水激光技术Q&A

• 89•目前水声技术是应用范围最为广泛且时间也是最长的水下无线通信技术。

但是随着发展的需求不断地提高，水声通信的短板也逐渐被揭示出来。

如传播延迟长、信号衰减大、多径效应严重、通信带宽有限等一些特性导致水声通信在水下通信网络设计面临巨大挑战。

在水下激光通信具带宽受环境影响小、可用载波频率高、传输时延小等特点，其具有水声通信所没有的优势。

水下激光通信采用450-570nm 的蓝绿光束，通过海水时不仅穿透能力强，而且方向性好。

水下激光通信传输速率高、实时性强，可以通过无线传输设备实时且高速传输给附近的移动接收设备。

水下激光通信拥有比水声通信更长的频带宽度、更大的通信容量，十分适合大数据传输，是未来水下通信的趋向。

因此水下激光通信是将来水下无线通信主要发展方向。

1 国内外发展自1980年，美国进行了多次海上大型蓝绿激光对潜通信试验，实验结果证明蓝绿激光能在极端天气及海水污浊等恶劣环境下可以进行常规通信。

澳大利亚2005年开始研发体积小成本低结构简单的蓝绿光学通信装置。

选用Luxeon ⅢLED460纳米的蓝光、490纳米的青光、520纳米的绿光，接收机方面选用了SLD-70BG2A 光电二极管，到2010年，在速度和稳定性兼顾的前提下，系统速率达57.6kbit/s 。

美国伍兹霍尔海洋研究所2009年研发利用键控调制技术（OOK ）在低功耗的蓝绿光发光二极管（LED ）的深海光学水下通信试样机器，最高可实现10Mbit/s 的通信传输速率。

但是该技术主要针对深海领域的水下通信，并没有考虑水下光学通信中环境对光学信号和信道的散射影响。

我国研究起步较晚，但也取得了几项重要成果。

中国海洋大学1998年和2009年采用半导体激光器在3m 和1.8m 的水箱中进行了不同水质不同频率的光传输实验，其传输数据率为9.6kbit/s 。

并对水下无线光通信系统的调制技术和差错控制技术进行了分析研究。

中国科学院沈阳自动化研究所研制了全向光通信模块，采用IrDA 协议。

水激光在临床的应用主讲人：董洁沁WCLI世界临床激光影像学会讲师水激光是一种治疗口腔疾病的仪器，它的治疗范围很广泛，可以治疗龋齿、阻生齿的拔出、软组织手术、牙龈美容成形、牙龈切除、纤维瘤切除术、系带切除术及牙周感染的治疗、以及口腔溃疡病等。

水激光治疗口腔疾病的好处很多，归纳有以下一些技术特点：1、诊疗设备从机械设备到电动设备发展到涡轮设备，经历了三次革命，但这三代产品都有一个共同的弊病，就是会产生热量，导致疼痛。

水激光则彻底解决了牙科设备产热的弊病，以接受了激光能量的水颗粒为治疗介质，完全避免了热的产生，因而也不会产生疼痛。

2、激光采用波长为2780nm的近红外线光，完全不会产生基因突变。

3、水激光80%-90%的牙科手术都不需要麻醉，甚至根管的手术都可以在无痛的状态下进行，所以说是一次牙科的革命。

4、水激光可通过调节水汽比例及能量参数，使手术部位产生一种类似于吗啡样电生物刺激效应，从而阻断神经传导，达到镇痛的目的。

5、水激光的靶组织是水，设备通过三条管线（光纤、水管、气管）分别输出激光、水滴和气流，从而在距手柄末端1-2mm的范围内，数以千亿的水分子强烈吸收激光赋予的能量，从而变得非常不稳定，这些不稳定的水分子在几个纳米的范围内发生微爆破撞向牙齿组织从而使光能转变为机械能，达到破坏靶组织的目的。

6、由于激光治疗介质是被赋予能量的数以千亿计的水分子，所以它不会造成牙体的折裂，同时由于表面不会留下污染层，所以使修复后的牙体的硬度比涡轮牙科治疗后的硬度提高80%，与原来牙体结合部的粘合力提高50%。

