激光有什么用途?
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時(shí)間:2024-08-17 09:33:47
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激光有什么用途?【專家解說】: 激光在許多領(lǐng)域有著廣泛的用途: 激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及
【專家解說】: 激光在許多領(lǐng)域有著廣泛的用途:
激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源,識(shí)別物體等的一門技術(shù),傳統(tǒng)應(yīng)用最大的領(lǐng)域?yàn)榧す饧庸ぜ夹g(shù)。激光技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù),傳統(tǒng)上看,它的研究范圍一般可分為:
1.激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。
2.激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微雕等各種加工工藝。
激光焊接:汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。2013年使用的激光器有YAG激光器,CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光切割:汽車行業(yè)、計(jì)算機(jī)、電氣機(jī)殼、木刀模業(yè)、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機(jī)件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光筆
激光筆:又稱為激光指示器、指星筆等,是把可見激光設(shè)計(jì)成便攜、手易握、激光模組(二極管)加工成的筆型發(fā)射器。常見的激光筆有紅光(650-660nm, 635nm)、綠光(515-520nm, 532nm)、藍(lán)光(445-450nm)和藍(lán)紫光(405nm)等,功率通常以毫瓦為單位。通常在會(huì)報(bào)、教學(xué)、導(dǎo)賞人員都會(huì)使用它來投映一個(gè)光點(diǎn)或一條光線指向物體,但激光會(huì)傷害到眼睛,任何情況下都不應(yīng)該讓激光直射眼睛。[5]
激光治療:可以用于手術(shù)開刀,減輕痛苦,減少感染。
激光打標(biāo):在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用,2013年使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光打孔:激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展,主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由2008年的400w提高到了800w至1000w。國(guó)內(nèi)2013年比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機(jī)葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。2013年使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主,也有一些準(zhǔn)分激光器、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光熱處理:在汽車工業(yè)中應(yīng)用廣泛,如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理,同時(shí)在航空航天、機(jī)床行業(yè)和其它機(jī)械行業(yè)也應(yīng)用廣泛。我國(guó)的激光熱處理應(yīng)用遠(yuǎn)比國(guó)外廣泛得多。2013年使用的激光器多以YAG激光器,CO2激光器為主。
激光快速成型:將激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成。多用于模具和模型行業(yè)。2013年使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。
激光涂敷:在航空航天、模具及機(jī)電行業(yè)應(yīng)用廣泛。2013年使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。
激光成像:利用激光束掃描物體,將反射光束反射回來,得到的排布順序不同而成像。用圖像落差來反映所成的像。激光成像具有超視距的探測(cè)能力,可用于衛(wèi)星激光掃描成像,未來用于遙感測(cè)繪等科技領(lǐng)域。
醫(yī)學(xué)
激光在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要分三類:激光生命科學(xué)研究、激光診斷、激光治療,其中激光治療又分為:激光手術(shù)治療、弱激光生物刺激作用的非手術(shù)治療和激光的光動(dòng)力治療。
應(yīng)用于牙科的激光系統(tǒng)依據(jù)激光在牙科應(yīng)用的不同作用,分為幾種不同的激光系統(tǒng)。區(qū)別激光的重要特征之一是:光的波長(zhǎng),不同波長(zhǎng)的激光對(duì)組織的作用不同,在可見光及近紅外光譜范圍的光線,吸光性低,穿透性強(qiáng),可以穿透到牙體組織較深的部位,例如氬離子激光、二極管激光或Nd:YAG激光(如圖1)。而Er:YAG激光和CO,激光的光線穿透性差,僅能穿透牙體組織約0.01毫米。區(qū)別激光的重要特征之二是:激光的強(qiáng)度(即功率),如在診斷學(xué)中應(yīng)用的二極管激光,其強(qiáng)度僅為幾個(gè)毫瓦特,它有時(shí)也可用在激光顯示器上。
用于治療的激光,通常是幾個(gè)瓦特中等強(qiáng)度的激光。激光對(duì)組織的作用,還取決于激光脈沖的發(fā)射方式,以典型的連續(xù)脈沖發(fā)射方式的激光有:氬離子激光、二極管激光、CO2,激光;以短脈沖方式發(fā)射的激光有:Er:YAG激光或許多Nd:YAG激光,短脈沖式的激光的強(qiáng)度(即功率)可以達(dá)到1,000瓦特或更高,這些強(qiáng)度高、吸光性也高的激光,只適用于清除硬組織。
激光美容
?。?)激光在美容界的用途越來越廣泛。色素沉著,如太田痣、鮮紅斑痣、雀斑、老年斑、毛細(xì)血管擴(kuò)張等,以及去紋身、洗眼線、洗眉、治療瘢痕等;而2013年以前一些新型的激光儀,高能超脈沖CO2激光,鉺激光進(jìn)行除皺、磨皮換膚、治療打鼾,美白牙齒等等,取得了良好的療效,為激光外科開辟越來越廣闊的領(lǐng)域。
