绿蓝紫
      激光器通常都会标示有着安全等级编号的 激光警示标签:
      第1级 (Class I/1):通常是因为光束被完 全的封闭在内,例如在CD或DVD播放器 内。
      第2级 (Class II/2):在正常使用状况下是 安全的,这类设备通常功率低于1mW, 例如激光指示器。
      第3 a/R级 (Class IIIa/3R):功率通常会达 到5mW,注视这种光束几秒钟会对视网 膜造成立即的伤害。
      第3b/B级 (Class IIIb/3B):在暴露下会对 眼睛造成立即的损伤。
      第4级 (Class IV/4):激光会烧灼皮肤,即 使散射的激光光(200W以上)也会对眼 睛和皮肤造成伤害。利用激光的热能,可 以制造新型的烹饪工具。
      以上情况是指在激光直射眼睛的情况下所 发生的。如果间接观察激光,任何200W 以下的激光的丁达尔效应都不会对眼睛造 成影响。
      发展前景
      激光功率已不足以描述切割能力的大 小,亮度(Brightness)才是。亮度的定 义是“单位面积单位立体角的激光功率”。
      对比CO2激光器、碟片激光器和光纤激光 器,可以得出这样的结论:直到5千瓦, 以光纤激光的亮度最大,切割金属板最快 最厚的当属光纤激光。但实际上切割厚板 尚不如CO2激光,尽管碳钢对近红外的 1.07掺镱光纤激光的吸收率数倍于中红外 10.6的CO2激光,但10倍于光纤激光波长 的CO2激光之切缝比光纤的宽得多(一般 2mm),氧气易于吹入。 这就是CO2激 光46年来一直独占固体激光之鳌头的缘 由。第一,国产激光切割机的量产与自主 开发力度的加大,外国一线公司在华本土 化的生产,缩小了二者的产品差距与价格 差距。用户对国产机的认同度不断提高, 其在2010年国内市场的占比高达80%。
      第二,2010年我国千瓦以上大功率CO2 激光切割机销量达1000台,占全球市场 的20%-25%。上海团结普瑞玛、大族激 光、武汉法利莱、奔腾楚天等一线厂商都 有大幅的增长。最多一家竟占了国内市场 的30%。
      市场兴旺得力于扩大内需,但主要是这种 加工手段的魅力,特别在铁路钢铁、工程 机械、汽车造船、航空航天和军工等高端 市场的旺盛需求。
      2014年市场难料,但可深信一点,2013 年大起,2014年绝不会大落,作为制造 大国的中国,保有量不会低于10000台。 须知2000年前的10年我国的总量才280 台。
      第三,我国大功率激光切割装备的产业链 远未形成,尚无自主知识产权的新型大功 率激光器,无论激光器还是切割机的关键 元部件都得依赖进口。价昂的电容切割头 及作为耗材的光学镜片等的研发生产,迄 今都无人问津。成不了国内配套,进军海 外市场不过是梦想。唯有待到国产整机批 量出口之日,才是我国这一产业的形成之 时。
      第四,光纤激光是当前的热门话题。 ROFIN与TRUMPF分别收购NUFERN与 SPI公司发展光纤激光已三年,今春上 海慕尼黑激光展上,ROFIN展出了2KW光 纤激光器,但全球高功率光纤激光器市场 依然是IPG一统天下。继上年 SALVAGNINI与LASER PHOTONICS等公 司展出用其的光纤激光器之切割机后, 2010年11月在亚特兰大的FABTECH 与汉 诺威的EUROBLECH 展会上又推出愈来愈 多的光纤激光切割机。欣喜的是一批海归 博士矢志回国创业,创建了武汉锐科光纤 激光、西安炬光等公司,研发生产高功 率光纤激光器与二极管激光泵源,相信有 自主知识产权的4KW连续波光纤激光器不 久将会呈现在国人面前。
      发展前景
      激光的空间控制性和时间控制性很好,对 加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境 的自由度都很大,特别适用于自动化加 工,激光加工系统与计算机数控技术相结 合可构成高效自动化加工设备,已成为企 业实行适时生产的关键技术,为优质、高 效和低成本的加工生产开辟了广阔的前 景。透过将激光束集中在单分子上,ETH Zurich的科学家只用单个分子就产生激光 运作的基本条件──受激发射(stimulated emission)。由于在低温下,分子会增加 它们的外表面积(apparent surface area) 来跟光线互动,因此研究人员将分子冷却 到摄氏零下272度,也就是只比绝对零度 高1度两条光束瞄准单分子
      在受控制的模式下,利用一道激光束来让 单个分子进入量子态(controlled fashion),研究人员如此能明显的缩减或 是放大第二道激光束。这种运作模式与传 统的晶体管如出一辙;晶体管内的电位 (electrical potential)能用来调变第二个信 号。不过ETH Zurich并未透露其单分子的 化学方程式。由于其性能与散热效能的优 势,光子运算技术是科学家们长期追求的 目标;光子(photon)不仅发热比电子少, 也能达到高出相当多的数据传输速率。不 过光通讯技术却只能逐步地从长距离通 讯,进展到短距离通讯,再进入单系统 中。


      来自手机贴吧5楼2016-02-27 23:18