7、水激光治疗的作用点非常精确，所以不会伤及正常组织。

8、在软组织的治疗上，由于不需注射，不用麻醉，创面出血少，污染层清洁彻底，所以发炎机会大大减少，术后恢复快。

一般用水激光做完手术后不需要特别处理，马上就能进行正常的工作和生活。

9、由于治疗介质是赋予能量的水分子，而且其能量可以随意调节，所以它不会像传统CO2或Nd:YAG激光一样对创面造成较大的损害，不会出现炭化现象且无须麻醉，创面处理更加精确。

液体激光器液体激光在激光美容中的作用液体激光在激光美容中的作用液体激光是一种以高科技将浓缩在结晶体内的固体远红外线，负离子，高热能，微量放射元素转化为液态离子。

因为液体是流动的，所以不存在损伤和因损伤带来的问题，即使是损伤也可以很快的自行修复。

激光高科技的发展使得激光美容应运而生，激光美容具有高效安全、方便快捷、痛苦小等独特的优点，开创了医学美容的新纪元，激光美容已成为当代医学美容中最具有前途和魅力的部分。

从激光美容的发展过程，认识到学科交叉产生创新，科学理论对实践具有良好的指导和推动作用，科学的进步离不开科学思维的创造力。

关于激光美容仪的原理是利用激光的波长对病变组织的治疗，皮肤激光美容医学是皮肤科学与激光学的良性交叉科学，是一门新兴技术。

随着人们生活水平的提高，运用激光技术进行皮肤美容的爱美者越来越多，激光美容的问世为美容领域提供了新的技术治疗手段，也解决了以往治疗方法无法解决的许多问题。

YAG固体激光器YAG包括：电源谐振腔泵浦源和冷却系统半导体激光器指示光路1 半导体激光器指示光路2调Q晶体及电源倍频晶体示波器激光能量探头激光功率能量计YAG图1 : YAG固体激光器固体激光器控制部分包括电源、电子控制电路、冷却系统、触发部分等.图2 : 电源电源为YAG固体激光器提供高电压及其它控制电压图 3 : 谐振腔谐振腔是提供光学正反馈的必要条件，光子在谐振腔中往返多次被放大，形成受激辐射的光放大――激光。

它的两端均是可以调节的，因为很多原因都可以造成谐振腔失谐，比如热膨胀、振动等。

若激光器一旦失谐，即光线没有经过足够大就逸出腔外，这时必须借助于其它准直仪器进行调整，以重新找回原来的谐振状态。

图 4 : 泵浦源和冷却系统泵浦源的作用是将粒子从低能级E1抽运到激发态E3，E3上的粒子通过无辐射跃迁迅速转移到亚稳态E2，而E2是一个寿命较长的能级，这样不断积累；而E1又不断地减少，从而实现于E2间E1粒子数的反转。

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用水制作的激光
作者：
来源：《天天爱科学》2017年第04期
水和光在一起会碰撞出怎样的“火花”？前不久，以色列理工学院的塔尔·卡蒙的团队以水
为材料，与光相互作用后发射出了激光。

这种全新的激光与普通激光不同，是利用水的振动产生的，而普通激光是原子内电子吸收外来能量形成的。

与现有激光材料相比，水滴还有无可比拟的优势，那就是可以随意变形，所以只需施加微小的光压，水滴的变形程度就能比普通激光大几百万倍，从而对激光发射量和激光强度产生更有效的控制。