?。?)激光手術(shù)有傳統(tǒng)手術(shù)無法比擬的優(yōu)越性。首先激光手術(shù)不需要住院治療,手術(shù)切口小,術(shù)中不出血,創(chuàng)傷輕,無瘢痕。例如:眼袋的治療傳統(tǒng)手術(shù)法存在著由于剝離范圍廣、術(shù)中出血多,術(shù)后愈合慢,易形成瘢痕等缺點(diǎn),而應(yīng)用高能超脈沖CO2激光儀治療眼袋,則以它術(shù)中不出血,不需縫合,不影響正常工作,手術(shù)部位水腫輕,恢復(fù)快,無瘢痕等優(yōu)點(diǎn),令傳統(tǒng)手術(shù)無法比擬。而一些由于出血多而無法進(jìn)行的內(nèi)窺鏡手術(shù),則可由激光切割代替完成。(注:有一定的適應(yīng)范圍)
?。?)激光在血管性皮膚病以及色素沉著的治療中成效卓越。使用脈沖染料激光治療鮮紅斑痣,療效顯著,對(duì)周圍組織損傷小,幾乎不落疤。它的出現(xiàn),成為鮮紅斑痣治療史上的一次革命,因?yàn)轷r紅斑痣治療史上,放射、冷凍、電灼、手術(shù)等方法,其瘢痕發(fā)生率均高,并常出現(xiàn)色素脫失或沉著。激光治療血管性皮膚病是利用含氧血紅蛋白對(duì)一定波長(zhǎng)的激光選擇性的吸收,而導(dǎo)致血管組織的高度破壞,其具有高度精確性與安全性,不會(huì)影響周圍鄰近組織。因此,激光治療毛細(xì)血管擴(kuò)張也是療效顯著。
此外,由于可變脈沖激光等相繼問世,使得不滿意紋身的去除,以及各類色素性皮膚病如太田痣,老年斑等的治療得到了重大突破。這類激光根據(jù)選擇性光熱效應(yīng)理論,(即不同波長(zhǎng)的激光可選擇性地作用于不同顏色的皮膚損害),利用其強(qiáng)大的瞬間功率,高度集中的輻射能量及色素選擇性,極短的脈寬,使激光能量集中作用于色素顆粒、將其直接汽化、擊碎,通過淋巴組織排出體外,而不影響周圍正常組織,并且以其療效確切,安全可靠,無瘢痕,痛苦小而深入人心。
?。?)激光外科開創(chuàng)了醫(yī)學(xué)美容的新紀(jì)元。高能超脈沖CO2激光磨皮換膚術(shù)開拓了美容外科的新技術(shù)。它利用高能量,極短脈沖的激光,使老化、損傷的皮膚組織瞬間被汽化,不傷及周圍組織,治療過程中幾乎不出血,并可精確的控制作用深度。其效果得到國(guó)際醫(yī)學(xué)整形美容界充分肯定,被譽(yù)為“開創(chuàng)了醫(yī)學(xué)美容新紀(jì)元”;此外,更有高能超脈沖CO2激光儀治療眼袋、打鼾、甚至激光美白牙齒等,以其安全精確的療效,簡(jiǎn)便快捷的治療在醫(yī)學(xué)美容界創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。激光美容使得醫(yī)學(xué)美容向前邁進(jìn)了一大步,并且賦予醫(yī)學(xué)美容更新的內(nèi)涵。
激光去除面部黑痣
激光去黑痣的原理就在于將激光在瞬間爆發(fā)出的巨大能量置于色素組織中,把色素打碎并分解,使其可以被巨噬細(xì)胞吞并掉,而后會(huì)隨著淋巴循環(huán)系統(tǒng)排出體外,由此達(dá)到將色素去去掉的目的。
激光去痣可以適用的痣的類型很多,比如包括上面提到的三種色素痣、太田痣、鮮紅斑痣等,療效都很明顯,并且不容易留疤,風(fēng)險(xiǎn)性小。用二氧化碳激光亦能去黑痣。
激光治療近視
提示以下情況的患者不適合接受激光治療:
第一. 眼部活動(dòng)性炎癥及病變;第二. 眼周化膿性病灶;第三. 已確診的圓錐角膜;第四. 嚴(yán)重干眼癥,伴有系統(tǒng)性干燥綜合征;第五. 中央角膜厚度低于450μm;第六. 嚴(yán)重的眼附屬器病變:眼瞼缺損、變形、慢性淚囊炎等;第七. 全身結(jié)締組織病及嚴(yán)重自身免疫性疾病,如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化。
相對(duì)禁忌證
1.超高度近視伴后鞏膜葡萄腫者;2. 初次手術(shù)前角膜中央平均曲率低于39D或高于47D應(yīng)慎重;3. 暗光下瞳孔直徑大于7mm;4. 對(duì)側(cè)眼為法定盲眼;5. 2年內(nèi)曾患單純皰疹性角膜炎;6. 輕度白內(nèi)障;7. 有視網(wǎng)膜脫離及黃斑出血病史;8. 輕度干眼癥;9. 輕度瞼裂閉合不全;10. 可疑青光眼患者;11. 月經(jīng)期及妊娠期;12. 瘢痕體質(zhì);13. 糖尿??;14. 感冒發(fā)燒等身體不適;15. 癲癇;16. 焦慮癥、抑郁癥以及對(duì)手術(shù)期望過高者。
激光除皺
激光除皺是通過電腦控制的、低能量的二氧化碳激光,能準(zhǔn)確地控制汽化皮膚表層的深度,完成分層汽化、無碳化的面部除皺護(hù)膚技術(shù)。激光用于消除皺紋的技術(shù),是激光技術(shù)應(yīng)用于臨床以后,并幾經(jīng)改進(jìn)、完善與不斷更新后的結(jié)果。
原理:皺紋產(chǎn)生的主要原因是皮膚膠原減少,真皮層變薄。運(yùn)用最新激光-射頻聯(lián)合技術(shù)照射皮膚,可使真皮層增厚、減少皺紋,其原理是:刺激受損的膠原層,產(chǎn)生新的膠原質(zhì),從而填平因膠原減少而出現(xiàn)褶皺的皮膚;加熱真皮組織層,利用人體自身修復(fù)機(jī)能刺激組織再生重建,使真皮層增厚。
合理設(shè)計(jì)的激光可以通過皮膚中的黑色素、血紅蛋白,尤其是水吸收激光釋放的能量,并產(chǎn)生光熱效應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為熱量,從而激活真皮中成纖維細(xì)胞等各種基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生新生的膠原蛋白、彈性蛋白以及各種細(xì)胞間基質(zhì),并發(fā)生組織重構(gòu),就象是給慵懶的皮膚做運(yùn)動(dòng)一樣,使其通過鍛煉而重新煥發(fā)年輕活力。數(shù)次治療之后的皮膚含水量及彈性增加,質(zhì)地改善,細(xì)小皺紋減少。
適應(yīng)癥:1、原發(fā)性癥狀:[3]口周皺紋、眶周皺紋、萎縮性(凹陷性)疤痕、良性皮膚贅生物(腫瘤);2、皮膚粗糙、毛孔粗大、細(xì)小皺紋等皮膚老化表現(xiàn)以及炎性痤瘡或痤瘡后瘢痕等。
高能超脈沖激光能夠把周圍組織的熱損傷降到最低程度。微小皺紋和凹陷疤痕也可進(jìn)行精確磨削。超脈沖激光能避免以往機(jī)械磨皮法、化學(xué)剝脫術(shù)出血多,飛濺的血液、組織細(xì)屑可使病毒在病人與病人間、病人與醫(yī)務(wù)人員間傳播等不足,通過氣化病變組織來徹底消除皮膚損害,并使正常皮膚的熱損傷極小,這一過程的作用時(shí)間快于使周圍的正常組織也被加熱的所需時(shí)間,具有磨皮去皺的功能。
軍事
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,2013年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)。2013年低能激光武器已經(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5—10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。
