激光应用-.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,激光技术应用,激光技术的应用,激光问世已有,40,多年的历史,输出波长：从远红外到真空紫外,，并向,X,射线波段推进,输出功率：,10,-6,w10,14,w,激光脉冲可压缩到,10,-15,s,，可以研究各种超快速演变的瞬态过程，例如在化学反应过程中，可以检测到寿命极短的中间产物的生成与消亡的整个过程，这种研究必将带来对事物演变全过程的崭新认识。,由于,激光具有优良的单色性及可获得超短光脉冲,，人们利用激光对经典的原子、分子光谱学的数据进行了重新测量，获得了更高的精度，并发展了一些新的光谱学方法，形成了“激光光谱学”，激光光谱学的特点是高精度、高频域分辨和高时域分辨是当前研究原子和分子物理的重要手段。,由于,激光具有高的单色亮度,，当激光与物质相互作用时，会产生非线性现象，例如光的倍频效应，光的双稳态开关效应等等。形成了“非线性光学”。,“非线性光学”是当前许多光学新技术的基础，是重要的研究前沿。,激光出现以后带来了许多光学新技术的开拓，例如光纤通信、光计算机等。,利用激光的特性，可以做许多以往普通光不能做，或者做不好的工作。,现在，激光技术已深入到国民经济建设和科学研究的各个领域，成为一门正走向实用化的高技术。,激光测距,原理：,主要构造：,激光发射器；,电源和显示装置。,激光接收器；,记时器,电,源,放大器,光电转,换 器,距离显示器,Laser,激光发射器,激光接收器,射向目标,来自目标,参考光,麦克唐那激光测距仪外景,精度达到了2cm，测定由于潮汐力而逐渐远离地球的速率：每年,3.8,cm,角锥棱镜,(Corner prism),:,反向作用,阿波罗登月在月面留下的回射器,LAGEOS-2,卫星的回射器,第一台激光测距仪GODLAS（左）与Beacon Explorer-B卫星（右）,测量俯仰角度,测量直线距离,测量物体高度,目前激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等方面。,实例,1,激光淬火,实例,2,激光切割,纸制品激光缕空加工,竹木制品激光刻字打标加工,塑料制品激光刻字加工,水晶激光切割,实例,3,激光打标与钻孔,激光打孔的典型值：,几十到,200 um,，最小,25um,金属工艺品激光打标加工,饰品激光打标加工,实例,4,大幅面玻璃内雕,玻璃雕刻机,水晶激光内雕,激光保鲜、激光育种,激光育种,是突变育种的一种，选用适当波段剂量的激光照射植物种子和其它器官，以诱发突变，进而在其后代中，选择优良变异个体，有可能培育成新品种。目前已在果树等植物育种上应用获得初步成功。也可照射卵、蛹，用于家蚕育种上。,激光培育蔬菜,日本东海大学开发出把半导体激光用于蔬菜栽培技术，提高了蔬菜的营养成分。新技术采用播放,DVD,所用的蓝色和红色激光，取代现在“植物工厂”里使用的钠光灯照射温室里栽培的蔬菜，两种激光的比例是,10,：,1,。采用新技术后，蔬菜中维生素,C,含量能够增加,10,。,激光美容、激光手术,激光手术刀、激光纤维内窥镜、低功率激光治疗及检测诊断等。,激光治疗仪,脉冲,Ho:YAG,激光治疗仪,（德国,0.8,m,3J,20Hz,光纤输出）,脉冲,Er:YAG,激光治疗仪,（美国,2.94,m,30w,2J,七关节输出）,波长为,6705nm,，功率连续可调，最大光纤末端输出功率,2,瓦,医用半导体激光,器,卤化银光纤式,CO,2,激光手术刀,激光近视治疗,照射飞秒激光，制作角膜瓣膜,照射准分子激光，改变角膜的屈光率,将角膜瓣复位并进行消毒,飞秒激光设备,激光美容,激光雷达、能量武器、制导,激光武器：战术武器，主要代表有激光枪和激光炮；战略武器，用于对付敌方的远程导弹、军事卫星等空间武器。,美国的主战坦克，安装了激光测距装备。,激光制导,利用激光控制炸弹、炮弹、导弹，使之“长上眼睛”，盯住目标，穷追不舍，直到将它消灭。