这种全新的“水波激光”用处也很大，可以用来研制包含光波、声波和水波的微型传感器，还可以用于细胞生物学研究和检测新药。

水导激光技术引言水导激光技术是一种新兴的激光技术，通过在水中传输激光，可以在水下进行各种应用。

本文将对水导激光技术的原理、应用以及未来发展进行全面探讨。

原理水导激光技术主要依赖于激光在水中的传输特性。

相比于空气中的传输，水中激光传输存在着吸收、散射以及色散等问题。

这些问题限制了水下激光传输的距离和清晰度。

为了解决这些问题，研究人员提出了一系列的改进方法。

其中包括使用特殊的激光波长、优化激光束的聚焦以及应用波导等技术手段。

通过这些改进，水导激光技术可以在水下实现高效的传输和控制。

应用水下通信水导激光技术在水下通信方面具有巨大潜力。

传统的水下通信方式受限于声波传输的带宽和延迟，而激光通信可以提供更高的数据传输速率和更低的延迟。

此外，水导激光技术还可以用于水下无线传感器网络的建立，实现对水下环境的实时监测和数据传输。

水下成像水导激光技术在水下成像方面具有独特优势。

通过优化激光束的聚焦和采用适当的激光波长，可以实现在水下获得高清晰度和高对比度的图像。

这对于水下勘探、海洋生物研究以及水下工程等领域具有重要意义。

水下激光加工水导激光技术还可以应用于水下激光加工。

通过将激光聚焦在水下工件上，可以实现对水下材料的切割、打孔、焊接等加工操作。

这对于海底油气开采、水下管道维护等领域具有广阔的应用前景。

水下激光测量水导激光技术在水下测量方面也具有广泛的应用。

通过利用激光测距原理，可以实现对水下物体的距离、形状和运动等参数的高精度测量。

这对于海底地形测量、水下导航以及海洋生态研究等领域都具有重要意义。

发展前景水导激光技术作为一种新兴的激光技术，具有广阔的发展前景。

随着激光技术和光学材料的不断进步，水导激光技术的传输距离和清晰度将会有进一步的提高。

此外，水导激光技术与其他技术的融合也将带来更多的应用创新，推动相关产业的发展。

然而，水导激光技术在实际应用中还面临一些挑战。

例如，水下环境的复杂性、水中散射和吸收的影响以及激光与水下材料的相互作用等问题仍需进一步解决。

水下激光通信的主要工作波段水下激光通信是一种通过激光技术在水下进行信息传输的技术。

在水下通信领域，激光通信的主要工作波段有可见光波段和近红外波段。

可见光波段指的是人眼可见的光波段，其波长范围约为380纳米到780纳米。

在可见光波段进行激光通信具有很多优势。

首先，可见光的波长短，能够提供更高的带宽和数据传输速率，适用于高速数据传输。

其次，可见光的传播损耗较小，传输距离可达几十甚至上百米，适用于中长距离通信。

此外，可见光无电磁干扰，安全性较高，不会对海洋生态环境造成负面影响。

近红外波段是指波长范围在780纳米到2500纳米之间的光波段。

近红外激光通信在水下通信中也有其独特的应用优势。

首先，近红外光在水中传播损耗较小，能够实现较长距离的通信。

其次，近红外光的穿透能力强，能够穿透海水中的悬浮颗粒和有机物质，适用于复杂海洋环境下的通信需求。

此外，近红外波段的激光通信系统具有较高的抗噪性能和稳定性，能够提供可靠的通信链路。

水下激光通信的主要工作波段选择需要根据实际需求和应用场景来确定。

可见光波段适用于对数据传输速率要求较高、海洋环境较简单的情况，例如海底观测、海洋探索等。

近红外波段适用于对通信距离和穿透能力要求较高、海洋环境较复杂的情况，例如海洋资源勘探、水下遥控等。

未来发展中，水下激光通信的波段选择将继续基于技术的进步和需求的变化进行优化。

随着激光通信技术的不断发展和成熟，水下通信将能够提供更快、更稳定的数据传输，推动水下领域的科学研究、经济发展和环境保护。

液态激光的原理和应用1. 液态激光的概述液态激光是一种由液体介质产生的激光。

与固态激光和气态激光相比，液态激光具有独特的特点和应用优势。

2. 液态激光的原理液态激光的原理是通过将某些物质溶解在液体中，然后通过外界的激发能源来激发这些溶质分子的能级跃迁，从而产生激光。

2.1 液态激光的能级结构液态激光的溶液中存在着多种溶质分子，每种溶质分子都有自己的能级结构。

其中的能级跃迁是产生激光的关键。

2.2 液态激光的激发机制液态激光的激发机制可以通过吸收外界能量的方式来实现，例如光照、电击或化学反应等。

这些激发方式会导致溶质分子的能级发生跃迁，从而达到激发状态。

2.3 液态激光的增益媒质在液态激光中，液体起到了增益媒质的作用。