激光武器特點(diǎn)高度集束的激光,能量也非常集中。舉例說;在日常生活中我們認(rèn)為太陽是非常亮的,但一臺(tái)巨脈沖紅寶石激光器發(fā)出的激光卻比太陽還亮200億倍。當(dāng)然,激光比太陽還亮,并不是因?yàn)樗目偰芰勘忍栠€大,而是由于它的能量非常集中。例如,紅寶石激光器發(fā)出的激光射束,能穿透一張1/3厘米厚的鋼板,但總能量卻不足以煮熟一個(gè)雞蛋。
激光作為武器,有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先,它可以用光速飛行,每秒30萬公里,任何武器都沒有這樣高的速度。它一旦瞄準(zhǔn),幾乎不要什么時(shí)間就立刻擊中目標(biāo),用不著考慮提前量。另外,它可以在極小的面積上、在極短的時(shí)間里集中超過核武器100萬倍的能量,還能很靈活地改變方向,沒有任何發(fā)射性污染。激光武器分為三類:一是致盲型。(激光劍)前面我們講過的機(jī)載致盲武器,就屬于這一類。二是近距離戰(zhàn)術(shù)型,可用來擊落導(dǎo)彈和飛機(jī)。1978年美國(guó)進(jìn)行的用激光打陶式反坦克導(dǎo)彈的試驗(yàn),就是用的這類武器。還有科幻電影中,通過對(duì)激光武器的形變,產(chǎn)生的激光盾翼三是遠(yuǎn)距離戰(zhàn)略型。這類的研制困難最大,但一旦成功,作用也最大,它可以反衛(wèi)星、反洲際彈道導(dǎo)彈,成為最先進(jìn)的防御武器。
激光怎樣擊毀目標(biāo)呢?科學(xué)家們認(rèn)為有兩個(gè)方面:一是穿孔,二是層裂。所謂穿孔,就是高功率密度的激光束使靶材表面急劇熔化,進(jìn)而汽化蒸發(fā),汽化物質(zhì)向外噴射,反沖力形成沖擊波,在靶材上穿一個(gè)孔。所謂層裂,就是靶材表面吸收激光能量后,原子被電離,形成等離體“云”?!霸啤毕蛲馀蛎泧娚湫纬蓱?yīng)力波向深處傳播。應(yīng)力波的反射造成靶材被拉斷,形成“層裂”破壞。除此以外,等離子體“云”還能輻射紫外線或X光,破壞目標(biāo)結(jié)構(gòu)和電子元件。 激光武器作用的面積很小,但破壞在目標(biāo)的關(guān)鍵部位上,可造成目標(biāo)的毀滅性破壞。這和驚天動(dòng)地的核武器相比,完全是兩種風(fēng)格。
激光武器的分類:不同功率密度,不同輸出波形,不同波長(zhǎng)的激光,在與不同目標(biāo)材料相互作用時(shí),會(huì)產(chǎn)生不同的殺傷破壞效應(yīng)。用激光作為“死光”武器,不能像在激光加工中那樣借助于透鏡聚焦,而必須大大提高激光器的輸出功率,作戰(zhàn)時(shí)可根據(jù)不同的需要選擇適當(dāng)?shù)募す馄鳌?013年時(shí),激光器的種類繁多,名稱各異,有體積整整占據(jù)一幢大樓、功率為上萬億瓦、用于引發(fā)核聚變的激光器,也有比人的指甲還小、輸出功率僅有幾毫瓦、用于光電通信的半導(dǎo)體激光器。按工作介質(zhì)區(qū)分,目前有固體激光器、液體激光器和分子型、離子型、準(zhǔn)分子型的氣體激光器等。同時(shí),按其發(fā)射位置可分為天基、陸基、艦載、車載和機(jī)載等類型,按其用途還可分為戰(zhàn)術(shù)型和戰(zhàn)略型兩類。
1.戰(zhàn)術(shù)激光武器
戰(zhàn)術(shù)激光武器是利用激光作為能量,是像常規(guī)武器那樣直接殺傷敵方人員、擊毀坦克、飛機(jī)等,打擊距離一般可達(dá)20公里。這種武器的主要代表有激光槍和激光炮,它們能夠發(fā)出很強(qiáng)的激光束來打擊敵人。1978年3月,世界上的第一支激光槍在美國(guó)誕生。激光槍的樣式與普通步槍沒有太大區(qū)別,主要由四大部分組成:激光器、激勵(lì)器、擊發(fā)器和槍托。2013年,國(guó)外已有一種紅寶石袖珍式激光槍,外形和大小與美國(guó)的派克鋼筆相當(dāng)。但它能在距人幾米之外燒毀衣服、燒穿皮肉,且無聲響,在不知不覺中致人死命,并可在一定的距離內(nèi),使火藥爆炸,使夜視儀、紅外或激光測(cè)距儀等光電設(shè)備失效。還有7種稍大重量與機(jī)槍相仿的小巧激光槍,能擊穿銅盔,在1500米的距離上燒傷皮肉、致瞎眼睛等。 戰(zhàn)術(shù)激光武器的"挖眼術(shù)"不但能造成飛機(jī)失控、機(jī)毀人亡,或使炮手喪失戰(zhàn)斗能力,而且由于參戰(zhàn)士兵不知對(duì)方激光武器會(huì)在何時(shí)何地出現(xiàn),常常受到沉重的心理壓力。因此,激光武器又具有常規(guī)武器所不具備的威懾作用。1982年英阿馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中,英國(guó)在航空母艦和各類護(hù)衛(wèi)艦上就安裝有激光致盲武器,曾使阿根廷的多架飛機(jī)失控、墜毀或誤入英軍的射擊火網(wǎng)。
2.戰(zhàn)略激光武器
戰(zhàn)略激光武器可攻擊數(shù)千公里之外的洲際導(dǎo)彈;可攻擊太空中的偵察衛(wèi)星和通信衛(wèi)星等。例如,1975年11月,美國(guó)的兩顆監(jiān)視導(dǎo)彈發(fā)射井的偵察衛(wèi)星在飛抵西伯利亞上空時(shí),被前蘇聯(lián)的“反衛(wèi)星”陸基激光武器擊中,并變成“瞎子”。因此,高基高能激光武器是奪取宇宙空間優(yōu)勢(shì)的理想武器之一,也是軍事大國(guó)不惜耗費(fèi)巨資進(jìn)行激烈爭(zhēng)奪的根本原因。據(jù)外刊透露,自70年代以來,美俄兩國(guó)都分別以多種名義進(jìn)行了數(shù)十次反衛(wèi)星激光武器的試驗(yàn)。 2013年,反戰(zhàn)略導(dǎo)彈激光武器的研制種類有化學(xué)激光器、準(zhǔn)分子激光器、自由電子激光器和調(diào)射線激光器。例如:自由電子激光器具有輸出功率大、光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高、可調(diào)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。但是,自由電子激光器體積龐大,只適宜安裝在地面上,供陸基激光武器使用。作戰(zhàn)時(shí),強(qiáng)激光束首先射到處于空間高軌道上的中斷反射鏡。中斷反射鏡將激光束反射到處于低軌道的作戰(zhàn)反射鏡,作戰(zhàn)反射鏡再使激光束瞄準(zhǔn)目標(biāo),實(shí)施攻擊。通過這樣的兩次反射,設(shè)置在地面的自由電子激光武器,就可攻擊從世界上任何地方發(fā)射的戰(zhàn)略導(dǎo)彈。 高基高能激光武器是高能激光武器與航天器相結(jié)合的產(chǎn)物。當(dāng)這種激光器沿著空間軌道游弋時(shí),一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)方目標(biāo),即可投入戰(zhàn)斗。由于它部署在宇宙空間,居高臨下,視野廣闊,更是如虎添翼。在實(shí)際戰(zhàn)斗中,可用它對(duì)對(duì)方的空中目標(biāo)實(shí)施閃電般的攻擊,以摧毀對(duì)方的偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星,甚至能將對(duì)方的洲際導(dǎo)彈摧毀在助推的上升階段。
