南京理工大学
研究生研究型课程考试
课程名称：现代物理学导论
考试形式：□专题研究报告√论文□大作业□综合考试
学生姓名：王慧学号： 512011424
评阅人：王清华
时间：2013年6 月
激光的发展历程及应用
王慧
（南京理工大学机械工程学院南京210094）
摘要：自1960年第一台激光器发明以来，经过儿十年的发展，激光技术的研究取得了飞越性的发展并广泛应用于人们生活的各个领域。本文主要介绍了激光的应用领域以及一此处于研究前沿领域的技术。
关键词：激光发展；激光历史；激光应用
The Development and Application Prospects Of Laser Technology
Abstract：Since the advent of the first optical maser, there has been several dacades. In the short years laser technology has made transilient progress and has applied to in many affairs civil use. The article is about the application of laser technology which is under application and advancing front of study.
Key words：Laser Development; Laser history; Laser Applications
一．引言
自1960年7月梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器以来，经过四十多年的发展，人们在激光的研究上突破了许多技术难题并取得了相当的成就。激光被发明以来，以其方向性强、单色性好、高亮度和高度的时空相干性引起了科学家们特别是军事家们的广泛关注，经过科学家们的不懈努力，今天的激光仪器无论是从工作原理、实验手段，还是制造工艺都已逐步成熟。激光日益受到各大军事强国的重视，并有望成为未来军事技术发展中最活跃的一个领域之一。迄今为止，激光在军事领域已经广泛应用于定向能武器、航空航天、侦察与反侦察、制导、通信等诸多领域，大大提高了军队在高技术战争条件下的打击与防御能力。同时，激光的军转民技术也得到了很大的发展。
二．激光的发展历程
早在1917年,爱因斯坦在光量子假设基础上,提出了光的两种不同性质的辐射—自发辐射和受激辐射.从理论上预言了存在受激辐射光的可能性。1928年,德国的https://www.doczj.com/doc/4d10607340.html,denburg,H.Kopferman用实验证明了受激辐射假设成立。到本世纪五十年代,实验上验证了粒子数反转现象,并提出爱激辐射放大理论,由这个理论所预见的粒子数反转体系对入射电磁场产生受激放大作用的可能性,首先在无线电电子学的微波技术领域内得以实现。1954年,氮分子气体微波量子放大器诞生。微波量子放大器技术的出现和进展。促进人们在光频波段的探索。1957年9月,美国的c.H.Townes第一次提出光频受激辐射放大设想,同每11月,美国的R.G.Gould 独立提出光频受激辐射放大构思并提出证据公证。继而许多人提出了各种激光器
建议.1960年5月」.5日第一台红宝石激光器〔69招A。)由美国人T.H.Maiman研制成功至此,激光技术就以科学史上罕见的高速度向前发展着,激光理论和激光应用也很快开拓。
在理论研究方面.激光技术的出现极大地促进了光辐射理论的发展。激光以前所有各类光源的发光纂本上属于自发辐射机制.光辐射与物质的作用属于弱光与物质的相互作用,其辐射理论属于有关弱光辐射的产生机理,基本性质及其与物质相互作用的理论,经其描述的特点是麦克斯韦方程组中介质电极化强度矢量与辐射场的场强矢量成线性关系,而量子描述的特点是在进行量子力学处理l对.往往只取一级微扰近似。激光的发光机制是基于粒子数反转体系的受激
发射.在发谐振腔内由于感应辐射的连锁反应.雪崩似的获得放大效果而产生强烈的光辐射,有关强光辐射的产生机制,基本性质及其与物质相互作用的理论得到了重大发展.这些新理论的经典描述特点是介质电极化强度矢量与辐射场的场强矢量成非线性点系,而量子化描述的特点是在进行量子力学处理时往往要取二级或更高级的微扰近似,从1963年建立了激光器的半经典理论,到七十年代,有关激光的三种基本理论—经典,半经典和量子理论,都已基本形成。量子电动力学是整个激光物理学的严格的理论基础,但在处理具体问题时.往往不都是采用这种理论的全部观点和全套处理方法,而是根据所要讨论的激光物理现象属性特点的不同.而采用不同的理论处理方法。在讨论有关光学谐振腔和激光传输问题时,一般采用经典描述方法;半经典描述方法能反映与场的波性有关现象的规律性;全量子描述方法不但能成功地解释有关光的发射,吸收,散射等大部分涉及到光与物质相互作用现象的规律,而且在原则上同洋能以统一的观点去解释与光的传播特性(干涉、衍射等)有关现象的规律性,但有时在数学处理上过于繁杂,基本量子电动力学的基本观点或基本结果,还可派生出一些专门的课题理论,如光子统计学理论和速率方程理论。
在技术应用激光有着广泛的市场,如工业上的材料加工处理(包括退火、制作合金、淬火和材料切割等)、’光通讯、测距、计量标准、医疗技术的新工具、太阳能人造卫星的能量聚束、控制核聚变、同位素分离、激光打印机、激光复印机,农业上用激光辐照种子和植株提高产量从及军事上的激光武器、目标照明、空间通风系统等等,不同的应用领域对激光技术有不同的要求,促进了激古器技术的不断发展。从1960年第一台激光黔,,J 世以来,各种激光器新器件如雨后春笋。1960年未研制成了HeNe混合气体连续激光器,]961年提出了Q调制皮术,同年夏天在实验上以克尔盒作为Q开关,制成了第一台调Q激光器,这一年还制成了诗玻璃激光器,1962年,美国三个研空小组几乎同时分别公布了关于砷化稼半导体激光器传的报导,1964年研制成了氢离子激光器,二氧化碳激光器、化学激光器,碘原子激光器乃掺钦的忆铝石榴石激光器,1965’激光器,1965年实现了妮酸铿光学参量振荡器,同年,人们招叻半经典理论预言了锁模疚的存在,1966年研制成功固体锁模激光器,获得了超矩激光脉冲.同年还研制成染料激光器,铜蒸汽激光器。60年代获得高功率的方法是制作由漫布式横向政电和纵向放电所激励的很长的气体放电激光器,所有这类装置都有一个热量如何散逸的问题。1967年.航空公司的Arthur Kantrowitz及其同事在这方面有重大突破,靠不断流动的气休进行热散逸,1968年这种激光器功率增大到135千瓦。
70年代,TRw公司制造了400千瓦的氟化氖(DF)化学激光器,以及后来的 2.2兆瓦DF激光器,这一时期研制出的多种放电激光器包括金属蒸汽激光器,横向激励的大气压激光器(TEA)及准分子激光器。1974年美国联合公司运转了第一台紫翠宝石连续波激光器。1975年美国的J.Madey研制成功第一台将CO2激光束放大的白由激光器。1977年美国的D.A.G.Deacon研制的自由电子激光器问世。80年代.大功率激光器的主要推动力是在自适应光学系统方而,与空间平台相适应的泵浦源方面及短波长激光器方面,如准分子激光器和自由电子激光器以及198d年10月普林期顿大学和里弗莫尔实验室分别报导的x射线激光器。这一时期Itt 界各国还建立起一些大型的激光装置。
1985美国里弗莫尔建成巨型诺瓦装置,可提供1.06u m×1000KJ、l00Tw和0.35u m×25KJ激光辐射,满载时0.35um三倍频能量为50~8OKJ.激光脉宽 1.5~3ns;洛斯阿拉莫斯建成96路KrF准分子激光系统,脉冲能量10KJ,脉宽5Ps;罗彻斯特大学建成24束欧米加钦玻璃激光装置,正准备改成32束,能量约10KJ,用0.35um三倍频波长,它将成为美国直接驱动聚变的主要实验设施;由TRW‘公司承建的HF化学激光一器.发射波长2.7um,功率2Mw,满载功率10Mw,是目前定向能武器中最成熟的装置.处二于试验阶段、另一台DF连续波中红外先进化学激光器,发射波长3.8um,功率大于IMW.光束孔径14×14CM,
它将用于定向能武器的光束“净化”实验中功率准分子喇曼频移激光器.波长0.35um.Ps 脉宽,重复频率100Hz,平均功率大于5000w。
苏联的高能激光武器,到80年代未,建立了六个以上的大型研制工厂和试验场,用于武器的激光器有准分子激光器、HF/DF激光器、自由电子激光器、CO2激光器、X射线和Y射线激光器,水下通讯用兰—绿激光器。
西欧各国在尤里卡计划中的欧洲激光计划协调下,联合协作.促进了激光业的兴旺发达。该计划的主要项目是研究与开发工业用10~IOOKwco:激光器,1一SKw固体激光器,IOKw准分子激光器.SKwCo激光器,自由电子激光器及其它医用与工业用激光系统。英国的卢瑟福.阿普尔顿实验室建成世界上第一个运转的多束短波长高功率激光器-一“火神”装置,1980年起单路打靶和6路对称打靶系统投入运转,该装置被用来进行激光等离子体基础研究和x射线激光研究。
到80年代,我国研制成功的激光器几乎复盖了已问世的所有固体、气体、液体、半导体激光器的族谱。1985年我国研制的Pbsnse等系列半导体可调谐激光器,用于分子法激光分离同位素。我国中科院上海光机所于1987年6月建成1俨w大型高功率激光系统—“神光”装置,为开展激光核聚变研究奠定了坚实的基础,使我国成为世界上拥有这种大型激光装置的少数几个国家之一,对促进x射线激光、激光等离子体物理、武器物理、激光将作出重要贡献。
