激光的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

激光的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)PAGEPAGE4激光的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)摘要：激光作為新能源代表，在許多領(lǐng)域都有更廣泛應(yīng)用。本文從激光在當(dāng)今社會(huì)的地位談起，接著介紹激光在幾大領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后又分析了激光器以及全球激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：激光；激光產(chǎn)業(yè)；發(fā)展趨勢(shì)1.激光在當(dāng)今社會(huì)的地位激光器的發(fā)明是20世紀(jì)中能與原子能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)相提并論的重大科技成就。自誕生到現(xiàn)在得到了迅速發(fā)展，激光光源的出現(xiàn)是人工制造光源歷史上的又一次革命。我國(guó)激光技術(shù)在起步階段就發(fā)展迅速，無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量都和當(dāng)時(shí)國(guó)際水平接近。一項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)能夠如此迅速地趕上世界先進(jìn)行列，這在我國(guó)近代科技發(fā)展史上并不多見(jiàn)。能夠?qū)⑽锢碓O(shè)想、技術(shù)方案順利地轉(zhuǎn)化成實(shí)際激光器件，主要得力于長(zhǎng)春光機(jī)所多年來(lái)在技術(shù)光學(xué)、精密機(jī)械方面的綜合能力和堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。一項(xiàng)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，沒(méi)有足夠技術(shù)支撐很難形成氣候。2.激光的應(yīng)用現(xiàn)狀2.1激光在自然科學(xué)研究上應(yīng)用2.1.1非線性光學(xué)反應(yīng)在熟悉的反射、折射、吸收等光現(xiàn)象中，反射光、折射光的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比，這類現(xiàn)象稱為線性光學(xué)現(xiàn)象。如果強(qiáng)度除了與入射光強(qiáng)度成正比外，還與入射光強(qiáng)調(diào)成二次方、三次方乃至更高的方次，這就屬非線性光學(xué)效應(yīng)。這些效應(yīng)只有在入射光足夠大時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)。高功率激光器問(wèn)世后，人們?cè)诩す馀c物質(zhì)相互作用過(guò)程中觀察到非線性光學(xué)現(xiàn)象，如頻率變換，拉曼頻移，自聚焦，布布里淵散射等。2.1.2用激光固定原子氣態(tài)原子、分子處于永不停息運(yùn)動(dòng)中（速度接近340m/s），且不斷與其它原子，分子碰撞，要“捕獲”操作它們十分不易。1997年華裔科學(xué)家、美國(guó)斯坦福大學(xué)朱棣文等人，首次采用激光束將原子數(shù)冷卻到極低溫度，使其速度比通常做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)降低，達(dá)到“捕獲”操作的目的。具體做法是，用六路倆倆成對(duì)的正交激光束，用三個(gè)相互垂直的方向射向同一點(diǎn)，光束始終將原子推向這點(diǎn)，于是約106個(gè)原子形成的小區(qū)，溫度在240以下。這樣使原子的速度減至10m/s兩級(jí)。后來(lái)又制成抗重力的光-磁陷阱，使原子在約1s內(nèi)從控制區(qū)墜落后被捕獲。此項(xiàng)技術(shù)在光譜學(xué)、原子鐘、研究量子效應(yīng)方面有著廣闊的應(yīng)用前景。2.2激光測(cè)距、激光雷達(dá)利用激光的高亮度和極好的方向性，做成激光測(cè)距儀，激光雷達(dá)和激光準(zhǔn)直儀。激光測(cè)距的原理與聲波測(cè)距原理類似。激光雷達(dá)與激光測(cè)距的工作原理相似，只是激光雷達(dá)對(duì)準(zhǔn)的是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。利用激光雷達(dá)又發(fā)展了遠(yuǎn)距離導(dǎo)彈跟蹤和激光制導(dǎo)技術(shù)，這些在1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中都已投入使用。激光制導(dǎo)導(dǎo)彈，頭部有四個(gè)排成十字形的激光接收器（四象限探測(cè)儀）。四個(gè)接收器收到的激光一樣多，就按原來(lái)方向飛行；有一個(gè)接收器接受的激光少了，它就自動(dòng)調(diào)整方向。另一類激光制導(dǎo)是用激光束照射打擊目標(biāo)，經(jīng)目標(biāo)反射的激光被導(dǎo)彈上的接收器收到，引導(dǎo)導(dǎo)彈擊中目標(biāo)。激光準(zhǔn)直儀起到導(dǎo)向作用，例如在礦井坑道的開(kāi)挖過(guò)程中為挖掘機(jī)導(dǎo)向。激光準(zhǔn)直儀還被用在安裝發(fā)動(dòng)機(jī)主軸系統(tǒng)等對(duì)方向性要求很高的工作中。2.3激光在工業(yè)應(yīng)用激光加工代表精密加工裝備未來(lái)的發(fā)展方向，體現(xiàn)著一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)加工能力、裝備水平和競(jìng)爭(zhēng)能力。