3.激光動(dòng)力推進(jìn)器
既然太陽不足以推動(dòng)恒星際太空飛船,于是有科學(xué)家提出了激光動(dòng)力推進(jìn)器技術(shù),利用一束強(qiáng)大的激光讓物體飛行。
激光雷達(dá)(laser radar)是指用激光器作為輻射源的雷達(dá)。激光雷達(dá)是激光技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 。由發(fā)射機(jī) 、天線 、接收機(jī) 、跟蹤架及信息處理等部分組成。發(fā)射機(jī)是各種形式的激光器,如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導(dǎo)體激光器及波長(zhǎng)可調(diào)諧的固體激光器等;天線是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡;接收機(jī)采用各種形式的光電探測(cè)器,如光電倍增管、半導(dǎo)體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測(cè)器件等。激光雷達(dá)采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式,探測(cè)方法分直接探測(cè)與外差探測(cè)。
通信
激光通信,是激光在大氣空間傳輸?shù)囊环N通信方式。激光大氣通信的發(fā)送設(shè)備主要由激光器(光源)、光調(diào)制器、光學(xué)發(fā)射天線(透鏡)等組成;接收設(shè)備主要由光學(xué)接收天線、光檢測(cè)器等組成。
隨著半導(dǎo)體激光器的不斷成熟、光學(xué)天線制作技術(shù)的不斷完善、信號(hào)壓縮編碼等技術(shù)的合理使用,激光大氣通信正重新煥發(fā)出生機(jī)。
激光測(cè)速
激光測(cè)速是對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行兩次有特定時(shí)間間隔的激光測(cè)距,取得在該一時(shí)段內(nèi)被測(cè)物體的移動(dòng)距離,從而得到該被測(cè)物體的移動(dòng)速度。
工業(yè)
激光在工業(yè)上,也應(yīng)用極為廣泛,因?yàn)榧す庠诩す馐劢乖诓牧媳砻娴臅r(shí)候能夠使材料熔化,使激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而形成一定形狀的切縫。七十年代后,為了改善和提高火焰切割的切口質(zhì)量,又推廣了氧乙烷精密火焰切割和等離子切割。在工業(yè)生產(chǎn)中有一定的適用范圍。
激光玻璃
激光玻璃是一種以玻璃為基質(zhì)的固體激光材料。它廣泛應(yīng)用于各類型固體激光光器中,并成為高功率和高能量激光器的主要激光材料。
激光玻璃由基質(zhì)玻璃和激活離子兩部分組成。激光玻璃各種物理化學(xué)性質(zhì)主要由基質(zhì)玻璃決定,而它的光譜性質(zhì)則主要由激活離子決定。但是基質(zhì)玻璃與激活離子彼此間互相作用,所以激活離子對(duì)激光玻璃的物理化學(xué)性質(zhì)有一定的影響,而基質(zhì)玻璃對(duì)它的光譜性質(zhì)的影響有時(shí)還是相當(dāng)重要的。
激光冷卻
激光冷卻(laser cooling)利用激光和原子的相互作用減速原子運(yùn)動(dòng)以獲得超低溫原子的高新技術(shù)。這一重要技術(shù)早期的主要目的是為了精確測(cè)量各種原子參數(shù),用于高分辨率激光光譜和超高精度的量子頻標(biāo)(原子鐘),后來卻成為實(shí)現(xiàn)原子玻色-愛因斯坦凝聚的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)方法。激光冷卻有許多應(yīng)用,如:原子光學(xué)、原子刻蝕、原子鐘、光學(xué)晶格、光鑷子、玻色-愛因斯坦凝聚、原子激光、高分辨率光譜以及光和物質(zhì)的相互作用的基礎(chǔ)研究等等。
激光光譜
光譜(laser spectra)以激光為光源的光譜技術(shù)。與普通光源相比,激光光源具有單色性好、亮度高、方向性強(qiáng)和相干性強(qiáng)等特點(diǎn),是用來研究光與物質(zhì)的相互作用,從而辨認(rèn)物質(zhì)及其所在體系的結(jié)構(gòu)、組成、狀態(tài)及其變化的理想光源。激光的出現(xiàn)使原有的光譜技術(shù)在靈敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能獲得強(qiáng)度極高、脈沖寬度極窄的激光,對(duì)多光子過程、非線性光化學(xué)過程以及分子被激發(fā)后的弛豫過程的觀察成為可能,并分別發(fā)展成為新的光譜技術(shù)。激光光譜學(xué)已成為與物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)及材料科學(xué)等密切相關(guān)的研究領(lǐng)域。
激光傳感器
激光傳感器(laser transducer)利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表,它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強(qiáng)等。激光是最準(zhǔn)的尺。
激光測(cè)云儀
利用激光在大氣層中的衰減來判斷云層。具體的是當(dāng)激光在大氣層中傳越時(shí),由于發(fā)射的能量與接收的能量之間有能量差,利用能量的衰減度與云層的水分子的含量多少來判斷云層結(jié)構(gòu)和距離的儀器。
核聚變
我國(guó)著名物理學(xué)家王淦昌院士1964年就提出了激光核聚變的初步理論,從而使我國(guó)在這一領(lǐng)域的科研工作走在當(dāng)時(shí)世界各國(guó)的前列。1974年,我國(guó)采用一路激光驅(qū)動(dòng)聚氘乙烯靶發(fā)生核反應(yīng),并觀察到氘氘反應(yīng)產(chǎn)生的中子。此外,著名理論物理學(xué)家于敏院士在20世紀(jì)70年代中期就提出了激光通過入射口、打進(jìn)重金屬外殼包圍的空腔、以 X光輻射驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)激光核聚變的概念。1986年,我國(guó)激光核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“神光”研制成功。