日本在1978年通产省设立“超高性能激光应用复合生产系统”,1985年设立“激光机动加工”等大型项目,仅几年时间,便使日本激光加工进入世界先进行列。在激光同位素分离方面,1987年成立‘旧本激光原子法分离工程研究协会”,为政府与工业界联合投资大大加快了激光原子法的进程。80年代起,日本开始重视基础研究,对激光核聚变进行了大量投资,大阪大学激光核聚变中心的整套设备由日电承包,从1980年起开始一个为期十年的“金刚计划”,最终目标要达到得失相当,为设计实用反应堆作前期准备工作。
到80年代,已经有了固体、气体、液体、化学、染料、半导体等各种激光器,分立激光谱线有几千条,波长复盖从真空紫外到毫米波,长波一端已与微波波段重迭,短波一端正向硬x辐射和丫辐射进军,染料、色心、铅盐和可调谐晶体提供了可见、近红外、红外波段的可调谐性,脉冲输出工率密度超牲1019W/CM2,最短光脉冲达6×10-15sec。
激光发展的主要方向是更广泛,更有效地应用到科学、技术、生产和生活中去,继续提高激光器件的性能是关键。可以预料,大量工艺问题的解决将大大促进激光科学技术的进步,激光与信息科学技术的密切相关是一个不可避免的大趋势,光电子学会成为影响很大的科学,弱光场下材料的非线性光学、低功率水平下光电功能器件的研究与开发值得加倍注意。重量轻、尺寸大、响应快的自适应光学系统将有宽广的应用前景。
三．激光的应用
激光的应用主要是利用激光方向性
强、单色性好、高亮度和高度的时空相干性的特点而被科学家们看好。在军事领域，激光可以用于实施常规打击，航空航天中的
点火推进控制燃烧,侦察与反侦察，精确制导，保密通信和飞行器姿态定位等，而这些激光应用的军转民成果在民用领域也必将
有着广泛的应用前景。下面我们以激光在
军事领域的应用为主并有针对地介绍一些
激光军事应用技术的军转民成果和研究方向。
1.激光武器
说起激光在军事领域的应用，人们都无一例外地想到将激光用作定向能武器，即将激光束直接摧毁目标或使之失效的武器。现在的激光武器主要由激光器、精密瞄准跟踪系统和光束控制与发射系统等部分组成。激光武器以其攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点备受军事家们的青睐。根据作战用途的不同，可将激光武器分为战术激光武器和战略激光武器。战术激光武器是利用激光作为能量，发出很强的激光束来打击敌人。这种武器能够像常规武器那样直接杀伤敌方人员、使某些光电测量仪器的光敏元件收到损坏甚至失效、击毁
坦克、飞机等，主要代表有激光枪和激光炮。战略激光武器是指可攻击数千公里之外的洲际导弹、太空中的侦察卫星和通信卫星等的高能激光武器。在1975年11月，美国的两颗监视导弹发射井的侦察卫星在飞抵西伯利亚上空时，被前苏联的“反卫星”陆基激光武器击中，并变成“瞎子”；此外，在著名的英－阿马岛战争中英国就曾经使用激光武器对付阿根廷飞机而导致机毁人亡。由此，我们不难看出高能激光武器有望成为未来高科技战争中夺取空间优势的杀手锏武器。但是，目前的高能激光武器的一些关键技术尚未发展成熟，还存在许多有待进一步研究解决的问题，例如，大气介质对激光能量的衰减，大气引起的激光光束的漂移等等。目前，美、俄、英、以色列等国已研制出初步的车载和机载激光武器，并且有望与不久的将来应用于战术防空、战区反导和反卫星作战。
ATL是小型模块化高能激光武器系统的一个新概念,其发展理念是开发在云层下作战的战术激光武器系统。它拟采用诺斯罗普#格鲁曼公司为ABL计划研制的300kW 高能氧碘化学激光器(COIL),该激光器利用过氧化氢、氧和碘的化学反应产生激光,而且加注后可重复使用。将其安装在机动的战术平台上,形成独立的武器系统。ATL系统质量预计在4 536kg~6 804kg之间。值得指出的是,尽管ATL样机还未研制出来,但该系统采用的各部件目前均为现成产品,且大部分可通过商业途径购买,所以一旦批准全面开发ATL系统,主要工作将是把各部件集成为系统并安装到承载平台上。
机载战术激光武器可用作致命武器和非致命武器,其首要任务用于超精确打击,以很小或者是无附带破坏迅速摧毁目标或使地面目标失效,同时它们也很容易被改装用于防御敌方掠海反舰导弹和低空巡航导弹,该系统将具有多种用途。
（1）软杀伤激光武器
在美国国防部的研究报告中强调了超精确打击,它指利用ATL在城市对地面目标实施外科手术式的打击,以最小的附带破坏使目标失效或被摧毁。可对付敌方战术、战役甚至战略目标,攻击的目标包括通信线路和电子线路、天线、传感器以及地面的飞机和车辆等。因此,在城市或郊区环境中执行军事行动时,ATL可在不伤害非作战人员和不破坏民用设施的情况下,迅速使敌方武器系统迅速失效或被摧毁,并且可以最大限度地避免平民伤亡。由于距离目标足够远,所以ATL行动是隐蔽的,且激光光束没有声音,在防区外几公里处相当远的距离上,不会遭受轻武器或防空导弹的直接攻击。
（2）硬杀伤激光武器
机载战术激光武器在与敌方掠海反舰导弹和低空巡航导弹等目标交战时,它处于运动状态,这样可以大大提高产生热晕的阈值,因而可以减小热晕的影响。同时ATL在距水面和地面足够高的位置作战,所以水蒸汽和地表的杂波对其构不成直接影响。ATL 作用距离约为20km,系统反应时间能保证应付速度为Ma=2的目标,因此可在数十秒内与多枚反舰导弹和巡航导弹交战,并在防区外准确地把直径10cm的激光光斑打在这些活动目标上,能连续发射100次而不需重新装填激光燃料,可有效对付8km~24km范围内的各种空中威胁。
机载战术激光武器由一架装载着高能激光器的战术飞行器组成,其首选的空中平台为波音公司生产的鱼鹰倾转旋翼机V-22。ATL系统包括高能激光器、侦察传感器、飞行平台和地面支援设施。美国波音公司选择鱼鹰倾转旋翼机V-22作为主要设计研究平台是因为V-22有足够的载重量和内部空间,并可在航空母舰上起降。此外,它装有后启式舱门和可向下打开的机舱和货钩,这使得ATL整套系统可做成一个集装箱的形状,轻松装进V-22的货舱中。目前设计方案拟将ATL的全部设备装在4个空投运货底座上。第1个底座装在V-22底舱口上,包括侦察传感器和支架,传感器装在一个可旋转的小型转塔上,起飞后转塔伸出舱外;第2个底座包括操纵员工作间和电子设备;第3个底座为激光器装置,它装在主底舱口最大的转塔上,在起飞降落时收入舱内;第4个底座包括激光废气处理器和其它供应箱。此外还可选择大型直升机如波音CH-47、小型运输机如洛
马公司的C-130H运输机等作为A TL的空中平台,甚至可能包括地面车辆,如5t的卡车或陆军的FCS未来战斗系统。在机载战术激光武器的作战高度,激光废气处理系统所排放的激光气体无法直接与外部环境气压相适应;因此, ATL必须采用密封式排气系统,将激光排出的废气吸收,而不排入大气。该系统基本上是一个充满冷沸石的箱子。沸石为沸石族矿物质的总称,是一种工业原料,广泛用于分离处理过程中产生的杂质。在A TL 作用时,沸石将激光气体吸入其内部微结构,吸入的激光气体约占沸石自身质量的20%,在液态氮的温度下,沸石上的气体压力很低,足以抽吸激光废气。沸石通过加热可再生循环,分离被吸收的气体,尔后又被冷却和再利用。由于结构紧凑的氧碘化学激光器装置采用液态氮作为稀释剂,所以密封式排气系统就可以封住所有激光排放的气体。激光废气处理系统的优点就是能让整个高能激光器变得非常紧凑,从而可装在各种移动的空基、陆基工具上。2002年,波音公司将该装置作为紧凑型密封式高能激光器以20kW的功率进行了验证,并取得了很好的效果。
由于机载战术激光武器的作战环境在大气底层,因此ATL的作战问题受气象条件影响较大,对作战环境要求比较苛刻,云层、尘埃、海浪、雾气都能对激光束造成干扰。ATL目前对此的办法不多,最有效的就是尽量避免在恶劣的气象条件下作战,同时运用多年积累的气象数据库,有效预测机载战术激光武器在特定作战环境下的天气情况。例如,在波斯湾,气温高、湿度适中、云层厚、能见度在大部分时间受到沙尘的影响;在朝鲜半岛,冬季和夏季的气候变化很大,冬季寒冷、晴朗,夏季炎热、潮湿且天气多云阴暗。在这两个地区, ATL只能在50%的时间里杀伤范围大于20km。在波斯湾,有10%的时间其杀伤范围超过了24km, 10%的时间小于16km。在朝鲜半岛的沿海气候条件下,差异更大, 10%的最好时间里其有效范围超过30km,但在10%的最糟糕天气时间里有效范围不到8km。由此看来,A TL的使用标准将依据气候条件和作战任务要求制定,以达到适时、合理使用的目的。
2.航空航天
激光在航空航天领域有着广泛的应用，在此，我们主要要介绍的是现今处于研究前沿的激光点火、推进和控制燃烧的技术。
（1 ）激光点火
激光点火技术作为一种新型的点火技术已越来越受到各个国家的重视。当激光强度足够高、光斑直径足够小、辐射热流密度足够高时，热吸收速率就会远远大于热扩散速率而使能量迅速积累，从而使激光点火成为可能。这种技术使燃料在低温条件下实现爆震燃烧成为可能，大大提高了普通发动机达到超音速飞行推力。一般，点火过程受AP的表面积、燃烧推进剂、初温和热流密度等因素影响较大，而激光点火能够独立于初温以及气体组分等环境参数选择热流，具有很高的可比性[1]。俄专家为了证明该技术的有效性，使用燃烧性能差、在1000摄氏度时才能燃烧的甲烷进行了实验，发现激光可使甲烷在300-600 摄氏度的低温条件下燃烧。
（2）激光推进
激光推进技术是将激光的能量转化为飞行器初能而飞行器自身不用携带燃料的一种新型的推进技术。激光推进方法于1971年首次提出[2]，现今已经成为国际上日益引起关注的先进推进技术之一。主要分为两种方式：一是利用激光和工质相互作用产生推力。它包括空气吸气模式和烧蚀模式[3]。二是利用激光显著的光压效应产生推力，即借助太阳光压来推动飞船，实现无燃料航行。