液体中的溶质分子受到激发后，会通过碰撞等方式传递能量给周围的液体分子，从而实现激光的增益。

3. 液态激光的应用液态激光由于其特殊的性质，在日常生活和科学研究中得到了广泛的应用。

3.1 医疗行业•使用液态激光进行激光手术，如激光近视矫正手术、激光白内障手术等。

•液态激光在皮肤美容领域也有应用，如去除痘疤、去除色斑等。

3.2 工业应用•液态激光用于材料加工，如切割和焊接。

•在印刷行业中，液态激光可以用于高精度的打印和标记。

3.3 科学研究•液态激光被广泛应用于光谱分析，用于研究物质的分子结构和物性。

•液态激光也用于实验室的光学实验，如光学陷阱、光学操控等。

3.4 军事应用•液态激光可用于激光制导武器，如激光导弹、激光制导炸弹等。

4. 液态激光的未来发展液态激光作为一种新兴的激光技术，其在医疗、工业和科学研究等领域的应用前景广阔。

随着技术的进步和研究的深入，液态激光有望在更多领域展现其优势，并为人类社会的发展做出更大的贡献。

综上，液态激光作为一种重要的激光技术，在原理和应用方面具有独特的特点。

它在医疗、工业、科学研究和军事等领域都有广泛的应用，未来还有更大的发展空间。

通过不断的研究和探索，我们可以进一步挖掘液态激光的潜力，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。

激光技术在水质检测中的应用研究水是生命之源，其质量直接关系到人类的健康和生态环境的平衡。

随着工业化和城市化的快速发展，水污染问题日益严峻，对水质检测的准确性和灵敏度提出了更高的要求。

激光技术作为一种先进的检测手段，凭借其高分辨率、高灵敏度和非接触式测量等优点，在水质检测领域展现出了广阔的应用前景。

一、激光技术的基本原理激光是一种具有高度相干性、单色性和方向性的光源。

在水质检测中，常用的激光技术包括激光诱导荧光（LIF）、拉曼散射（Raman scattering）、激光吸收光谱（LAS）等。

激光诱导荧光技术是基于某些物质在受到特定波长的激光激发后会发出荧光的特性。

不同的物质具有不同的荧光光谱，通过检测荧光的强度和光谱特征，可以对水中的污染物进行定性和定量分析。

拉曼散射则是激光与水分子或水中的杂质相互作用时，发生非弹性散射产生的一种现象。

拉曼散射光谱能够反映物质的分子结构和化学键信息，从而用于识别水中的各种化学成分。

激光吸收光谱是通过测量激光在通过水样时被吸收的程度来确定水中污染物的浓度。

由于不同物质对特定波长的激光吸收程度不同，因此可以根据吸收光谱的特征来定量检测污染物。

二、激光技术在水质检测中的具体应用（一）检测水中的有机物水中的有机物，如多环芳烃、农药、抗生素等，对人体健康和生态环境具有潜在危害。

激光诱导荧光技术可以快速、灵敏地检测出这些有机物的存在。

例如，对于一些具有强荧光特性的多环芳烃，如蒽、芘等，通过激发其荧光并测量荧光强度，可以准确测定其浓度。

（二）检测重金属离子重金属离子如汞、镉、铅等在水中的含量超标会导致严重的环境污染和健康问题。

利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，可以对水中的重金属离子进行实时检测。

LIBS 技术通过高能量的激光脉冲在水样中产生等离子体，分析等离子体发射的光谱，从而确定重金属离子的种类和浓度。

（三）检测微生物和藻类水中的微生物和藻类的过度繁殖会影响水质和水生态系统。

水激光种植牙技术解析，功能优势分析
水激光种植牙是目前先进的牙齿种植技术，它是将YSGG水激光无痛诊疗技术运用到种植牙领域，YSGG水激光采用Er,Cr：YSGG特殊晶体释放波长2780nm的激光，产生水光动能作用，使水分子排列成具有高速动能的粒子束，作用于软硬组织，从而达到切割、移除组织的目的，当离子束瞬间释放能量后，再重新凝结成水滴，起到保护正常组织，降低温度和带走碎屑的作用，将创伤降低到最小程度。

水激光种植手术过程出血少、无痛感、并且通过水激光本身的激光作用，能有效的对手术区域杀菌控制肿胀，降低感染，有效提升种植成功率。

在种植牙术后，通过水激光特色理疗，可以有效地控制种植体周围发炎、延长种植寿命。

水激光种植牙对比传统种植三大优势：
1、出血少，伤口小，进入手术“微”时代
种植牙二期手术使用常规手术器具进行环切，不仅需要进行麻醉还有可能因为出血导致医生的手术视野不清晰，而使用水激光进行环切，大部分手术不用麻醉，且手术伤口小、出血少，为医生提供了良好的视野。