參考資料:http://baike.baidu.com/subview/2695/16128024.html#7
激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源,識(shí)別物體等的一門技術(shù),傳統(tǒng)應(yīng)用最大的領(lǐng)域?yàn)榧す饧庸ぜ夹g(shù)。激光技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù),傳統(tǒng)上看,它的研究范圍一般可分為:
1.激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。
2.激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微雕等各種加工工藝。
激光焊接:汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。2013年使用的激光器有YAG激光器,CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光切割:汽車行業(yè)、計(jì)算機(jī)、電氣機(jī)殼、木刀模業(yè)、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機(jī)件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光筆
激光筆:又稱為激光指示器、指星筆等,是把可見激光設(shè)計(jì)成便攜、手易握、激光模組(二極管)加工成的筆型發(fā)射器。常見的激光筆有紅光(650-660nm, 635nm)、綠光(515-520nm, 532nm)、藍(lán)光(445-450nm)和藍(lán)紫光(405nm)等,功率通常以毫瓦為單位。通常在會(huì)報(bào)、教學(xué)、導(dǎo)賞人員都會(huì)使用它來投映一個(gè)光點(diǎn)或一條光線指向物體,但激光會(huì)傷害到眼睛,任何情況下都不應(yīng)該讓激光直射眼睛。[5]
激光治療:可以用于手術(shù)開刀,減輕痛苦,減少感染。
激光打標(biāo):在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用,2013年使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光打孔:激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展,主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由2008年的400w提高到了800w至1000w。國(guó)內(nèi)2013年比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機(jī)葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。2013年使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主,也有一些準(zhǔn)分激光器、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
激光熱處理:在汽車工業(yè)中應(yīng)用廣泛,如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理,同時(shí)在航空航天、機(jī)床行業(yè)和其它機(jī)械行業(yè)也應(yīng)用廣泛。我國(guó)的激光熱處理應(yīng)用遠(yuǎn)比國(guó)外廣泛得多。2013年使用的激光器多以YAG激光器,CO2激光器為主。
激光快速成型:將激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成。多用于模具和模型行業(yè)。2013年使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。
激光涂敷:在航空航天、模具及機(jī)電行業(yè)應(yīng)用廣泛。2013年使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。
激光成像:利用激光束掃描物體,將反射光束反射回來,得到的排布順序不同而成像。用圖像落差來反映所成的像。激光成像具有超視距的探測(cè)能力,可用于衛(wèi)星激光掃描成像,未來用于遙感測(cè)繪等科技領(lǐng)域。
醫(yī)學(xué)
激光在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要分三類:激光生命科學(xué)研究、激光診斷、激光治療,其中激光治療又分為:激光手術(shù)治療、弱激光生物刺激作用的非手術(shù)治療和激光的光動(dòng)力治療。
應(yīng)用于牙科的激光系統(tǒng)依據(jù)激光在牙科應(yīng)用的不同作用,分為幾種不同的激光系統(tǒng)。區(qū)別激光的重要特征之一是:光的波長(zhǎng),不同波長(zhǎng)的激光對(duì)組織的作用不同,在可見光及近紅外光譜范圍的光線,吸光性低,穿透性強(qiáng),可以穿透到牙體組織較深的部位,例如氬離子激光、二極管激光或Nd:YAG激光(如圖1)。而Er:YAG激光和CO,激光的光線穿透性差,僅能穿透牙體組織約0.01毫米。區(qū)別激光的重要特征之二是:激光的強(qiáng)度(即功率),如在診斷學(xué)中應(yīng)用的二極管激光,其強(qiáng)度僅為幾個(gè)毫瓦特,它有時(shí)也可用在激光顯示器上。
用于治療的激光,通常是幾個(gè)瓦特中等強(qiáng)度的激光。激光對(duì)組織的作用,還取決于激光脈沖的發(fā)射方式,以典型的連續(xù)脈沖發(fā)射方式的激光有:氬離子激光、二極管激光、CO2,激光;以短脈沖方式發(fā)射的激光有:Er:YAG激光或許多Nd:YAG激光,短脈沖式的激光的強(qiáng)度(即功率)可以達(dá)到1,000瓦特或更高,這些強(qiáng)度高、吸光性也高的激光,只適用于清除硬組織。
激光美容
?。?)激光在美容界的用途越來越廣泛。色素沉著,如太田痣、鮮紅斑痣、雀斑、老年斑、毛細(xì)血管擴(kuò)張等,以及去紋身、洗眼線、洗眉、治療瘢痕等;而2013年以前一些新型的激光儀,高能超脈沖CO2激光,鉺激光進(jìn)行除皺、磨皮換膚、治療打鼾,美白牙齒等等,取得了良好的療效,為激光外科開辟越來越廣闊的領(lǐng)域。