（3）激光控制燃烧
激光控制燃烧技术是一种随着航天航空技术要求的提高而产生新型燃烧控制技术，指的是采用激光维持燃烧设计，可任意节流和熄灭- 重起燃烧的推进控制方法。在推力器的设计上，“非自主燃烧推进剂”的燃烧由激光照射控制，激光照射时燃烧进行，反之，燃烧就会停止。用这种方法，可制成高效率的非自主燃烧推进的激光控制的微型推力器。实验表明，在1kpa-100kpa 的背压下，固体推进机的燃烧可由5w-30w 的激光照射控制，燃烧能任意中止和重启，推力可任意调节[4]，因此大大提高推进系统
的性能，有极大的发展潜力。
3.激光侦察与反侦察
激光侦察与反侦察的手段主要有激光测距、激光雷达、激光报警、激光隐身等等，他们在原理上都很相近甚至相同。
（1 ）激光测距
激光测距在技术途径上可以分为脉冲式激光测距和连续相位式激光测距。其中，脉冲式激光测距是指向目标发射激光信号，碰到目标就被反射回来，由于光的传播速度是已知的，只要记录下光信号的往返时间，用光速乘以二分之一，就是所要测量的距离。连续波相位式测距是用连续调制的激光波束照射被测目标，从其往返中造成的相位变化，换算出距离。其中，连续相位式激光测距仪主要用于短距离测距，而脉冲式激光测距仪主要用于长距离激光测距。这一技术的军转民成果是将军事激光测距仪的简化，它们的区别仅在于民用的激光测距仪较军用的装置简单，精密度略底，而这些主要是基于经济适用方面的考虑。
（2 ）激光雷达与激光测速
雷达的分辨率与波长有关，波长越小分辨率和精度就越高。激光雷达工作在光波段以激光来探测目标，较微波雷达在高精度和成像方面都占有优势。激光雷达在分辨率上可以达厘米甚至毫米级，比微波雷达高近100 倍，在测角速精度上，理论上比微波雷达高一亿倍以上。目前军用激光雷达主要应用于飞机导航和来袭导弹或飞机的定位与测量上。民用的激光测速仪是激光雷达的简化装置，目前已经应用与交通管制时的车速检测等方面，由于工作原理的不同，激光测速仪较原有的微波测速仪有着独特的优势。
（3 ）激光报警与激光反偷拍
激光报警是利用安放在隐蔽处的激光发射装置发射出一束红外激光，通过扫描并探测分析回波或在另一侧有接受装置，若接收正常则平安无事，若接收异常系统则自动报警，目前激光报警系统主要应用于对重要军事设施的秘密监视以及反狙击、反反狙击等方面。激光报警技术本身就是一种军民两用技术，在军事上可以承担重要军事设施，军事地段的警卫任务，在民用上亦可以用在重要文物、金库等重要地方，两种报警器在原理、构造上并无差异。激光反偷拍是激光侦察的一种民用化的技术，也可以说是激光反狙击的民用化。同激光反狙击一样，激光反偷拍也是利用红外激光逐层扫描寻找目标，一旦接受到由目标反射回来的特定的信号，反偷拍系统立即相应，沿原光路射出一道一定强度的激光使正在工作中的摄像仪拍得的像模糊不清甚至直接损坏摄像仪中的光电器件，由此达到反偷拍目的。目前，激光反偷拍仪器尚处于研制阶段，市面尚暂无方便适用的激光反偷拍仪器，其研究难点在于如何准确无误地捕捉目标并把握激光光强对偷拍仪器的损毁程度。
4.激光制导
制导指的是控制和导引飞行器，使其按照选择的基准飞行路线进行运动的过程。目前在军事领域采用的制导方式主要有卫星制导、惯性制导、地形匹配制导和激光制导。作为主要的制导方式之一，激光制导是以激光作为传递信息的工作物质的制导，依靠寻的器，自动跟踪激光目标指示器射向目标反射回来的激光束。激光目标指示器发射的激光始终瞄准所要攻击的目标，弹头的光探测器锁定在反射激光束上。探测器接收的信息经处理控制尾翼，使导弹调整其飞行路线，精确命中所要攻击的目标。激光制导以其具有投掷精度高、捕获目标灵活，导引头成本低、抗干扰性能好、操作简单等优点被各国军事家所看好。现今已有大量激光制导武器装备部队，如激光制导导弹、激光制导炮弹和激光制导鱼雷等。激光制导根据其制导方式的不同可以分为半主动制导、主动制导和波导制导。目前制导的方式以半主动制导和波导制导为主，各大军事强国都正在积极开发高性能目标捕获跟踪和激光指示系统、开发小型化激光雷达导引头、提高武器系统的抗干扰能力和生存能力以实现激光自主制导。
5.激光通信
像微波雷达与激光雷达的差别一样，通信领域也能从微波范围转向可见光范围。激光通信是以激光为载波，自由空间为传输介质的通信技术。在远距离信息传递方面，激
光通信因其波长短，发散角小，在接收器处可获得以数量级提高的功率密度，对于光的自由空间传输，只需要较小的望远镜和极低的发射功率；并且还可以利用光进行极高密度的数据率传输。同样，由于激光的波长短、发散角小，用于激光通信的天线可做得很小。此外，激光通信对对潜通信尤为重要，由于蓝光或绿光穿透海水时衰减最小，波长为0.47～0.54m 的蓝光经过100m深度传播，其损耗仅为其他波长的1/100。蓝绿光在海水中的穿透能力可达600m 以上，其传播方向好，不易被敌方截获，且隐蔽安全，也就极大地提高了海军的其生存能力。然而，激光通信也有一些不足之处，例如激光强度在传输介质中的衰减，激光束的发散问题等，这一问题的克服有待于激光技术的进一步发展。
目前激光通信技术从诞生以来，已经经过30 多年的发展历史，在激光通信技术发明之初，由于配套技术跟不上，导致了激光通信技术的发展受到了制约。激光通信技术的配套技术主要包括元器件制造技术、系统构建技术以及大气信道传输技术。另外，由于有线传输技术——光线技术的大力发展，激光通信技术在一段时间内并未得到重视和大规模的应用。但是随着通信领域新技术的快速发展以及元器件制造技术、系统构建技术和大气信道传输技术的逐渐成熟，激光通信技术的发展具备客观的条件和有力的支撑。并且由于光纤通信技术受到了传输范围和地域限制，为了实现全方位的通信，激光通信技术的优点逐渐受到了人们的重视，对激光通信技术的研究重新纳入到了科研机构的议事日程。目前来看，激光通信技术的发展主要建立了两个方面的系统：
(1)利用光电探测器构建的直接耦合FSO 系统
目前光电探测器构建的直接耦合FSO 系统属于激光通信技术中的主流技术，在欧美国家得到了广泛的应用。其中最成功的案例是在悉尼奥运会上，利用光电探测器构建的直接耦合FSO 系统实现了激光无线数据连接，保证即时的数据通信。考虑到光电探测器构建的直接耦合FSO 系统的优点，目前激光通信网络已经得到了大规模的建设。与此同时，光电探测器构建的直接耦合FSO系统在运行的过程中存在一些缺点，我们必须及时解决。主要缺点包括：
1）激光发射器发射的光束由于散射角不同，造成了光斑粗糙，因此我们需要对现有的激光发射器进行优化，使其达到发生圆高斯光束的目的。
2）接收端的OE转换单元的数量随着带宽的增大而增加，无形当中增加信号接收转换的成本，因此我们必须提升OE 转换单元的功能，减少其使用数量。
3）由于激光通信设备的发射和接收装置均放置在建筑物顶部，安装和维护存在一定困难，因此我们要制定相应的安装和维护技术措施，降低安装和维护难度。
(2)利用光纤传输技术构建的光纤耦合FSO 系统
在光纤耦合的FSO 系统内，实现了激光通信技术与光纤技术的融合，有效利用了光纤通信技术的优点。其应用过程主要是通过激光发生器发射高斯光束，经过耦合后沿着光纤进行传播，在发射端和接收端都采用光纤进行传输的方式，这样以来，可以减少建筑物顶端的激光通信设备数量，便于系统安装和维护。除此之外，利用光纤传输技术构建的光纤耦合FSO 系统还具有以下优点：
1）减少了转换过程，降低了数据转换带来的额外成本。使每一个链路内的接口减少为 2 个，提高了链路传输效率。
2）简化了升级和维护的过程，如需增加传输带宽，仅仅需要调整室内系统即可，省去了重新在硬件设备上对准调试的过程。
3）实现了激光通信技术与光纤技术的融合，减少了激光通信技术中繁琐的设备设置和调试，对光纤通信的发射和接收装置进行了有效利用。
6.飞行姿态定位
激光对移动目标的姿态定位分析主要是依靠激光陀螺仪。激光陀螺仪是一种基于萨格奈克效应，以双向行波激光器为核心，依靠环行波激光振荡器对惯性角速度进行感测的量子光学仪表，是一种高精度的惯性
元件。由于战争对武器自动化、机动性和准确性的要求越来越高，激光陀螺逐步替代传统的机械陀螺成为新一代应用于战术导弹、中近程火箭、火炮瞄准线稳定等的坚固、廉价的传感器。目前世界上研制和生产激光陀螺的主要国家有美、英、德、法、日本和俄罗斯。今后几年激光陀螺技术本身将主要向更高精度、更高可靠性的高要求方向和体积更小、价格更便宜、结构更牢靠的超小型战术应用发展。虽然激光陀螺相对机械陀螺等其它陀螺有着很大的优点，但也并不是十全十美，尚存在一些需要解决的问题。例如:自锁效应；高性能与高成本的矛盾；高性能与小型化的矛盾；零点漂移等等。激光陀螺的性能尚有待于进一步提高。
四．总结
激光在军事上除上述应用外还有许多其他应用，诸如激光拦截、激光防护、激光对抗、激光引信等等，这些应用不仅可以提高现有常规武器的精确打击能力，还可为军队提供新型战术战略武器。它们的成功应用将大大提高军队在高技术战争中的对敌打击与自我防护能力。同时，激光的民用化成果也大大促进了民用科技的迅速发展，如激光测速、激光防伪、反偷拍等都将逐步替代这些领域原有的仪器或技术。相信随着科学技术的不断进步，激光必将得到更加广泛的应用。
参考文献（References）：
[1]李疏芬，牛和林.NEPE推进剂激光点火特性，推进技术，V ol. 23 (2), 2002. 4, 172-175 [2]Kantrowitz，A Propulsion to 0rbitby Ground-Basedlnsars. A stronauticsand Aeronautics, 1972, V ol. 10 (5) :74-76.