2、高效消毒、杀菌、进一步保证手术成功率
在种植牙手术和即刻种植期间，水激光独有的特性能有效控制手术区域的疼痛、炎症和肿胀，可以降低术后感染和肿胀，有效提升种植成功率。

3、疗程短、恢复快，日常生活“微”影响
传统的种植牙会出现局部水肿及瘀斑，一般持续3-5天左右，然而植牙过程中经过水激光的弱激光生物作用，能缩短术后的恢复时间，减少对病患日常生活的影响。

同时种植体周围炎是种植牙术后最令患者和医生担心的问题，而水激光术后维护能够有效防止种植体周围炎发生，进一步延长种植牙和其余天然牙使用寿命。

新一代口腔治疗仪产品发布会。

Biolase—Waterlase MD
这种属于第四级的激光系统不但
可以用来处置牙齿的软、硬组织，而
且在任何组织切割之手术过程中产生
极小的震动及热伤害。

上海交大昂立管理咨询有限公司陈宏勋总经理所作的《消费型医疗市场展望》演讲。

<1>9个LED 直接无影照射方式。

<2>可做360°旋转。

<3>空气与水依比例供给,提供给患者
较大舒适性和治疗时的切割效率。

<4>特殊设计的激光手柄。

<1> 对组织的止血效果叫好。

<2> 对硬组织的切割效率较快。

<3> Er, Cr：YSGG 激光比Er: YAG激光对水的吸收度低300%。

<4> 利用Er, Cr: YSGG 激光切割软组织没有Necrosis 层。

水激光技术平台。

DIY实验课堂：水中的激光∙ 1 实验现象∙ 2 实验材料∙ 3 实验步骤∙ 4 实验原理∙ 4.1 第一个实验∙ 4.2 第二个实验∙ 4.3 第三个实验∙ 5 DIY签到处1 实验现象下面三张图就是通过这个实验我们将看到的现象。

∙第一张展示了我们熟悉的光的直线传播。

而光线在水表面和底面来回反射的现象则还包含了一个应用广泛的原理，全反射。

第二张则展示了光有时候也不走直线。

虽然我中学的物理老师常常强调光如果不走直线，厕所里就不能呆了，但是这个实验并不代表厕所从此变得危险。

第三张流光溢彩的图展示了水流带着激光流动，每一颗水珠都在闪闪发亮。

2 实验材料○ 做这三个实验所需材料比较简单。

前两个实验需要一个透明的长方形的小水缸。

下图这个是我自己用有机玻璃板做的。

嫌麻烦的话也可以找一个比较深一点玻璃饭盒。

○ 第三个实验需要一个瓶子，自己在瓶子靠近底部的地方钻一个小孔。

○ 一支激光笔。

如今这个东西变得很便宜了。

我念小学的时候半导体激光笔忽然成为小朋友们的时尚奢侈品。

那个时候我们还不知道这个能发出强烈单向单色光线的东西叫什么。

社会大众也不知道它叫什么。

还记得有专家在报刊上发文指出这个东西叫激光笔，射到人眼里会致盲的。

时代在发展，社会在进步。

如今连能点着烟的激光笔都可以在网上买到了。

○ 水。

需要自来水，可以用指尖稍微沾一点点奶粉融在里面增加光的散射。

纯净水不容易观察到实验现象。

○ 单晶冰糖。

做第二个实验要用的。

3 实验步骤第一个实验：将小水缸装满自来水。

把激光从侧面斜着射入。

即可看到图一中的实验现象了。

如果在一间比较暗的房间里，会看到漂亮的光路。

∙第二个实验：将小水缸装满自来水。

把单晶冰糖均匀地铺在小水缸底（我做的水缸只有一厘米宽，所以节省冰糖）。

不要搅动它。

等几个小时等到大部分的冰糖都融化了，再把激光从侧面水平射入。

即可看到图二中的实验现象了。

同样在暗房间里，可以看到令人惊叹的景象，仿佛光线在弯曲的时空中的轨迹。