?。?)激光手術(shù)有傳統(tǒng)手術(shù)無法比擬的優(yōu)越性。首先激光手術(shù)不需要住院治療,手術(shù)切口小,術(shù)中不出血,創(chuàng)傷輕,無瘢痕。例如:眼袋的治療傳統(tǒng)手術(shù)法存在著由于剝離范圍廣、術(shù)中出血多,術(shù)后愈合慢,易形成瘢痕等缺點(diǎn),而應(yīng)用高能超脈沖CO2激光儀治療眼袋,則以它術(shù)中不出血,不需縫合,不影響正常工作,手術(shù)部位水腫輕,恢復(fù)快,無瘢痕等優(yōu)點(diǎn),令傳統(tǒng)手術(shù)無法比擬。而一些由于出血多而無法進(jìn)行的內(nèi)窺鏡手術(shù),則可由激光切割代替完成。(注:有一定的適應(yīng)范圍)
?。?)激光在血管性皮膚病以及色素沉著的治療中成效卓越。使用脈沖染料激光治療鮮紅斑痣,療效顯著,對(duì)周圍組織損傷小,幾乎不落疤。它的出現(xiàn),成為鮮紅斑痣治療史上的一次革命,因?yàn)轷r紅斑痣治療史上,放射、冷凍、電灼、手術(shù)等方法,其瘢痕發(fā)生率均高,并常出現(xiàn)色素脫失或沉著。激光治療血管性皮膚病是利用含氧血紅蛋白對(duì)一定波長(zhǎng)的激光選擇性的吸收,而導(dǎo)致血管組織的高度破壞,其具有高度精確性與安全性,不會(huì)影響周圍鄰近組織。因此,激光治療毛細(xì)血管擴(kuò)張也是療效顯著。
此外,由于可變脈沖激光等相繼問世,使得不滿意紋身的去除,以及各類色素性皮膚病如太田痣,老年斑等的治療得到了重大突破。這類激光根據(jù)選擇性光熱效應(yīng)理論,(即不同波長(zhǎng)的激光可選擇性地作用于不同顏色的皮膚損害),利用其強(qiáng)大的瞬間功率,高度集中的輻射能量及色素選擇性,極短的脈寬,使激光能量集中作用于色素顆粒、將其直接汽化、擊碎,通過淋巴組織排出體外,而不影響周圍正常組織,并且以其療效確切,安全可靠,無瘢痕,痛苦小而深入人心。
?。?)激光外科開創(chuàng)了醫(yī)學(xué)美容的新紀(jì)元。高能超脈沖CO2激光磨皮換膚術(shù)開拓了美容外科的新技術(shù)。它利用高能量,極短脈沖的激光,使老化、損傷的皮膚組織瞬間被汽化,不傷及周圍組織,治療過程中幾乎不出血,并可精確的控制作用深度。其效果得到國(guó)際醫(yī)學(xué)整形美容界充分肯定,被譽(yù)為“開創(chuàng)了醫(yī)學(xué)美容新紀(jì)元”;此外,更有高能超脈沖CO2激光儀治療眼袋、打鼾、甚至激光美白牙齒等,以其安全精確的療效,簡(jiǎn)便快捷的治療在醫(yī)學(xué)美容界創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。激光美容使得醫(yī)學(xué)美容向前邁進(jìn)了一大步,并且賦予醫(yī)學(xué)美容更新的內(nèi)涵。
激光去除面部黑痣
激光去黑痣的原理就在于將激光在瞬間爆發(fā)出的巨大能量置于色素組織中,把色素打碎并分解,使其可以被巨噬細(xì)胞吞并掉,而后會(huì)隨著淋巴循環(huán)系統(tǒng)排出體外,由此達(dá)到將色素去去掉的目的。
激光去痣可以適用的痣的類型很多,比如包括上面提到的三種色素痣、太田痣、鮮紅斑痣等,療效都很明顯,并且不容易留疤,風(fēng)險(xiǎn)性小。用二氧化碳激光亦能去黑痣。
激光治療近視
提示以下情況的患者不適合接受激光治療:
第一. 眼部活動(dòng)性炎癥及病變;第二. 眼周化膿性病灶;第三. 已確診的圓錐角膜;第四. 嚴(yán)重干眼癥,伴有系統(tǒng)性干燥綜合征;第五. 中央角膜厚度低于450μm;第六. 嚴(yán)重的眼附屬器病變:眼瞼缺損、變形、慢性淚囊炎等;第七. 全身結(jié)締組織病及嚴(yán)重自身免疫性疾病,如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化。
相對(duì)禁忌證
1.超高度近視伴后鞏膜葡萄腫者;2. 初次手術(shù)前角膜中央平均曲率低于39D或高于47D應(yīng)慎重;3. 暗光下瞳孔直徑大于7mm;4. 對(duì)側(cè)眼為法定盲眼;5. 2年內(nèi)曾患單純皰疹性角膜炎;6. 輕度白內(nèi)障;7. 有視網(wǎng)膜脫離及黃斑出血病史;8. 輕度干眼癥;9. 輕度瞼裂閉合不全;10. 可疑青光眼患者;11. 月經(jīng)期及妊娠期;12. 瘢痕體質(zhì);13. 糖尿??;14. 感冒發(fā)燒等身體不適;15. 癲癇;16. 焦慮癥、抑郁癥以及對(duì)手術(shù)期望過高者。
激光除皺
激光除皺是通過電腦控制的、低能量的二氧化碳激光,能準(zhǔn)確地控制汽化皮膚表層的深度,完成分層汽化、無碳化的面部除皺護(hù)膚技術(shù)。激光用于消除皺紋的技術(shù),是激光技術(shù)應(yīng)用于臨床以后,并幾經(jīng)改進(jìn)、完善與不斷更新后的結(jié)果。
原理:皺紋產(chǎn)生的主要原因是皮膚膠原減少,真皮層變薄。運(yùn)用最新激光-射頻聯(lián)合技術(shù)照射皮膚,可使真皮層增厚、減少皺紋,其原理是:刺激受損的膠原層,產(chǎn)生新的膠原質(zhì),從而填平因膠原減少而出現(xiàn)褶皺的皮膚;加熱真皮組織層,利用人體自身修復(fù)機(jī)能刺激組織再生重建,使真皮層增厚。
合理設(shè)計(jì)的激光可以通過皮膚中的黑色素、血紅蛋白,尤其是水吸收激光釋放的能量,并產(chǎn)生光熱效應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為熱量,從而激活真皮中成纖維細(xì)胞等各種基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生新生的膠原蛋白、彈性蛋白以及各種細(xì)胞間基質(zhì),并發(fā)生組織重構(gòu),就象是給慵懶的皮膚做運(yùn)動(dòng)一樣,使其通過鍛煉而重新煥發(fā)年輕活力。數(shù)次治療之后的皮膚含水量及彈性增加,質(zhì)地改善,細(xì)小皺紋減少。
適應(yīng)癥:1、原發(fā)性癥狀:[3]口周皺紋、眶周皺紋、萎縮性(凹陷性)疤痕、良性皮膚贅生物(腫瘤);2、皮膚粗糙、毛孔粗大、細(xì)小皺紋等皮膚老化表現(xiàn)以及炎性痤瘡或痤瘡后瘢痕等。
高能超脈沖激光能夠把周圍組織的熱損傷降到最低程度。微小皺紋和凹陷疤痕也可進(jìn)行精確磨削。超脈沖激光能避免以往機(jī)械磨皮法、化學(xué)剝脫術(shù)出血多,飛濺的血液、組織細(xì)屑可使病毒在病人與病人間、病人與醫(yī)務(wù)人員間傳播等不足,通過氣化病變組織來徹底消除皮膚損害,并使正常皮膚的熱損傷極小,這一過程的作用時(shí)間快于使周圍的正常組織也被加熱的所需時(shí)間,具有磨皮去皺的功能。
軍事
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,2013年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)。2013年低能激光武器已經(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5—10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。