[3]洪延姬，崔村燕，王鹏，李俊美.吸气式激光推进环聚焦光船设计方法.装备指挥
技术学院学报.Vol. 14(2), 2003. 4, 102-105 [4]陈怡，胡高.激光控制微型推力器的设
计和初步研究.固体火箭技术动态.2005年
第5期5-7
[5]王焕灯.美国激光三十年.《国外激光》1990.12
[6]陈彩廷.苏联激光发展概况”.《国外激光》1990.12
[7]陈秀娥.西欧激光发展概况. 《国外激光》1990.12
[8]候印春.日本的激光发展.《国外激光》1990.12
[9] 孙连山,杨晋会.导弹防御系统.北京:航空工业出版社,2005(1)
[10] 孙家栋.导弹武器与航天器装备.北京:原子能出版社, 2003(7)
[11] 马宏伟,天戈.美国军队的特种兵其.北京:海潮出版社, 2002(1)
[12] 刘丽华.美国先进战术激光器发展分析.地面防空武器, 2004(2)
[13] 蒋丽娟.无线光通信技术及其应用[C].全国第十二次光纤通信学术会议论文集.2004，10
[14] 张英海，霍泽人，王宏锋等.自由空间光通信的现状与发展趋势[J].中国数据通信，2004，6（12）
[15] 程莉.自由空间光通信技术[J].现代电子技术，2004，27（5）
[16] 章志坚.让光在无线空间自由的传播（上）——自由空间光通信（FSO）简介[J].通信世界报，2006
[17] ZHU X，KAHN J M. Free space optical communication through atmospheric turbulence channels[J].IEEE Transactions on Communications，2002，50（8）：1293-1300
目录 摘要 (2) 1引言 (3) 2激光显示技术 (3) 2.1激光显示技术原理 (3) 2.2激光显示技术特征 (4) 2.3激光显示技术类型 (4) 3激光显示技术发展历史 (5) 3.1国内激光显示技术发展历史 (5) 3.2国外激光显示技术发展历史 (5) 4激光显示技术发展现状 (6) 4.1国内激光显示技术发展现状 (6) 4.2国际激光显示技术发展现状 (9) 5总结 (10) 6致谢 (10) 7参考文献 (11)
摘要 激光显示作为新一代显示技术，继承了数字显示技术所有优点，能够最完美的再现自然色彩。本文简要介绍了激光显示技术的原理、特征、类型，并对国内外激光显示技术的发展历史和现状作了介绍。 关键词：激光显示技术、三基色激光、激光三维显示、数字显示技术 Abstract As a new generation of display technology, laser display inherited all the advantages of digital display, and can perfectly reproduce the natural colors. In this thesis, the principle, characteristic and type of laser display technology are introduced briefly. In addition, the developmental history and present status of which laser display is in domestic and overseas area are introduced too. Key words :Laser display technology；Tricolor laser；Three dimension display of laser ；Digital display technology
激光光散射技术及其应用 Laser Light Scattering System Technology and Application BROOKHA VEN INSTRUMENTS CORPORATION (BEIJING OFFICE) 地址：北京市海淀区牡丹园北里甲1号中鑫嘉园东座A105室美国布鲁克海文公司公司北京技术服务中心 邮编：100083 电话：8610-62081909 传真：8610-6208189
激光光散射技术和应用 近年来，光电子和计算机技术的飞速发展使得激光光散射已经成为高分子体系和胶体科学研究中的一种常规的测试手段。现代的激光光散射包括静态和动态两个部分。在静态光散射中，通过测定平均散射光强的角度和浓度的依赖性，可以得到高聚物的重均分子量M w，均方根回旋半径R g和第二维利系数A2；在动态光散射中，利用快速数字相关器记录散射光强随时间的涨落，即时间相关函数，可得到散射光的特性弛豫时间τ，进而求得平动扩散系数D和与之对应的流体力学半径R h。在使用过程中，静态和动态光散射有机地结合可被用来研究高分子以及胶体粒子在溶液中的许多涉及到质量和流体力学体积变化的 过程，如聚集和分散、结晶和溶解、吸附和解吸、高分子链的伸展和卷缩以及蛋白质长链的折叠，并可得到许多独特的分子量参数。 一、光散射发展简史： Tynadall effect（1820-1893） 1869年，Tyndall研究了自然光通过溶胶颗粒时的散射，注意到散射光呈淡淡的蓝 色，并且发现如果入射光是偏振的，这散射光也是偏振的。Tyndall由此提出了19 世纪气象学的两大谜题：为什么天空是蓝色的？为什么来自天空的散射光是相当偏 振的？ James Clerk Maxwell (1833-1879) 解释了光是一种电磁波，并正确地计算出光的速度。 Lord Rayleigh(1842-1919) 1881年，Rayleigh应用Maxwell的电磁场理论推导出，在无吸收、无相互作用条件下，光学各向同性的小粒子的散射光强与波长的四次方成反比。并解释了蓝天是太阳光穿透大气层所产生的散射现象。 Abert Einstein(1879-1955) 研究了液体的光散射现象。 Chandrasekhara V.Raman (1888-1970) 1928年，印度籍科学家Raman提出了Raman 效应（也称拉曼散射），即光波在被散射后频率发生变化的现象。 Peter Debye（1884-1966） 延续了 Einstein的理论，描述了分子溶解于溶剂中所产生的光散射现象，提出用Debye plot 。1944 年，Debye利用散射光强测得稀溶液中高分子的重均分子量。 Peter Debye Lord Rayleigh Tyndall effect
中国家用电器30年发展历程 1978年以前 1955年，天津医疗器械厂试制出第一台使用封闭式压缩机的冰箱。 1956年，沈阳、天津、北京、上海等地相继开始生产冰箱，供医院及科研单位使用，并试产了集团用洗衣机。 1958年，中国第一台黑白电视机诞生。天津712厂生产出新中国第一台自主研发、制造的显像管电视机——北京牌14英寸黑白电视机，标志着当时中国电视机研制技术与日本基本处在同一水平。 1962年，沈阳日用电器研究所试制出中国第一台洗衣机。 1965年，上海空调机厂生产出中国第一台三相窗式空调器。 1970年12月26日，中国第一台彩色电视机同样在天津712厂诞生，拉开了中国彩电生产的大幕，但生产规模、产量、性能、质量等方面与同期已进入高速发展的日本相比差距明显。 1976年，广州家用电器总厂试制成功全塑喷流式洗衣机；随后，波轮式套桶洗衣机在无锡洗衣机厂试制成功。 1978年～1983年 1978年1月，国务院决定将轻工业部同纺织工业部分开。为了发展家用电器工业，在组织机构设置上成立了五金电器工业局。同年，国家计划委员会（以下简称计委）计委决定，由轻工业部统一归口管理全国各系统、各地区家用电器工业，并将洗衣机、冰箱、电风扇、房间空调器、吸尘器、电熨斗等6个产品列入国家和部管计划，同时对国内尚不能生产的家用电器零配件和原材料（如冰箱压缩机、洗衣机定时器、ABS工程塑料等），由国家列入进口计划，轻工业部统一分配，解决了重要零部件配套问题，这对促进各地主管部门重视发展家用电器工业起到了积极作用。同年，国家还批准引进第一条彩电生产线，定点在原上海电视机厂即现在的上广电集团。 1979年4～5月，以轻工业部部长梁灵光为团长的中国轻工业代表团访问日本。在考察期间，同日本著名家电公司洽谈引进冰箱心脏部分——压缩机项目，该项目于1984年正式列为国家重点项目。7月，轻工业部五金电器工业局在苏州召开了全国家用电器发展规划座谈会，此次会议被称为“家用电器发展誓师大会”。会上规划重点省市二轻系统集团所有制机械修配厂、五金厂、工具厂转产洗衣机、冰箱、电风扇和电饭锅等家用电器产品定点生产工作，利用集体经济资金发展家用电器生产，并对转产的家用电器生产的供产销和基建投资技术改造措施费用，纳入国家和地方计划进行了综合平衡，妥善安排；会上同时制定了1979
光电雷达技术 课程论文 题目激光雷达技术的应用现状及应用前景
专业光学工程 姓名白学武 学号2220140227 学院光电学院 2015年2月28日 摘要：激光雷达无论在军用领域还是民用领域日益得到广泛的应用。介绍了激光雷达的工作原理、工作特点及分类，介绍了它们的研究进展和发展现状，以及应用现状和发展前景。 引言 激光雷达是工作在光频波段的雷达。与微波雷达的T作原理相似，它利用光频波段的电磁波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较，从而获得目标的位置(距离、方位和高度)、运动状态(速度、姿态)等信息，实现对飞机、导弹等目标的探测、跟踪和识别。 激光雷达可以按照不同的方法分类。如按照发射波形和数据处理方式，可分为脉冲激光雷达、连续波激光雷达、脉冲压缩激光雷达、动目标显示激光雷达、脉冲多普勒激光雷达和成像激光雷达等：根据安装平台划分，可分为地面激光雷达、机载激光雷达、舰载激光雷达和航天激光雷达；根据完成任务的不同，可分为火控激光雷达、靶场测量激光雷达、导弹制导激光雷达、障碍物回避激光雷达以及飞机着舰引导激光雷达等。 在具体应用时，激光雷达既可单独使用，也能够同微波雷达，可见光电视、