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        信息发送时,先转换成电信号,再由光调 制器将其调制在激光器产生的激光束上, 经光学天线发射出去。信息接收时,光学 接收天线将接收到的光信号聚焦后,送至 光检测器恢复成电信号,再还原为信息。 大气激光通信的容量大、保密性好,不受 电磁干扰。但激光在大气中传输时受雨、 雾、雪、霜等影响,衰耗要增大,故一般 用于边防、海岛、跨越江河等近距离通 信,以及大气层外的卫星间通信和深空通 信。
        早期的激光大气通信所用光源多数为二氧 化碳激光器、氦-氖激光器等。二氧化碳 激光器输出激光波长为10.6微米,此波长 正好处在大气信道传输的低损耗窗口,是 较为理想的通信光源。从70年代末到80 年代中期,由于在技术实现上难以解决好 全天候、高机动性、高灵活性、稳定性等 问题,激光大气通信的研究陷入低潮。
        1988年,巴西宣布研制成功一种便携式 半导体激光大气通信系统。这种通过激光 器联通线路的军用红外通信装置,其外形 如同一架双筒望远镜,在上面安装了激光 二极管和麦克风。使用时,一方将双筒镜 对准另一方即可实现通信,通信距离为1 千米,如果将光学天线固定下来,通信距 离可达15千米。1989年,美国成功地研 制出一种短距离、隐蔽式的大气激光通信 系统。1990年,美国试验了适用于特种 战争和低强度战争需要的紫外光波通信, 这种通信系统完全符合战术任务的要求, 通信距离为2~5千米;如果对光束进行适 当处理,通信距离可达5~10千米。
        90年代初,俄罗斯研制成功了大功率半 导体激光器,并开始了激光大气通信系统 技术的实用化研究。不久便推出了10千 米以内的半导体激光大气通信系统并在莫 斯科、瓦洛涅什、图拉等城市应用。在瓦 涅什河两岸相距4千米的两个电站之间, 架设起了半导体激光大气通信系统,该系 统可同时传输8路数字电话。在距离瓦洛 涅什城约200千米以及在距莫斯科不远的 地方,也开通了半导体激光大气通信系统 线路。
        随着半导体激光器的不断成熟、光学天线 制作技术的不断完善、信号压缩编码等技 术的合理使用,激光大气通信正重新焕发 出生机。
        激光测速
        激光测速是对被测物体进行两次有特定时 间间隔的激光测距,取得在该一时段内被 测物体的移动距离,从而得到该被测物体 的移动速度。因此,激光测速具有以下几 个特点:
        1、由于该激光光束基本为射线,估测速 距离相对于雷达测速有效距离远,可测 1000M外;
        2、测速精度高,误差<1公里;
        3、鉴于激光测速的原理,激光光束必须 要瞄准垂直与激光光束的平面反射点,又 由于被测车辆距离太远、且处于移动状 态,或者车体平面不大,而导致激光测速 成功率低、难度大,特别是执勤警员的工 作强度很大、很易疲劳;
        4、鉴于激光测速的原理,激光测速器不 可能具备在运 动中使用,只能在静止状 态下应用;因此,激光测速仪不能称之 为“流动电子警察”。在静止状态下使用 时,司机很容易发现有检测,因此达不到 预期目的;
        5、价格昂贵,2013年经过正规途径进口 的激光测速仪(不含取景和控制部分)价 格至少在一万美金左右。
        工业
        激光在工业上,也应用极为广泛,因为激 光在激光束聚焦在材料表面的时候能够使 材料熔化,使激光束与材料沿一定轨迹作 相对运动,从而形成一定形状的切缝。七 十年代后,为了改善和提高火焰切割的切 口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和 等离子切割。在工业生产中有一定的适用 范围。
        激光玻璃
        激光玻璃是一种以玻璃为基质的固体激光 材料。它广泛应用于各类型固体激光光器 中,并成为高功率和高能量激光器的主要 激光材料。
        激光玻璃由基质玻璃和激活离子两部分组 成。激光玻璃各种物理化学性质主要由基 质玻璃决定,而它的光谱性质则主要由激 活离子决定。但是基质玻璃与激活离子彼 此间互相作用,所以激活离子对激光玻璃 的物理化学性质有一定的影响,而基质玻 璃对它的光谱性质的影响有时还是相当重 要的。
        激光冷却
        激光冷却(laser cooling)利用激光和原 子的相互作用减速原子运动以获得超低温 原子的高新技术。这一重要技术早期的主 要目的是为了精确测量各种原子参数,用 于高分辨率激光光谱和超高精度的量子频 标(原子钟),后来却成为实现原子玻
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        来自手机贴吧8楼2016-02-27 23:26
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          剪贴板坏了,任务终止


          来自手机贴吧9楼2016-02-27 23:35
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