,1,）激光波束制导,装置：,A-,激光照射器；,B-,导弹发射器；,C-,尾部带有激光接 收器的制导导弹。,A,C,B,C,弹体,2,）半主动式激光制导,导引头,控制仓,4,5,6,7,8,1,2,3,构造：,A,）激光照射器,B,）导弹发射器,C,）装有“寻的器”的导弹,1-,滤光器；,2-,透镜；,3-,光敏元件；,4-,放大器,5-,计算器；,6-,自动驾驶仪；,7-,舵面伺服仪；,8-,电源,是目前较成熟的一种激光制导方式，多用于对付地面目标。如激光制导炸弹、炮弹、空地导弹等。,半主动式激光制导过程,3,）全主动式制导,激光照射器与目标寻的器均装在导弹弹体上。作战时，激光照射器向目标照射激光，目标寻的器接收目标反射来的激光信号，将导弹导向目标。,目前尚不很成熟！,美国的夜莺隐形战机，装备了激光制导武器,装备激光压制武器的,99,式坦克,Laser,激光武器,直接利用高度集中的激光能量对敌人和敌人的武器进行杀伤、破坏的武器。,特点：,1,）不需计算弹导，“指哪打哪”。,2,）不需计算提前量，“说时迟，那时快”。特别适合攻击高速运动的目标。,3,）无后座之扰；,4,）不受电子干扰。,受天气影响，云雾、雨雪都有是激光难以逾越的障碍。,局限：,电,源,1,）低能激光武器（激光轻武器、单兵激光武器）,A,）激光手枪,第一支激光手枪是用红宝石激光器制成的,用途：可在几米内烧毁衣服、皮肤且无声 响。,也可使人在不知不觉中致盲，近距离内引爆，,破坏敌方夜视仪、测距仪等光电传感器。,B,）激光枪,用途：,可在更远距离内使人致盲引爆。,破坏敌方夜视仪、测距仪等光电传感器且无声响、效益高。,97-3,式激光枪,2,）高能激光武器（强激光武器、激光炮）,利用高功能激光摧毁敌方卫星、导弹、飞机、坦克等大型目标的武器。（现仍在研制阶段）,历史与现状：,1973,年春，美军用激光炮一举击落长,4.57m,时速,482.8Km,的飞行靶机,;,1976,年以用激光炮击落两架飞行于,900m,高空的高空无人架驶飞机,;,1978,年美国陆军用激光炮在,1-2Km,内击落正在高速飞行的“陶式”反坦克导弹弹头裂成碎片,;,美国高能激光武器发射窗,美国“激光复仇者”系统安装于悍马吉普车上，移动便捷，被视为未来战争中的一种革命性武器。,由美国国防部和波音公司联合研发的“机载战术激光”,(ATL),系统今年进入飞行测试阶段。该系统能发出宽度约,10,厘米的激光束，并在,15,公里的战术距离内命中地面目标。,机载战术激光系统,美空军洛克希德,-,马丁,C-130H“,大力士”运输机上安装一台高功率“化学氧,-,碘激光器”,(COIL),激光炮,美国把激光武器安装在运输机上，用以击毁低空反舰导弹、巡航导弹、近程火箭弹等。,美国太空战高能激光武器,美国空军“机载激光器”（ABL）飞机停放在华盛顿附近的安德鲁斯空军基地的停机坪上。,美国舰载激光武器,激光通信：让载有信号的激光束通过光导纤维传输至对方以实现通信的方法。,50,m,100,m,包皮,纤芯（石英）,光导纤维,光缆,光放大器,光缆,传导原理：全反射,SMART-1,号与地面进行激光通信测试模拟图,SMART-1,号探月模拟图,2013.06.20.神舟十号宇航员王亚平在天宫一号上授课，利用激光技术实时天地传输。,激光信息存储,激光全息,激光全息防伪,利用激光准直开凿隧道,激光水幕电影,激光表演,激光灯会,激光琴,建立激光产业,激光加工产业,激光印刷产业,激光光盘产业,光纤通信产业,激光医疗产业,激光武器、激光分离同位素等也将形成产业,四,.,激光技术的发展,2.,发展短波长和长波长激光技术,3.,发展新型激光器,小型紧凑实用的激光器,可调谐固体激光器,开发新的泵浦技术和产生相干辐射新机制,生物工程、微电子工业、化学工业特别需要一些远紫外激光器。天体物理、固体物理研究，等离子体诊断、农业、医学需要远红外波段的激光器。,