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什么是激光与激光技术2

2012-05-10 00:156890

   30多年来,激光技术得到突飞猛进的发展,不仅研制了各个特色的多种多样的激光器,而且激光应用领域不断拓展,并形成了激光唱盘唱机、激光医疗、激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一系列新兴产业。激光技术的飞速发展,使其成为当今新技术革命的“带头技术”之一。 

    (二)各式各样的激光器 

    在光源中,实现能级粒子数反转是实现光放大的前提,也就是产生激光的先决条件。要实现粒子数反转,需借助外来光的力量,使大量原来处于低能级的粒子跃迁到高能级上去,这个过程我们称之为“激励”。 

    我们通常所说的激光器,就是使光源中的粒子受到激励而产生受激辐射跃迁,实现粒子数反转,然后通过受激辐射而产生光的放大的装置。激光器虽然多种多样,但使命都是通过激励和受激辐射而获得激光。因此基本组成通常均由激活介质(即被激励后能产生粒子数反转的工作物质)、激励装置(即能使激活介质发生粒子数反转的能源,泵浦源)和光谐振腔(即能使光束在其中反复振荡和被多次放大的两块平面反射镜)等三个部分组成。 

    经过30余年的发展,各国开发出实用的激光器已超过200种。种类繁多,特点各异,用途也各不相同。激光器有各种不同的分类方法:按工作物质来分有气体、玻璃、晶体、液体、半导体、准分子等激光器,还有化学激光器(靠化学反应而形成受激状态)和自由电子激光器等;按波长来分,覆盖的波长范围包括远红外、红外、可见光、紫外直到远紫外,最近还研制出X射线激光器和正在开发的γ射线光器;按激励方式不同,有光激励(光源或紫外光激励)、气体放电激励、化学反应激励、核反应激励等;按输出方式不同,有连续的、单脉冲的、连续脉冲的和超短脉冲的,等等;从功率输出的大小来看,其中连续的输出功率小至微瓦级,最大可达兆瓦级;脉冲输出的能量可从微焦耳至10万以上焦耳,脉冲宽度由毫秒级到皮秒级乃至飞秒级(1000万亿分之一)。 

    上述各式各样激光器的出现,主要是为了满足不同的应用目的。如激光加工和某些军用激光都要求高功率激光或高能量激光(即所谓强激光)。有的希望脉冲的时间尽量缩短,以从事某些特快过程的研究。有的还对提高光的单色性、改善输出光的模式、改善光斑的光强分布以及要求波长可调等提出了很高的要求,从而使激光器的探索深度和应用广度得到前所未有的发展。激光器的应用已渗透到各个领域,正在奇迹般地改变着我们的世界。  

    (三)蓬勃发展的激光应用 

    激光不仅是20世纪内人类最重大的发明之一,而且激光技术的应用已广泛深入到工业、农业、军事、医学乃至社会的各个方面,对人类社会的进步正在起着越来越重要的作用。 

    1、激光在信息领域的应用  

    半导体激光器和光纤放大器是光纤通信的两项关键技术。半导体激光器发出的激光不仅单色性和相干性好,而且光波频率比微波频率又高万倍,故以激光为传递信息的载体,用光纤做信息传递线路的光纤通信,不仅通信质量好、抗干扰能力强、保密性好,而且通信容量比微波通信要提高上万倍。一根比头发丝还细的光纤,就可以同时传输上万路电话或成千路电视节目,从而使通信真正成为通向千家万户的网络新时代。 


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