红外电视或微光电视等成像设备组合使用，使得系统既能搜索到远距离目标，又能实现对目标的精密跟踪，是目前较为先进的战术应用方式。 一、激光雷达技术发展状况 1.1关键技术分析 1.1.1空间扫描技术 激光雷达的空间扫描方法可分为非扫描体制和扫描体制，其中扫描体制可以选择机械扫描、电学扫描和二元光学扫描等方式。非扫描成像体制采用多元探测器，作用距离较远，探测体制上同扫描成像的单元探测有所不同，能够减小设备的体积、重量，但在我国多元传感器，尤其是面阵探测器很难获得，因此国内激光雷达多采用扫描工作体制。 机械扫描能够进行大视场扫描，也可以达到很高的扫描速率，不同的机械结构能够获得不同的扫描图样，是目前应用较多的一种扫描方式。声光扫描器采用声光晶体对入射光的偏转实现扫描，扫描速度可以很高，扫描偏转精度能达到微弧度量级。但声光扫描器的扫描角度很小，光束质量较差，耗电量大，声光晶体必须采用冷却处理，实际工程应用中将增加设备量。 二元光学是光学技术中的一个新兴的重要分支，它是建立在衍射理论、计算机辅助设计和细微加工技术基础上的光学领域的前沿学科之一。利用二元光学可制造出微透镜阵列灵巧扫描器。一般这种扫描器由一对间距只有几微米的微透镜阵列组成，一组为正透镜，另一组为负透镜，准直光经过正透镜后开始聚焦，然后通过负透镜后变为准直光。当正负透镜阵列横向相对运动时，准直光方向就会发生偏转。这种透镜阵列只需要很小的相对移动输出光束就会产生很大的偏转，透镜阵列越小，达到相同的偏转所需的相对移动就越小。因此，这种扫描器的扫
激光技术的发展与展望 "激光"一词是"LASER"的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成"莱塞"、"光激射器"、"光受激辐射放大器"等。1964年，钱学森院士提议取名为"激光"，既反映了"受激辐射"的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。 从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今，在全国激光科研、教学、生产和使用单位共同努力下，我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域，并在产业化上取得可喜进步，为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献，在国际上了也争得了一席之地。 一、我国早期激光技术的发展 1957年，王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所--中国科学院（长春）光学精密仪器机械研究所（简称"光机所"）。在老一辈专家带领下，一批青年科技工作者迅速成长，邓锡铭是其中的突出代表。早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关于激光原理的著名论文发表不久，他便积极倡导开展这项新技术研究，在短时间内凝聚了富有创新精神的中青年研究队伍，提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性的设想和实验方案。1960年世界第一台激光器问世。1961年夏，在王之江主持下，我国第一台红宝石激光器研制成功。此后短短几年内，激光技术迅速发展，产生了一批先进成果。各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术（如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等）纷纷提出并获得实施，其中不少具有独创性。 同时，作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源，激光很快应用于各技术领域，显示出强大的生命力和竞争力。通信方面，1964年9月用激光演示传送电视图像，1964年11月实现3～30公里的通话。工业方面，1965年5月激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产，获得显著经济效益。医学方面，1965年6月激光视网膜焊接器进行了动物和临床实验。国防方面，1965年12月研制成功激光漫反射测距机（精度为10米/10公里），1966年4月研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。 可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于光机所多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发，没有足够的技术支撑是很难形成气候的。 二、重点项目带动激光技术的发展 激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副院长张劲夫提出建立专业激光研究所的设想，很快得到国家科委、国家计委的批准。主管科技的聂荣臻副总理还特别批示：研究所要建在上海，上海有较好的工业基础，有利于发展这一新技术。1964年，我国第一所，也是当时世界上第一所激光技术的专业研究所--中国科学院上海光学精密机械研究所（简称"上海光机所"）成立。当年12月在上海召开全国激光会议，张劲夫、严济慈出席并主持会议，140位代表提交了103篇学术报告。 1964年启动的"6403"高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核聚变研究，以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目，由于技术上的综合性和高难度，有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事业，虽然也遭遇了"文革"十年浩劫，但借助于重点项目的支撑，
激光技术及其在现代通讯技术中的应用 姓名：杨春有学号：20141060138 学院：信息学院专业：通信工程（国防） 摘要20世纪以来，激光是继原子能、计算机、半导体之后的又一重大科技发明。在有充分的理论准备和生产实践需要的背景下，激光技术应运而生。它一问世就获得了异乎寻常的快速发展。激光在现代通信领域有着广泛的应用。它在扩大通信容量，缓和通信频段拥挤，提高安全等方面都发挥着极为重要的作用。 关键词：激光通信技术现代通讯激光通信光子晶体能量衰减 引言 事实上，1916 年激光的原理被著名的物理学家爱因斯坦发现之后一直没有研制成功，原因在于科学实验所需要的器材没有现在发达，一直到1958 年激光才被首次成功制造。激光是计入20世纪，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，它的亮度非常之高，大约为太阳光的100亿倍。因此激光一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，也正是因为这个原因，历史悠久的光学科学和光学技术体会了新生的快乐，更重要的是导致整个一门新兴产业——激光产业——的诞生。 一激光通信的发展阶段 激光通信经历了大气通信和光波导（光纤）通信两个重要的发展阶段。CO2气体激光器是比较符合要求的早期通信用光源，其输出激光波长为10.6μm，在大气通行当中，信道传输的低损耗窗口要求的标准波长是10.6μm。早期的激光大气通信所用光源还包括YAG固体激光器、He-Ne气体激光器等等。其中的早期激光大气通信曾经掀起了全球性的研究浪潮，大量的人力、财力和物力在这个阶段投入了进去，对激光大气通信进行了广泛的研究开发。但是这项研究只有少数的经济和技术力量雄厚的发达国家才能够承担得起。光纤波导通信技术大约与激光大气通信技术的研究工作同步展开，从而在技术上形成了激光无线通信和激光有线通信两种通信方式，这两种通信技术与传统通信技术大不相同。 腔面发射激光器（VCSEL）列阵光接受发射模块的处理能力不仅速度高而且容量特别大。微电子电路的多功能的逻辑控制、具有高强度并行操作功能的电子集成器件的优越性、光本身的高速传输能力、超高规模集成技术的优越性在垂直腔面发射激光器（VCSEL）列阵光接受发射模块当中得到了完美的体现。现代通信技术研究中，在激光通信领域，最引人瞩目的就要属垂直腔面发射激光器(VCSEL)了。包括制造成本很低、易