目前，激光加工技術(shù)在各種僅金屬與非金屬材料加工中的應(yīng)用非常廣泛。工業(yè)激光器目前主要包括CO2激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器等。這幾種激光器各具優(yōu)點(diǎn)，如CO2激光器的成本最低，固體激光器的光束質(zhì)量好，半導(dǎo)體激光器的出光效率高。光纖激光器是未來(lái)新一代激光技術(shù)的發(fā)展方向，它具有常規(guī)固體激光器所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)。然而激光器服務(wù)的機(jī)床企業(yè)非常謹(jǐn)慎，終端用戶對(duì)激光器本身的印象遠(yuǎn)不及對(duì)系統(tǒng)那么深刻。我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)具有很好的發(fā)展前景和潛力。近年來(lái)，中國(guó)激光市場(chǎng)呈現(xiàn)出穩(wěn)定、高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。1999年和2005年，中國(guó)激光產(chǎn)品市場(chǎng)銷售額分別為14.13億和47.75億人民幣。在行業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，我們也該認(rèn)識(shí)到我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)起步晚、基礎(chǔ)薄弱，與世界領(lǐng)先國(guó)家的差距還很大。例如，與先進(jìn)國(guó)家的激光加工系統(tǒng)相比，我國(guó)的激光加工系統(tǒng)差距甚大，僅占全球銷售額的2%左右。主要體現(xiàn)在：高檔激光加工系統(tǒng)很少，甚至沒(méi)有；主力激光不過(guò)關(guān)；激光微細(xì)加工裝備缺口較大。目前，存在的主要問(wèn)題有：（1）核心技術(shù)少很多關(guān)鍵性基礎(chǔ)性技術(shù)沒(méi)有解決好，甚至某些技術(shù)還有退步。目前，國(guó)內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)大多來(lái)自于進(jìn)口，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力不足。（2）產(chǎn)研結(jié)合欠佳我國(guó)的激光學(xué)術(shù)研究方面仍處于世界領(lǐng)先地位，但產(chǎn)業(yè)卻非常落后，其中知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專利成果保護(hù)不力，很多先進(jìn)的激光技術(shù)沒(méi)有轉(zhuǎn)換成產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。另外，學(xué)術(shù)的開(kāi)放性不夠，由于擔(dān)心技術(shù)流失，導(dǎo)致創(chuàng)新效率低下。（3）創(chuàng)新能力不足，配套能力較差系統(tǒng)的配套能力不高，創(chuàng)新能力不足，大多是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型。現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)大多是光機(jī)電算綜合的產(chǎn)業(yè)，而國(guó)產(chǎn)激光器和其他行業(yè)的結(jié)合很不好，智能化、自動(dòng)化程度太低，增加了用戶使用的困難。（4）從技術(shù)管理上看，缺少良好的評(píng)價(jià)系統(tǒng)缺少國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)體系“當(dāng)量”折算不當(dāng)，華而不實(shí)?，F(xiàn)有的評(píng)價(jià)體系是一種自我循環(huán)，導(dǎo)致激光產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督不夠，這些都不利于激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。4.結(jié)束語(yǔ)激光在當(dāng)今世界應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，通過(guò)對(duì)當(dāng)今不同激光產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的了解，對(duì)激光以及激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的把握，有助于我國(guó)在激光這一新技術(shù)方面處于前列。更好的為經(jīng)濟(jì)服務(wù)，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)有更大的發(fā)展空間。參考文獻(xiàn)[1]范滇元．激光技術(shù)[M]．北京:高等教育出版社，2002，118～120．[2]倪光炯．改變世界的物理學(xué)[M]．復(fù)旦大學(xué)出版社，200，139～145．[3]楊貴銑．激光與光電子學(xué)進(jìn)展[M]．蘇州大學(xué)出版社，2008，6：117～119．[4]孟紅云．激光世界[J]．遼寧教育行政學(xué)院學(xué)報(bào)1999，19：1～4．[5]張玉川．國(guó)內(nèi)外激光醫(yī)療儀器的新發(fā)展[J]．2002，117～119．[6]羅云．激光與光電子進(jìn)展[J]．2004，41(1)：