激光武器特點(diǎn)高度集束的激光,能量也非常集中。舉例說;在日常生活中我們認(rèn)為太陽是非常亮的,但一臺(tái)巨脈沖紅寶石激光器發(fā)出的激光卻比太陽還亮200億倍。當(dāng)然,激光比太陽還亮,并不是因?yàn)樗目偰芰勘忍栠€大,而是由于它的能量非常集中。例如,紅寶石激光器發(fā)出的激光射束,能穿透一張1/3厘米厚的鋼板,但總能量卻不足以煮熟一個(gè)雞蛋。
激光作為武器,有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先,它可以用光速飛行,每秒30萬公里,任何武器都沒有這樣高的速度。它一旦瞄準(zhǔn),幾乎不要什么時(shí)間就立刻擊中目標(biāo),用不著考慮提前量。另外,它可以在極小的面積上、在極短的時(shí)間里集中超過核武器100萬倍的能量,還能很靈活地改變方向,沒有任何發(fā)射性污染。激光武器分為三類:一是致盲型。(激光劍)前面我們講過的機(jī)載致盲武器,就屬于這一類。二是近距離戰(zhàn)術(shù)型,可用來擊落導(dǎo)彈和飛機(jī)。1978年美國(guó)進(jìn)行的用激光打陶式反坦克導(dǎo)彈的試驗(yàn),就是用的這類武器。還有科幻電影中,通過對(duì)激光武器的形變,產(chǎn)生的激光盾翼三是遠(yuǎn)距離戰(zhàn)略型。這類的研制困難最大,但一旦成功,作用也最大,它可以反衛(wèi)星、反洲際彈道導(dǎo)彈,成為最先進(jìn)的防御武器。
激光怎樣擊毀目標(biāo)呢?科學(xué)家們認(rèn)為有兩個(gè)方面:一是穿孔,二是層裂。所謂穿孔,就是高功率密度的激光束使靶材表面急劇熔化,進(jìn)而汽化蒸發(fā),汽化物質(zhì)向外噴射,反沖力形成沖擊波,在靶材上穿一個(gè)孔。所謂層裂,就是靶材表面吸收激光能量后,原子被電離,形成等離體“云”?!霸啤毕蛲馀蛎泧娚湫纬蓱?yīng)力波向深處傳播。應(yīng)力波的反射造成靶材被拉斷,形成“層裂”破壞。除此以外,等離子體“云”還能輻射紫外線或X光,破壞目標(biāo)結(jié)構(gòu)和電子元件。 激光武器作用的面積很小,但破壞在目標(biāo)的關(guān)鍵部位上,可造成目標(biāo)的毀滅性破壞。這和驚天動(dòng)地的核武器相比,完全是兩種風(fēng)格。
激光武器的分類:不同功率密度,不同輸出波形,不同波長(zhǎng)的激光,在與不同目標(biāo)材料相互作用時(shí),會(huì)產(chǎn)生不同的殺傷破壞效應(yīng)。用激光作為“死光”武器,不能像在激光加工中那樣借助于透鏡聚焦,而必須大大提高激光器的輸出功率,作戰(zhàn)時(shí)可根據(jù)不同的需要選擇適當(dāng)?shù)募す馄鳌?013年時(shí),激光器的種類繁多,名稱各異,有體積整整占據(jù)一幢大樓、功率為上萬億瓦、用于引發(fā)核聚變的激光器,也有比人的指甲還小、輸出功率僅有幾毫瓦、用于光電通信的半導(dǎo)體激光器。按工作介質(zhì)區(qū)分,目前有固體激光器、液體激光器和分子型、離子型、準(zhǔn)分子型的氣體激光器等。同時(shí),按其發(fā)射位置可分為天基、陸基、艦載、車載和機(jī)載等類型,按其用途還可分為戰(zhàn)術(shù)型和戰(zhàn)略型兩類。
1.戰(zhàn)術(shù)激光武器
戰(zhàn)術(shù)激光武器是利用激光作為能量,是像常規(guī)武器那樣直接殺傷敵方人員、擊毀坦克、飛機(jī)等,打擊距離一般可達(dá)20公里。這種武器的主要代表有激光槍和激光炮,它們能夠發(fā)出很強(qiáng)的激光束來打擊敵人。1978年3月,世界上的第一支激光槍在美國(guó)誕生。激光槍的樣式與普通步槍沒有太大區(qū)別,主要由四大部分組成:激光器、激勵(lì)器、擊發(fā)器和槍托。2013年,國(guó)外已有一種紅寶石袖珍式激光槍,外形和大小與美國(guó)的派克鋼筆相當(dāng)。但它能在距人幾米之外燒毀衣服、燒穿皮肉,且無聲響,在不知不覺中致人死命,并可在一定的距離內(nèi),使火藥爆炸,使夜視儀、紅外或激光測(cè)距儀等光電設(shè)備失效。還有7種稍大重量與機(jī)槍相仿的小巧激光槍,能擊穿銅盔,在1500米的距離上燒傷皮肉、致瞎眼睛等。 戰(zhàn)術(shù)激光武器的"挖眼術(shù)"不但能造成飛機(jī)失控、機(jī)毀人亡,或使炮手喪失戰(zhàn)斗能力,而且由于參戰(zhàn)士兵不知對(duì)方激光武器會(huì)在何時(shí)何地出現(xiàn),常常受到沉重的心理壓力。因此,激光武器又具有常規(guī)武器所不具備的威懾作用。1982年英阿馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中,英國(guó)在航空母艦和各類護(hù)衛(wèi)艦上就安裝有激光致盲武器,曾使阿根廷的多架飛機(jī)失控、墜毀或誤入英軍的射擊火網(wǎng)。
2.戰(zhàn)略激光武器
戰(zhàn)略激光武器可攻擊數(shù)千公里之外的洲際導(dǎo)彈;可攻擊太空中的偵察衛(wèi)星和通信衛(wèi)星等。例如,1975年11月,美國(guó)的兩顆監(jiān)視導(dǎo)彈發(fā)射井的偵察衛(wèi)星在飛抵西伯利亞上空時(shí),被前蘇聯(lián)的“反衛(wèi)星”陸基激光武器擊中,并變成“瞎子”。因此,高基高能激光武器是奪取宇宙空間優(yōu)勢(shì)的理想武器之一,也是軍事大國(guó)不惜耗費(fèi)巨資進(jìn)行激烈爭(zhēng)奪的根本原因。據(jù)外刊透露,自70年代以來,美俄兩國(guó)都分別以多種名義進(jìn)行了數(shù)十次反衛(wèi)星激光武器的試驗(yàn)。 2013年,反戰(zhàn)略導(dǎo)彈激光武器的研制種類有化學(xué)激光器、準(zhǔn)分子激光器、自由電子激光器和調(diào)射線激光器。例如:自由電子激光器具有輸出功率大、光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高、可調(diào)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。但是,自由電子激光器體積龐大,只適宜安裝在地面上,供陸基激光武器使用。作戰(zhàn)時(shí),強(qiáng)激光束首先射到處于空間高軌道上的中斷反射鏡。中斷反射鏡將激光束反射到處于低軌道的作戰(zhàn)反射鏡,作戰(zhàn)反射鏡再使激光束瞄準(zhǔn)目標(biāo),實(shí)施攻擊。通過這樣的兩次反射,設(shè)置在地面的自由電子激光武器,就可攻擊從世界上任何地方發(fā)射的戰(zhàn)略導(dǎo)彈。 高基高能激光武器是高能激光武器與航天器相結(jié)合的產(chǎn)物。當(dāng)這種激光器沿著空間軌道游弋時(shí),一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)方目標(biāo),即可投入戰(zhàn)斗。由于它部署在宇宙空間,居高臨下,視野廣闊,更是如虎添翼。在實(shí)際戰(zhàn)斗中,可用它對(duì)對(duì)方的空中目標(biāo)實(shí)施閃電般的攻擊,以摧毀對(duì)方的偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星,甚至能將對(duì)方的洲際導(dǎo)彈摧毀在助推的上升階段。