1978年以前 1955年，天津医疗器械厂试制出第一台使用封闭式压缩机的冰箱。 1956年，沈阳、天津、北京、上海等地相继开始生产冰箱，供医院及科研单位使用，并试产了集团用洗衣机。 1958年，中国第一台黑白电视机诞生。天津712厂生产出新中国第一台自主研发、制造的显像管电视机——北京牌14英寸黑白电视机，标志着当时中国电视机研制技术与日本基本处在同一水平。 1962年，沈阳日用电器研究所试制出中国第一台洗衣机。 1965年，上海空调机厂生产出中国第一台三相窗式空调器。 1970年12月26日，中国第一台彩色电视机同样在天津712厂诞生，拉开了中国彩电生产的大幕，但生产规模、产量、性能、质量等方面与同期已进入高速发展的日本相比差距明显。 1976年，广州家用电器总厂试制成功全塑喷流式洗衣机；随后，波轮式套桶洗衣机在无锡洗衣机厂试制成功。 1978年～1983年1978年1月，国务院决定将轻工业部同纺织工业部分开。为了发展家用电器工业，在组织机构设置上成立了五金电器工业局。同年，国家计划委员会（以下简称计委）计委决定，由轻工业部统一归口管理全国各系统、各地区家用电器工业，并将洗衣机、冰箱、电风扇、房间空调器、吸尘器、电熨斗等6个产品列入国家和部管计划，同时对国内尚不能生产的家用电器零配件和原材料（如冰箱压缩机、洗衣机定时器、ABS工程塑料等），由国家列入进口计划，轻工业部统一分配，解决了重要零部件配套问题，这对促进各地主管部门重视发展家用电器工业起到了积极作用。同年，国家还批准引进第一条彩电生产线，定点在原上海电视机厂即现在的上广电集团。 1979年4～5月，以轻工业部部长梁灵光为团长的中国轻工业代表团访问日本。在考察期间，同日本著名家电公司洽谈引进冰箱心脏部分——压缩机项目，该项目于1984年正式列为国家重点项目。7月，轻工业部五金电器工业局在苏州召开了全国家用电器发展规划座谈会，此次会议被称为“家用电器发展誓
紫外激光器研究进展及其关键技术 黄川 2120160620 摘要：本文详细介绍了利用LD泵浦的紫外激光器产生紫外激光的非线性原理，并在此基础上介绍了在全固态紫外激光器中用到的倍频晶体的种类和各自的应用场景；介绍了近年来高功率固体紫外激光器研制的国内外进展情况，最后展望了高功率全固体紫外激光器研制的未来。 关键词：紫外激光；非线性光学；相位匹配 1、引言 因为紫外激光具有的短波长和高光子的能量特点，所以紫外激光在工业领域内具有非常广泛的应用。在工业微加工领域内，相较于红外激光的热熔过程，紫外激光加工时的“冷蚀效应”可以使加工的尺寸更小，达到提高加工精度的目的。另外，紫外激光器在生物技术，医疗设备加工，大气探测等领域也有广泛的应用。 一般而言，可以将紫外激光器划分为三类：固体紫外激光器，气体紫外激光器，半导体紫外激光器。其中固体紫外激光器应用最为广泛的是激光二极管泵浦全固态激光器。而利用激光二极管抽运的固体UV激光器相较于其他类型的紫外激光器而言，具有效率高，性能可靠，硬件结构简单的特点，因此应用最为广泛，基于LD抽运的全固态UV激光器也得到了迅猛的发展。 在实际的应用当中，实现紫外连续激光输出的方法一般是利用晶体材料的非线性效应实现变频的方法来产生。产生全固态紫外激光的方法一般有两种：一是直接对全固体激光器进行3倍频或4倍频来得到紫外激光；另一种方法是先利用倍频技术得到二次谐波，然后再利用和频技术得到紫外激光。相较于前一种方法，后者利用的是二次非线性极化率，其转换效率要高很多。最常见的是通过三倍频和四倍频技术产生355nm和266nm的紫外激光。下文将简单介绍紫外激光产生的非线性原理。 2、非线性频率转换原理 2.1 介质的非线性极化 激光作用在非线性介质上会引起介质的非线性极化，这是激光频率变换的非线性基础。在单色的电磁波作用下，介质的内部原子，离子等不会发生本征能级的跃迁，但是这些离子的电荷分布以及运动状态都会发生一些变化，引起光感应的电偶极矩，这个电偶极矩作为新的辐射源辐射电磁波。
激光技术的发展及应用 引言 随着激光技术的飞速发展和广泛应用激光已成为工业生产，科学探测和现代军事战争中极为重要的工具。总结了激光技术在工业生产，军事，国防，医疗等行业中的应用，提出激光技术应用领域的发展趋势。 “激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplificati on by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。激光具有普通光源发出的光的所有光学特性，是上世纪 60 年代所诞生和发展起来的新技术。1964年，钱学森院士提议取名为“激光”，既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。 激光不是普通的光，其特性是任何光都无法比拟的。激光能量密度高，其亮度比太阳表面还高数百亿倍；[1]激光方向性强，其发散度仅为毫弧度量级，所以用途非常广泛。由于激光的优异特性，使激光在工业生产，科技探测，军事等方面得到了广泛应用，激光渗透到社会的各个行业，而且发展潜力还非常大，激光也成为了当代科学发展最快的科学领域之一。 一、激光发展史 激光技术的启蒙研究发展就完全印证了上面的话。最早对激光做出理论研究的人是爱因斯坦，1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念，即处于高能级的原子受外来光子作用，当外来光子的频率与其跃迁频率恰好一致时，原子就会从高能级跃迁到低能级，并发射与外来光子完全相同的另一光子，新发出的光子不仅在
频率方面与外来光子相一致，而且在发射方向、偏振态以及位相等方面均与外来光子相一致，因此，受激辐射具有相干性；在发生受激辐射时，一个光子变成了两个光子，利用这个特点，可实现光放大，并且能够得到自然条件下得不到的相干光． 受激辐射提出后，陆续有科学家进行研究。如1916-1930年间拉登堡及其合作者对氖的色散的研究并于1933年绘制出色散系数随放电带电流密度变化的曲线。1940年法布里坎特首先注意到了负吸收现象。这一阶段发展并不迅速。到了第二次世界大战之后，1947年兰姆和雷瑟夫指出通过粒子数反转可以受激辐射，从此激光理论的研究开始突破。1952年帕塞尔及其合作者实现了粒子数反转，观察到了负吸收现象。第二年，韦伯产生了利用受激辐射诱发原子或分子，从而放大电磁波的思想，进而提出了微波辐射器的原理。1957年斯科威尔实现了固体顺磁微波激射器。既然微波可以激发受激辐射，那么红外乃至可见光等也应该可以。1958年汤斯和肖洛发表了著名的“红外与光学激射器”一文，1959年汤斯提出了建造红宝石激光器的建议。终于1960年由休斯航空公司的莱曼建造出第一部可用的激光装置。（我国第一台红宝石激光器于15个月后的1961年8月建成。）从此人类拥有了激光这一利器。 由于生产技术不成熟，激光技术产生之初并未有太多实际用途。后虽有切割，光束武器等应用，但又受制于制造成本高昂和气候条件复杂等。几十年来各方面工程师和专家一直努力改进创新激光技术及应用，随着激光技术的发展成熟，今天，它已经广泛地应用于生产生活的各方面。 二、激光的特点及激光器 激光的特点主要有四点，一是方向性好，激光束偏离轴线的发散角往往非常小，甚至可以用来测量地球到月球的精确距离（发射到38万公里外的月球形成的光斑直径不超过一公里）；二是亮度高，激光功率在空间高度集中，亮度是普通太阳光的百万倍；三是单色性好，比如氪激光的波长范围只有4.7微埃，比原来个公认单色性最好的氪灯高出数个数量级；四是相干性好，激光器输出的光子频率、偏振、相位和传播方向都完全一致，这使得很多光学实验的精度大大提高。
中国激光技术发展回顾与展望 名称研制成功时间研制人 He-Ne激光器1963年7月邓锡铭等 掺钕玻璃激光器1963年6月干福熹等 GaAs同质结半导体激光器1963年12月王守武等 脉冲Ar+激光器1964年10月万重怡等 CO2分子激光器1965年9月王润文等 CH3I化学激光器1966年3月邓锡铭等 YAG激光器1966年7月屈乾华等 可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于光机所多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发，没有足够的技术支撑是很难形成气候的。 激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副院长张劲夫提出建立专业激光研究所的设想，很快得到国家科委、国家计委的批准。主管科技的聂荣臻副总理还特别批示：研究所要建在上海，上海有较好的工业基础，有利于发展这一新技术。1964年，我国第一所，也是当时世界上第一所激光技术的专业研究所——中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）成立。当年12月在上海召开全国激光会议，张劲夫、严济慈出席并主持会议，140位代表提交了103篇学术报告。 1964年启动的“6403”高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核聚变研究，以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目，由于技术上的综合性和高难度，有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事业，虽然也遭遇了“文革”十年浩劫，但借助于重点项目的支撑，仍艰难地生存了下来并取得可贵的进展。 1、“6403”高能钕玻璃激光系统 1964年启动，最后从技术上判定热效应是根本性技术障碍，于1976年下马。这一项目对发展高能激光技术有历史贡献是不可忽视的，它使我国激光技术的水平上了一个台阶。其成果主要表现在：（1）建成了具有工程规模的大口径（120毫米）振荡—放大型激光系统，最大输出能量达32万焦耳；改善光束质量后达3万焦耳。（2）实现了系统技术集成，成功地进行了打靶实验，室内10米处击穿80毫米铝靶，室外2公里距离击穿0.2毫米铝耙，并系统地研究了强激光辐射的生物效应和材料破坏机理。