【正文】 多方面都保持持續(xù)的、強勁的發(fā)展勢頭。多年來，激光技術已成為臨床治療的有效手段，也成為發(fā)展醫(yī)學診斷的關鍵技術。 從激光技術在材料加工和測量等方面的重要應用來看，激光在未來的工業(yè)中必將發(fā)揮更重要的作用。 ⑵ 激光測繪： 目前，在工程建筑與物體三維測量的領域，三維激光測繪技術已得到廣泛應用，其具有高速率、高精度的獨特優(yōu)勢。為了確保測量精度，一般要在被測目標上安裝激光反射器 ， 它測量的相對誤差為百萬分之一。我國研制的對衛(wèi)星測距的高精度測距儀，測量精度可達到幾厘米。脈沖式激光測距原理與雷達測距相似，測距儀向目標發(fā)射激光信號，碰到目標就要被反射回來，由于光的傳播速度是已知的，所以只要記錄下光信號的往返時間，用光速（ 30 萬千米 /秒）乘以往返時間的二分之一，就是所要測量的距離。 激光 在 測 量 方面的應用 主要為測距和測繪 ： ⑴ 激光測距： 這是利用激光的單色性和 、 相干性好、方向性強等特點，以實現(xiàn)高精度的計量和檢測，如測量長度、距 離、速度、角度等等。多用于模具和模型行業(yè)。目前使用的激光器多以 YAG 激光器， CO2激光器為主。目前使用的激光器多以 YAG 激光器、 CO2激光器為主，也有一些準分子激光器、同位素激光器和半導體泵浦激光器。 9 ⑶ 激光打孔： 激光打孔主要應用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。 ⑵ 激光切割： 汽車行業(yè)、計算機、電氣 機殼、木刀模業(yè)、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、 彈簧墊片、 2mm 以下的電子機件用銅板、一些金屬網板、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。 目前使用的激光器有 YAG激光器， CO2 激光器和半導體泵浦激光器。激光加工工藝包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標、劃線、微調等各種加工工藝。它的應用范圍一般可分為激光加工系統(tǒng)和激光加工工藝。下面主要從激光在工業(yè)、醫(yī)療、信息和軍事四個方面來簡單介紹一下激光技術的應用： 激光技術在工業(yè)中的應用 工業(yè)應用中，主要有材料加工和測量控制。這些交叉技術與新的學科的出現(xiàn)，大大地推動了傳統(tǒng)產業(yè)和新興產業(yè)的發(fā)展。其作用分別是使激光物質成為激活物質、對弱光信號進行放大、模式選擇和提供軸向光波模的反饋。）； ⑶ 要使受激發(fā)射光強超過自發(fā)發(fā)射，必須提高光子簡并度 n （方法：利用光學諧振腔造成強輻射場，以提高腔內光場的相干性 ）。而且，光強越大， 21( ) ( )n z n z? 減少的越多，所以， 21( ) ( )n z n z? 隨 I 的增加而減少，增益系數也隨 I增加而減少，這一現(xiàn)象稱為增益飽和效應 [2]。 光放大作用通常用增益系數 G 來描述，設在光傳播方向上 z 處的光強為??Iz，則 7 ( ) 1() ()dI zGz dz I z? 積 分得 00() GzI z I e? 這就是線性增益情況如圖 5 所示。實現(xiàn)反轉的手段有：激勵或泵浦或抽運，由外界能源向粒子系統(tǒng)輸入能量，使大量粒子躍遷到高能級。這個條件就是 21nn? ， 稱其為粒子數反轉。因此，處于熱平衡狀態(tài)下的物質只能吸收光子。 光的受激輻射放大條件 實現(xiàn)光放大的兩個條件： ⑴ 激勵能源 —— 把介質中的粒子不斷地由低能級抽運到高能級去； ⑵ 增益介質 —— 能在外界激勵能源的作用下形成粒子數密度反轉分布狀態(tài)。這樣，沿軸向傳播的光波模在兩反射鏡間往返傳播，就等于增加放大器長度。 光腔的反饋作用 :光放大器在許多大功率裝置中廣泛地用來把弱的激光束逐級放大，但在光放大的同時通常還存在著光的損耗，根據研究光強達到穩(wěn)定的極限值只與放大器本身的參數有關，而與初始光強無關。如果端面壁對光的反射系數很高，則沿垂直端面的腔軸方向傳播的光在腔內多次反射不逸出腔外， 6 而所有其他方向的光則很容易逸出腔外。激光器就是采用各種技術措施減少腔內光場模式數、使介質的受激輻射恒大于受激吸收等來提高光子簡并度，從而達到產生激光的目的。要是光子簡并度高進而相干性越好，需要波長盡量長，溫度盡量高。也就是說，使相干的受激輻射光子集中在某一特定模式內，而不是平均分配在所有模式中?？梢姡胀ü庠丛诩t外和可見光波段實際上是非相干光源。 激光產生的基本原理和方法 光學諧振腔及其選模和反饋作用 由受激輻射和自發(fā)輻射相干性可知，相干輻射的光子簡并度很大。 受激輻射和自發(fā)輻射的重要區(qū)別在于相干性。 ⑶ 受激吸收 受激輻射的反過程就是受激吸收。 2E 1E 1E 自 發(fā) 輻 射 光21h E E? ?? 2E 圖 2 原子自發(fā)輻射 1E 2E 圖 1 二能級原子能級圖 4 ⑵ 受激輻射 處于高能級 2E 的原子在滿足 21()E E h? ?? ⑵ 的輻射場作用下，躍遷至低能級 1E 并輻射出一個能量為 h? 且與入射光子全同光子，如圖 3 所示。為了簡化問題，我們只考慮原子的兩個能級 1E 和 2E ， 則 21E E h??? ⑴ 如圖 1 所示。 光的受激輻射 過程 光與物質的共振相互作用，特別是這種相互作用中的受激輻射過程是激光器的物理 基礎。 上述基本關系式為康普頓散射實驗所證實，并 3 在現(xiàn)代量子電動力學中得到理論解釋。 2. 激光原理 激 光 產生的物理 基礎 光子基本性質 光量子學說認為，光是一種以光速 c 運動的光子流，光子和其他基本粒子一樣 ，具有能量、動量和質量。 ⑷ 相干性好： 干涉是波動現(xiàn)象的一 種屬性。而某種激光的波長只集中在十分窄的光譜波段或頻率范圍內。激光準直、導向和測距就是利用方向性好這一特性。激光打孔、切割、焊接和激光外科手術就是利用了這一特性。 ⑴ 亮度高： 激光是當代最亮的光源，只有氫彈爆炸瞬間強烈的閃光才能與