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1、现代高新技术之 激光技术及其应用,激光技术及其应用,激光技术的应用,激光技术概述,现代激光技术的发展前沿,激光技术概述,自从1960年美国人梅曼制造出第一台激光器以后，到今天人们对激光并不陌生，如激光开刀可自动止血；全息激光照片可以假乱真；还有激光灯、激光打印机、激光治疗近视眼、激光美容等.。激光在军事上也有广泛的应用。,激光技术概述,激光技术是20世纪产生的最重大、最实用的科技成就之一。也是21世纪最活跃的高新技术之一。 激光技术与现代通信技术、计算机技术、建筑装潢技术、机械加工技术、生物技术、医疗技术、农业技术等相互结合，不断开发出现代激光技术的应用性领域，带动了科学技术领域的新突破。,什
2、么是激光,激光是利用光能、热能、电能、化学能或核能等外部能量来激励物质，使其发生受激辐射而产生的一种特殊的光。（中国大百科全书军事卷608）,激光（laser-Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ）是指受激辐射产生的光放大，是一种高质量的光源,激光的产生,自然界存在两种不同的发光方式,发光方式,自发辐射,受激辐射,产 生,产生并加以放大,激光,普通光,激光的产生,原子： 原子核、核外电子； 电子在不同的轨道； 不同轨道上电子能量不同，稳定性不同,粒子数反转状态,激光的产生,粒子数反转状态,激光的产生,激光器的结构,激光
3、器由三部分组成：工作物质、激励源、谐振腔,激光的特性,单色性好 相干性好 亮度高 方向性好,单色性好、颜色极纯,太阳光：波长0.76微米-0.4微米.对应的颜色共7种.所以太阳光谈不上单色性.,单色光源：氪灯,氦灯,氖灯,氢灯等。波长虽然单一.但仍有一定的分布范围.如氪灯只发射红光. 被誉为单色性之冠.波长分布的范围仍有10-5纳米.因此氪灯发出的红光.若仔细辨认仍包含有几十种红色.,激光波长分布范围非常窄，颜色极纯.以输出红光的氦氖激光器为例.其光的波长分布范围可以窄到210-9纳米.是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二.,光的颜色与波长相对应,激光灯舞台演出、歌剧院、迪厅、酒吧、广告等场
4、所,香港维多利亚港湾灯光汇演,相干性好 激光全息技术,高亮度、高能量密度,高亮度激光束经聚焦后，可产生几百万 个单位的高温高压。千分之一秒内使任何金属汽化。激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。,方向性好-发散角小,激光器,Laser,(1km时光斑直径10m),38万公里,看似平行的探照灯,激光焊接,激光雕刻,激光刻字,激光打标,小型激光打标机,纳米牛 迄今为止世界上最小的牛。大小相当于红血球，它体长只有10 微米，高7 微米，精度为120 纳米 科学家希望，这只牛能拉着装有药物的
5、车在血管中运动,激光内雕刻,像用凿子凿石头一样用激光把原子从材料的表面凿出或者更确切地说“熔化（Ablate）” 是一项越来越受到欢迎的技术，可以用来制备精细结构以形成微米或是纳米机器。,激光雕刻,现代激光技术的发展前沿,实现大规模轻核聚变反应的一个重要条件，是要求有足够高的温度。 要利用核聚变解决能源问题，就要设法持续地、缓慢地实现轻核的聚变反应，这就是受控热核反应的设想，实现热核爆炸“爆炸”而释放能量，可能的加热方式有多种，其中一种就是激光核聚变，即将高功率的激光束聚焦后照射在由氘、氚或氘-氚制成的靶丸上产生高温高压，使氘、氚核发生聚合，同时释放出巨大的能量。,一、激光核聚变的研究,现代激
6、光技术的发展前沿,国家点火装置（简称NIF）国家点火装置是美国科学家研制的、世界最大的激光核聚变装置。这个被称为“人造太阳”的装置能产生类似恒星内核温度和压力，使美国在无需核试的情况下保持核威慑力。不仅如此，该装置还能帮助研制不受全面禁止核试验条约限制的新型氢弹。NIF三大任务1.科学家可以用它模拟核爆，保证美国在无需核试的情况下保持核威慑力。2.科学家可模拟超新星、黑洞边界、恒星和巨大行星内核的环境，将为科学界提供大量之前无法获取的数据。3.借助NIF制造类似太阳内部的可控氢核聚变反应，最终用来生产可持续的清洁能源,现代激光技术的发展前沿,美国国家点火装置 （简称NIF）,现代激光技术的发展
7、前沿,二、激光化学技术的发展,激光化学技术是用激光来指挥化学反应。因为激光携带高度集中而均匀的能量，可精确地打在分子的键上，比如用不同波长的紫外激光，打在硫化氢等分子上，改变两激光束的相位差，则控制了该分子的断裂过程，也可利用改变激光脉冲波形的方法，十分精确和有效的把能量打在分子上，触发某种预期的反应。激光化学虽然尚处于起步阶段，但前景十分光明。,现代激光技术的发展前沿,三、激光医疗技术的发展,激光医疗近期的研究重点包括： 1、研究激光与生物组织之间的作用关系； 2、研究弱激光的细胞生物学效应及其作用机制； 3、深入开展有关光动力疗法机制、激光介入治疗； 4、对激光光子技术中重要的、新颖的光子器件和仪器设置进行开发性研究，包括开发激光手术刀等。,眼科用飞秒激光器,半导体激光手术刀,现代激光技术的发展前沿,现代激光技术的发展前沿,四、超快强激光技术,超快超强激光主要是以飞秒激光的研究与应用为主，作为一种独特的科学研究的工具和手段，飞秒激光的应用可以概括为三个方面：飞秒激光在超快领域、超强领域和超微细加工中的应用。,