（3）第一次揭示了强光对激光系统本身的光损伤现象和机制。（4 ）第一次深入和理解激光光束质量的重要性和物理内涵，采用了一系列提高光束质量的创新性技术，如万焦耳级非稳腔激光器、片状激光器、振荡—扫瞄放大式激光系统、尖劈法光束质量诊断等。（5）激光元器件和支撑技术有了突破性提高，如低吸收高均匀性钕玻璃熔炼工艺、高能脉冲氙气、高强度介质膜、大口径（1.2米）光学精密加工等。（6）培养和造就了一批技术骨干队伍。 2、高功率激光系统和核聚变研究 1964年王淦昌独立提出激光聚变倡议，1965年立项开始研究。经几年努力，建成了输出功率10（上标10）瓦的纳秒级激光装置，并于1973年5月首次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我国第一台多程片状放大器，把激光输出功率提高了10倍，中子产额增加了一个量级。在国际上向心压缩原理解密后，积极跟踪并于1976年研制成六束激光系统，对充气玻壳靶照射，获得了近百倍的体压缩。这一系列的重大突破，使我国的激光聚变研究进入世界先进行列，也为以后长期的持续发展奠定了基础 3、军用激光研究 1966年12月，国防科委主持召开了军用激光规划会，48个单位130余人参加，会议制定了包括含15种激光整机、9种支撑配套技术的发展规划。虽未正式批准生效，但仍起了有益的推动作用。此后的几年内，这一领域涌现了一批重要成果。例如：（1）靶场激光距技术初试成功：采用重复频率为20赫兹的YAG调Q激光器，测距精度优于2米，最远测量距离达660公里，加在经纬仪上，可实现对飞行目标的单站定轨。这一成果为以后完成洲际导弹再入段轨迹测量创造了必要条件。（2）红宝石激光人造卫星测
激光对射技术原理及应用分析 近年来周界防范系统已经成为安防系统基本且不可或缺的安防子系统。 不仅在军工厂、军营、机场、港口、政府机关等高端领域可见其“踪影”。 同时还被广泛应用到住宅小区,并在这些领域保持着相当高的应用增长速度。 众所周知,安全防范技术现在的发展方向是将视频监控、周界报警、入侵探测、门禁控制等独立的安防子系统集成整合,形成一个多功能、全天候、动态的综合安全管理系统。 而周界报警作为安防系统的第一道防线,作用十分重要,已从过去被动的报警探测,发展为今天的威慑阻挡加报警。 且随着安防技术的发展和安防市场的成熟,以及政策法规的进一步完善,数字化、集成化、网络化将是它发展的必然趋势。 周界报警系统是在防护的边界利用如泄漏、激光、电子围栏等技术形成一道或可见或不可见的“防护墙”。 当有越墙行为发生时,相应防区的探测器即会发出报警信号,并送至控制中心的报警控制主机,发出声光警示的同时显示报警位置。 还可联动周界模拟电子屏,甚至联动摄像监控系统、门禁系统、强电照明系统等。 近年来周界防范系统已经成为安防系统基本且不可或缺的安防子系统,不仅在军工厂、军营、机场、港口、政府机关等高端领域可见其 “踪影”,同时还被广泛应用到住宅小区,并在这些领域保持着相当高的应用增长速度。
本文将对激光对射、张力式电子围栏、泄漏电缆、振动电缆四种最常用的周界防范技术进行分析,借此一窥周界防范报警系统技术的发展踪迹。 激光对射工作原理 三安古德激光对射探测器由收、发两部分组成。 激光发射器向安装在几米甚至于几百米远的接收器发射激光线,其射束有单束、双束,甚至多束。 当相应的三安古德激光射束被遮断时,接收器即发出报警信号。 接收器由光学透镜、激光光电管、放大整形电路、功率驱动器及执行机构等组成。 其工作原理是接收器能收到激光射束为正常状态,而当发生入侵时,发射器发射的激光射束被遮挡,即光电管接收不到激光光。 从而输出相应的报警电信号,并经整形放大后输出开关量报警信号。该报警信号可被报警控制器接收,并去联动执行机构启动其它的报警设备,如声光报警器、模拟电子地图、电视监控系统、照明系统等。系统组成 激光周界防越报警系统通常由前端探测系统、现场报警系统、传输系统、中心控制系统、联动系统以及电源系统六部分组成。 1、前端探测系统由激光探测器及其相关附件组成,其对周界围墙或护栏进行防护,检测周界入侵行为,并输出报警信号。 2、现场报警系统由现场报警器及联动装置组成,在探测器检测到入侵行为时,即启动现场报警设备,对非法入侵行为进行威慑。
中国DVD行业市场发展历程 第一节 1997～1999年概念普及期 1997年，DVD影碟机开始进入中国市场。在这一阶段，VCD仍然是影碟机市场的主力，而DVD才开始被消费者了解、认知。1997年中国DVD产量仅为5万台，中国DVD机市场销售量仅占影碟机总销量的0.5%。随着新科、万利达等企业的宣传，DVD影碟机的概念逐步被消费者接受，到1999年时国内DVD影碟机产量已经达到200万台，DVD概念普及初步完成。 图表 6：1997-1999年中国DVD产量统计 资料来源：锦秋财智咨询整理 第二节 2000～2002年产量飞速突破期 一、2000～2002年产量分析 图表 7：2000-2002年中国DVD产量统计
资料来源：锦秋财智咨询整理 随着DVD机芯和解码芯片等硬件技术瓶颈得以突破，国内的DVD影碟机的生产和销售得到迅速的发展，价格不断下降，国外品牌也纷纷进入国内市场，以合资或者OEM形式推出各种价格适宜国情的机种，DVD机普及的速度不断加快，也进一步刺激了配套家庭影院器材的消费。 2002年中国DVD产量达到3500万台，是2000年的近十倍，DVD市场正以飞速发展的态势扩张。 二、2000～2002年销量分析 图表 8：2000-2002年中国DVD销售量统计 资料来源：锦秋财智咨询整理 2000-2002年消费者对DVD的需求正不断增加，这使得国内DVD影碟机销售量从2000年的180万台，增长到2002年的1131万台。
这一时期，消费者需求受DVD影碟机价格较高，使2000、2001年销售规模增长较慢，随着DVD影碟机产品价格下降，DVD消费开始进入高潮。 三、2000～2002年主要生产企业分析 在2000年DVD市场中，国产品牌的知名度比起进口品牌有所逊色，仅有步步高以45．5％入围前四名。 图表 9：2000年DVD品牌知名度分析 资料来源：锦秋财智咨询整理 从品牌拥有率上看，DVD市场中国产品牌的竞争优势相对于VCD似乎有较大下降，在所有拥有DVD的被访者家庭中，进口品牌的拥有率为54.9％，国产品牌的拥有率则为45.1％。 虽然2000年进口品牌在市场上居主导地位，但由于国内厂商在技术研发上加大投入产生了较大成效，在市场跟进过程中又不断采用降价策略，市场份额不断扩大，最终后来居上。 第三节 2003～2005国内需求快速增长期 一、2003～2005年产量分析 图表 10：2003-2005年中国DVD产量统计
激光切割技术的现状与发展 班级：13光信1 姓名：邱丽芬学号：1311122107 {摘要}：介绍了我国国内激光切割设备的现状和激光切割技术的发展前景，简要介绍激光切割原理，提出了该技术的发展目标及需要解决的问题。 {关键词}：激光切割设备国内市场激光切割机现状发展前景 引言 近年来，激光切割加工技术发展很快，国际上每年都以20%～30%的速度增长。我国1985 年以来，更以每年25 %以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差，激光加工技术的应用尚不普遍，激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距，相信随着激光加工技术的不断进步，这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21 世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。激光切割加工广阔的应用市场，加上现代科学技术的迅猛发展，使得国内外科技工作者对激光切割加工技术进行不断探入的研究，推动着激光切割加工技术不断地向前发展。 一．我国激光切割设备与现状 全球激光制造技术发展飞速，我国与国际激光技术水平的差距有所增大，高端的激光加工成套装备几乎全部依赖进口，致使国外激光制造装备在我国市场的占有率高达70％。预计未来10年内，我国对这些高性能激光切割系统的市场需求量将达到100亿元。如此迫切和巨大的市场需求反应出激光加工的手段已经覆盖到国民经济各个重要领域，同时也影响着国防、航空航天等关键技术的突破，我们不仅仅是解决目前国内该产品的空白，同时也旨在解决激光加工领域多层面技术核心问题，如激光数控、激光机床新型结构、高质量激光加工的技术瓶颈等。 从中小功率激光切割设备取代传统加工工艺的优势来分析，与传统刀具机床设备相比，激光设备采用无接触的热加工方式，具有极高的能量聚集性、光斑细小、热扩散区少、个性化加工、加工品质高、无“刀具”磨损等优势，激光切口光滑无飞边，一些柔性材料自动收口，无变形，加工图形可通过计算机随意设计和输出，无需繁杂的刀模设计和制作。