3.激光動(dòng)力推進(jìn)器
既然太陽不足以推動(dòng)恒星際太空飛船,于是有科學(xué)家提出了激光動(dòng)力推進(jìn)器技術(shù),利用一束強(qiáng)大的激光讓物體飛行。
激光雷達(dá)(laser radar)是指用激光器作為輻射源的雷達(dá)。激光雷達(dá)是激光技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 。由發(fā)射機(jī) 、天線 、接收機(jī) 、跟蹤架及信息處理等部分組成。發(fā)射機(jī)是各種形式的激光器,如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導(dǎo)體激光器及波長(zhǎng)可調(diào)諧的固體激光器等;天線是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡;接收機(jī)采用各種形式的光電探測(cè)器,如光電倍增管、半導(dǎo)體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測(cè)器件等。激光雷達(dá)采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式,探測(cè)方法分直接探測(cè)與外差探測(cè)。
通信
激光通信,是激光在大氣空間傳輸?shù)囊环N通信方式。激光大氣通信的發(fā)送設(shè)備主要由激光器(光源)、光調(diào)制器、光學(xué)發(fā)射天線(透鏡)等組成;接收設(shè)備主要由光學(xué)接收天線、光檢測(cè)器等組成。
隨著半導(dǎo)體激光器的不斷成熟、光學(xué)天線制作技術(shù)的不斷完善、信號(hào)壓縮編碼等技術(shù)的合理使用,激光大氣通信正重新煥發(fā)出生機(jī)。
激光測(cè)速
激光測(cè)速是對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行兩次有特定時(shí)間間隔的激光測(cè)距,取得在該一時(shí)段內(nèi)被測(cè)物體的移動(dòng)距離,從而得到該被測(cè)物體的移動(dòng)速度。
工業(yè)
激光在工業(yè)上,也應(yīng)用極為廣泛,因?yàn)榧す庠诩す馐劢乖诓牧媳砻娴臅r(shí)候能夠使材料熔化,使激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而形成一定形狀的切縫。七十年代后,為了改善和提高火焰切割的切口質(zhì)量,又推廣了氧乙烷精密火焰切割和等離子切割。在工業(yè)生產(chǎn)中有一定的適用范圍。
激光玻璃
激光玻璃是一種以玻璃為基質(zhì)的固體激光材料。它廣泛應(yīng)用于各類型固體激光光器中,并成為高功率和高能量激光器的主要激光材料。
激光玻璃由基質(zhì)玻璃和激活離子兩部分組成。激光玻璃各種物理化學(xué)性質(zhì)主要由基質(zhì)玻璃決定,而它的光譜性質(zhì)則主要由激活離子決定。但是基質(zhì)玻璃與激活離子彼此間互相作用,所以激活離子對(duì)激光玻璃的物理化學(xué)性質(zhì)有一定的影響,而基質(zhì)玻璃對(duì)它的光譜性質(zhì)的影響有時(shí)還是相當(dāng)重要的。
激光冷卻
激光冷卻(laser cooling)利用激光和原子的相互作用減速原子運(yùn)動(dòng)以獲得超低溫原子的高新技術(shù)。這一重要技術(shù)早期的主要目的是為了精確測(cè)量各種原子參數(shù),用于高分辨率激光光譜和超高精度的量子頻標(biāo)(原子鐘),后來卻成為實(shí)現(xiàn)原子玻色-愛因斯坦凝聚的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)方法。激光冷卻有許多應(yīng)用,如:原子光學(xué)、原子刻蝕、原子鐘、光學(xué)晶格、光鑷子、玻色-愛因斯坦凝聚、原子激光、高分辨率光譜以及光和物質(zhì)的相互作用的基礎(chǔ)研究等等。
激光光譜
光譜(laser spectra)以激光為光源的光譜技術(shù)。與普通光源相比,激光光源具有單色性好、亮度高、方向性強(qiáng)和相干性強(qiáng)等特點(diǎn),是用來研究光與物質(zhì)的相互作用,從而辨認(rèn)物質(zhì)及其所在體系的結(jié)構(gòu)、組成、狀態(tài)及其變化的理想光源。激光的出現(xiàn)使原有的光譜技術(shù)在靈敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能獲得強(qiáng)度極高、脈沖寬度極窄的激光,對(duì)多光子過程、非線性光化學(xué)過程以及分子被激發(fā)后的弛豫過程的觀察成為可能,并分別發(fā)展成為新的光譜技術(shù)。激光光譜學(xué)已成為與物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)及材料科學(xué)等密切相關(guān)的研究領(lǐng)域。
激光傳感器
激光傳感器(laser transducer)利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表,它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強(qiáng)等。激光是最準(zhǔn)的尺。
激光測(cè)云儀
利用激光在大氣層中的衰減來判斷云層。具體的是當(dāng)激光在大氣層中傳越時(shí),由于發(fā)射的能量與接收的能量之間有能量差,利用能量的衰減度與云層的水分子的含量多少來判斷云層結(jié)構(gòu)和距離的儀器。
核聚變
我國(guó)著名物理學(xué)家王淦昌院士1964年就提出了激光核聚變的初步理論,從而使我國(guó)在這一領(lǐng)域的科研工作走在當(dāng)時(shí)世界各國(guó)的前列。1974年,我國(guó)采用一路激光驅(qū)動(dòng)聚氘乙烯靶發(fā)生核反應(yīng),并觀察到氘氘反應(yīng)產(chǎn)生的中子。此外,著名理論物理學(xué)家于敏院士在20世紀(jì)70年代中期就提出了激光通過入射口、打進(jìn)重金屬外殼包圍的空腔、以 X光輻射驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)激光核聚變的概念。1986年,我國(guó)激光核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“神光”研制成功。
參考資料:http://baike.baidu.com/subview/2695/16128024.html#7
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