【电视机的分类】 一、按色彩 彩色电视机、黑白电视机 二、按尺寸 5英寸、14英寸、18英寸、21英寸、25英寸、29英寸、34英寸、背投、其它 三、按屏幕 球面彩电、平面直角彩电、超平彩电、纯平彩电 四、按显像管 普通电子管彩电、液晶显示彩电、离子彩电等 五、按显示比例 4：3 16：9 5：4 16：10 电视机中的寸是英寸，测量的是对角线的长度： 1英寸＝25.4mm 所以29寸的电视，对角线的距离应该是73.66厘米。 [编辑本段]【电视机在世界范围内的发展】 19世纪末，少数先驱者开始研究设计传送图像的技术。1904年，英国人贝尔威尔和德国人柯隆发明了一次电传一张照片的电视技术，每传一张照片需要10分钟。1924年，英国和德国科学家几乎同时运用机械扫描方式成功地传出了静止图像。但有线机械电视传播的距离和范围非常有限，图像也相当粗糙。 1923年，俄裔美国科学家兹沃里金申请到光电显像管、电视发射器及电视接收器的专利，他首次采用全面性的“电子电视”发收系统，成为现代电视技术的先驱。电子技术在电视上的应用，使电视开始走出实验室，进入公众生活之中，1925年，英国科学家研制成功电视机。1928年，美国纽约31家广播电台进行了世界上第一次电视广播试验，由于显像管技术尚未完全过关，整个试验只持续了30分钟，收看的电视机也只有十多台，此举宣告了作为社会公共事业的电视艺术的问世，是电视发展史上划时
代的事件。 1929年美国科学家伊夫斯在纽约和华盛顿之间播送50行的彩色电视图像，发明了彩色电视机。1933年兹沃里金又研制成功可供电视摄像用的摄像管和显像管。完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程，至此，现代电视系统基本成型。今天电视摄影机和电视接收的成像原理与器具，就是根据他的发明改进而来。 美国RCA1939年推出世界上第一台黑白电视机，到1953年设定全美彩电标准以及1954年推出RCA彩色电视 第一台电视机面世于1924年，由英国的电子工程师约翰·贝尔德发明，到1928年，美国的RCA电视台率先播出第一套电视片《FelixTheCat》，从此，电视机开始改变了人类的生活、信息传播和思维方式。从此，人类开始步入了电视时代。 [编辑本段]【电视机的发展历史】 第一台电视机面世于1924年，由英国的电子工程师约翰·贝尔德发明，到1928年，美国的RCA电视台率先播出第一套电视片《FelixTheCat》，从此，电视机开始改变了人类的生活、信息传播和思维方式。从此，人类开始步入了电视时代。 ——从黑白到彩色、从模拟到数字、从球面到平面 我国彩电业起步于70年代中期，至今已经历了三个历史时期，即70年代中期至80年代初期的导入期，80年代中期至90年代初期的成长期，心脏90年代中后期的成熟期。 我国第一台黑白电视机诞生在1958年。在大跃进热潮中，天津712厂彩国产电子管心脏一部分当时苏联的元器件生产出了北京牌14英寸黑白电视机。当时我国电视机研制技术与日本基本处在同一起跑线。 1970年12月26日，我国第一台彩色电视机在同一地点诞生，从此拉开了中国彩电生产。但由于受当时经济条件的限制，心脏政治形势的影响，70年代我国彩电定的发展缓慢，降彩电显像管等关键部件仍需要进口外，生产规模，产量，性能，质量等方面与同期已进入高速发展的日本相比，差距明显拉大。 70年代未、80年代初我国彩电事业乘改革开放的东风，在自力更生基础上，遵循以市场换技术的指导方针，与国外合作，彩世界先进技术和设备来发展自己的民族彩电工业。 1978年，国家批准引进第一条彩电生产线，定点在原上海电视机厂即现在的上广电集团。1982年10月份竣工投产，接着我国彩电工业摆脱了自行摸索的阶段，缩短了与国外彩电技术的差距。不久，国内第一个彩管厂咸阳彩虹厂成立。这期间我国彩电业迅速升温，并很快形成规模，全国引进大大小小彩电生产线100多条，并涌现也熊猫、金星、牡丹、飞跃等一大批国产品牌。 1985年我国电视机产量已达1663万台，超过了美国，仅次于日本，成为世界第二的电视机生产大国。这期间国产品牌无论是技术还是规模都有了长足的进步，仅长虹的产量就已达到单班日产1500台，但是由于我国电视机市场受结构、价格、消费能
半导体激光器的研究进展 摘要：本文主要述写了半导体激光器的发展历史和发展现状。以及对单晶光纤激光器进行了重点描述，因其在激光医疗、激光成像、光电对抗以及人眼安全测照等领域具有重大的应用价值，近年来成为新型固体激光源研究的热点。 一、引言。 激光是20 世纪以来继原子能、电子计算机、半导体之后人类的又一重大发明。半导体激光科学与技术以半导体激光器件为核心，涵盖研究光的受激辐射放大的规律、产生方法、器件技术、调控手段和应用技术，所需知识综合了几何光学、物理光学、半导体电子学、热力学等学科。 半导体激光历经五十余年发展，作为一个世界前沿的研究方向，伴随着国际科技进步突飞猛进的发展，也受益于各类关联技术、材料与工艺等的突破性进步。半导体激光的进步在国际范围内受到了高度的关注和重视，不仅在基础科学领域不断研究深化，科学技术水平不断提升，而且在应用领域上不断拓展和创新，应用技术和装备层出不穷，应用水平同样取得较大幅度的提升，在世界各国的国民经济发展中，特别是信息、工业、医疗和国防等领域得到了重要应用。 本文对半导体激光器的发展历史和现状进行了综述，同时因单晶光纤激光器在激光医疗、激光成像、光电对抗以及人眼安全测照等领域具有重大的应用价值，本文也将对其做重点描述。 二、大功率半导体激光器的发展历程。 1962 年，美国科学家宣布成功研制出了第一代半导体激光器———GaAs同质结构注入型半导体激光器。由于该结构的激光器受激发射的阈值电流密度非常高，需要5 × 104～1 ×105 A /cm2，因此它只能在液氮制冷下才能以低频脉冲状态工作。从此开始，半导体激光器的研制与开发利用成为人们关注的焦点。1963 年，美国的Kroemer和前苏联科学院的Alferov 提出把一个窄带隙的半导体材料夹在两个宽带隙半导体之间，构成异质结构，以期在窄带隙半导体中产生高效率的辐射复合。随着异质结材料的生长工艺，如气相外延( VPE) 、液相外延( LPE) 等的发展，1967年，IMB 公司的Woodall 成功地利用LPE 在GaAs上生长了AlGaAs。在1968—1970 年期间，美国贝尔实验室的Panish，Hayashi 和Sμmski成功研究了AlGaAs /GaAs单异质结激光器，室温阈值电流密度为8.6 × 103 A /cm2，比同质结激光器降低了一个数量级。
73 2006 NO.9&10 记录媒体技术激 光的发明是20世纪中期一项划时代的成就，对人类社会文明产生了极其深远的影响。人们把 激光和原子能、半导体、计算机列在一起，称为20世纪的“新四大发明”。激光的出现不但引起了光学革命性的发展，冲击了整个物理学，并且对其它学科如化学、生物学和技术及应用学科如电机工程学、材料科学、医学等都产生了巨大的影响。像蒸汽机、发电机和电动机、晶体管、计算机这些创新一样，激光是一项通用技术，它提供了可以在大量实际领域应用的技术能力。对光盘存储而言，激光的发明是光盘存储技术必不可少的基础，它为光盘存储提供了一个有足够功率并且能够汇聚成很小光斑(微米级或亚微米级)的光源。可以说，没有激光的发明，就没有后来的光盘的发明。本文主要为光盘技术人员介绍激光技术的发展历史和趋势。 一、激光的发明和发展 所谓激光就是受激发射的光，是被其它辐射感应而激发的辐射。激光的英文名词为Laser ，是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的词首字母构成的新词，其原意是受激辐射光放大器。早期在我国曾被翻译成“莱塞”、“雷射”、“光激射器”、“光受激辐射放大器”等。直到1964年，由钱学森院士提议取名为“激光”，它既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明了它是一种很强烈的新光源。钱学森院士的提议得到国内学术界的一致认同，在中国大陆激光这个新名词就一直沿用至今。 现在我们知道，物质的发光过程有两种：一种称为自发辐射，另一种称为受激辐射。自发辐射是在没有外来光子情况下，原子自发地、独立地从高能级E 2向低能级E 1的跃迁。自发辐射是随机过程，跃迁时发出的光在相位、偏振态和传播方向上都彼此无关。受激辐射是处于高能级E 2的原子，在受到能量为hv = E 2-E 1的外来光子的激励时，跃迁到低能级E 1，并辐射一个与外来光子的频率、相位、振动方向和传播方向都相同的光子。 1916年，爱因斯坦根据物质发光和吸收必须符合能量守恒的基本原则，预言除了大量的自发辐射以外还必然存在着少量的受激辐射，并且这种受激辐射还 激光技术的发展历史 ◇顾 颖 会进一步引发同类的受激辐射，因此可以获得受激辐射被增强的效应。爱因斯坦的论断为激光的发明提供了理论基础。 图1 自发辐射和受激辐射 图2 爱因斯坦 此后，科学家们多次企图在原子发光实验中验证受激辐射的存在，但是要从大量的自发辐射中区分出只含万分之几的受激辐射确实是十分困难的，所以始终未能获得成功。 第二次世界大战时期，由于军事上雷达技术的需要，微波辐射和分子光谱学得到迅速发展，研究前沿向更短的波长领域推进，以达到更高分辨率的目标。战争结束后，美国军方对毫米级波谱学的研究工作保持着强烈的兴趣，因为其方便的部件可以用于减少导弹的重量、设计安装在坦克和潜水艇上的轻量级短波雷达、以及用于提高短波通讯的安全性。科学家们在军方的资助下能够利用战后剩余的微波设备继续微波辐射研究。1951年，美国哥伦比亚大学教授汤斯(Charles Townes)开始了“受激辐射微波放大器”(Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation-MASER ，译作脉塞)的研究。1954年，汤斯和他的学生古尔德(Gordon Gou)合作制成了第一台脉塞，他成功地隔离了激发态氨(Ammonia)分子并实现了粒子数反转(上能级分子数分布大于下能级分子)，把一束受激的氨分子束瞄准进入谐振腔，使腔内激发态氨分子受激跃迁产生24千兆赫频率的辐射信号。第一个脉塞辐射的波长略大于1厘米，功率只有几十毫微 瓦，但是能量集中在很窄的谱线内。同年，苏联科学