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1樓
激光用途
（l）激光通信
用光傳遞信息今天十分普遍比艦船用燈語通信交通燈用紅、黃、綠三色調(diào)度所有些用普通光傳遞信息方式都只能局限短距離內(nèi)要想把信息通過光直接傳遞遙遠(yuǎn)地方能用普通光而只能動(dòng)用激光
何傳遞激光呢我們知道電沿著銅線輸送光能沿著普通金屬線輸送此科學(xué)家們研制出來種能夠傳輸光細(xì)絲叫作光導(dǎo)纖維簡稱光纖光纖用特種玻璃材料制成直徑比人頭發(fā)絲還要細(xì)通常50～150
微米而且非常柔軟
實(shí)際上光纖內(nèi)芯高折射率透明光學(xué)玻璃而外面包皮層則用低折射率玻璃或塑料制成樣結(jié)構(gòu)方面能使光沿著內(nèi)芯折射前進(jìn)像水自來水管里往前流動(dòng)電導(dǎo)線往前傳輸樣即使千繞百折也沒有影響另方面低折射率包皮層又能阻止光外泄像水管會(huì)滲水電線絕緣層會(huì)導(dǎo)電樣
光導(dǎo)纖維出現(xiàn)解決了傳遞光途徑并說有了把任何光都能傳送遠(yuǎn)遠(yuǎn)地方去只有亮度高、顏色純、方向性好激光才傳遞信息理想光源從光纖端輸入幾乎沒有損失又從另端輸出因此光通信實(shí)質(zhì)上激光通信具有容量大、質(zhì)量高、材料來源廣、保密性強(qiáng)、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)被科學(xué)家們譽(yù)通信領(lǐng)域場革命技術(shù)革命輝煌成之
激光通信先進(jìn)哪里激光通信優(yōu)點(diǎn)首先容量大容量有多大呢當(dāng)我們平時(shí)打電時(shí)講著講著有時(shí)會(huì)串進(jìn)來相干說聲種打架現(xiàn)象由于對電線上只能通過路電另外串進(jìn)來路電正常通雙方會(huì)受干擾假有10對人同時(shí)用對電線通等于20人同時(shí)講根本無法通了了解決問題必須采用載波等方法使各路電分別處各頻段上由于普通電頻率范圍300～400赫而對電線上高頻率只有1500千赫所對電線上只能同時(shí)通過十幾路電顯樣電信容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)能滿足當(dāng)今信息社會(huì)要求
我們把普通電傳輸信息量比作小推車激光通信則汽車由于激光頻率要比無線電波高得多所激光通信信息容量要比電氣通信大10億倍根比頭發(fā)絲還細(xì)光纖傳輸幾萬路電或幾千路電視節(jié)目由20根光纖組成光纜只有支鉛筆樣粗細(xì)每天通76200人次相比之下由1800根銅線組成電纜直徑約7.6厘米每天卻只能通900人次
尤其令人驚訝光纖通信特別適合于電視、圖像和數(shù)字傳遞據(jù)報(bào)道對光纖分種內(nèi)傳遞全套《大英百科全書》
此外制造光導(dǎo)纖維材料地球上處都有砂子--石英只要幾克石英能制造出1千米長光纖樣僅原材料取之盡、用之竭還大大節(jié)約銅和鋁材正因此目前世界上發(fā)達(dá)國家都競相研究激光通信于激光通信成了爭相發(fā)展寵兒
通信技術(shù)史上光纖通信技術(shù)發(fā)展之快前所未有拿通信技術(shù)史上幾里程碑來看電從發(fā)明應(yīng)用花費(fèi)了60年左右時(shí)間并且電通信至今仍大量、普遍使用無線電技術(shù)（例電報(bào)）從發(fā)明應(yīng)用也花了30年左右時(shí)間電視技術(shù)雖發(fā)展較快仍孕育了約14年而激光通信從第根低損耗光導(dǎo)纖維誕生應(yīng)用總共只有5年時(shí)間現(xiàn)激光通信僅應(yīng)用廣泛而且形成了巨大光纖市場
1977年5月美國有家大公司叫電報(bào)電公司芝加哥市內(nèi)兩電局之間敷設(shè)了世界上第條短距離光導(dǎo)纖維通信線路此全美國近百地方建立了總長幾百千米短距離激光通信線路意味著短距離內(nèi)激光通信已開始取代普通電氣通信了1983年美國紐約波士頓之間長達(dá)600千米光導(dǎo)纖維通信已投入使用
緊跟美國面日本1984年日本完成了從北海道札幌至九州福岡長距離光導(dǎo)纖維通信干線全長達(dá)2800千米間聯(lián)結(jié)著30多城市1993年12月國和日本之間橫跨東海光纖電纜已鋪設(shè)成功日本和美國之間橫跨太平洋長達(dá)1萬千米海底光纜也設(shè)計(jì)
由于光導(dǎo)纖維通信蓬勃發(fā)展美、日、英、法等工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼成立了光導(dǎo)纖維、光纜生產(chǎn)企業(yè)世界上三大著名光纖光纜公司--美國西電公司、康寧公司和日本住友公司光導(dǎo)纖維產(chǎn)量每年都12萬千米上
總之工業(yè)發(fā)達(dá)國家都已建立了全國性光纖通信網(wǎng)絡(luò)便徹底替代目前銅質(zhì)電線電纜項(xiàng)浩大技術(shù)工程估計(jì)2000年告完成時(shí)候激光通信給我們地球帶來巨大變化例足出戶利用光纖網(wǎng)絡(luò)家處理文件或參加會(huì)議；或者家光纖網(wǎng)絡(luò)與購物心相連同置身超級市場樣坐家選購需要商品貨款只須與電子金融購物系統(tǒng)結(jié)算各地醫(yī)療心也從屏幕上查看病人病情和化驗(yàn)報(bào)告并據(jù)此開出處方單從而真正做"秀才出門知天下事""運(yùn)籌于帷幄之決勝于千里之外"
激光和光纖還傳送圖像首先要直徑比人頭發(fā)絲還要細(xì)單根光導(dǎo)纖維組合成纖維束傳送信息過程常用纖維束有兩種：種叫傳光束另種叫傳像束傳光束任務(wù)光從頭傳另頭傳光束結(jié)構(gòu)比較簡單由多根單絲膠合起再其端面拋光、研磨便減少光進(jìn)入光纖時(shí)反射和散射損失傳光束外面套上塑料護(hù)套
由于根光纖只能傳送光點(diǎn)要傳送整幅圖像必須光導(dǎo)纖維根根整齊地排列起來樣組成光纖束叫傳像束
傳像束全部光纖都排列得整整齊齊兩端頭所處位置都嚴(yán)格對應(yīng)點(diǎn)也混亂像把整齊筷子樣比某根光纖頭傳像束處于第八排第八列位置上另頭也同樣處于八、八位置上
傳像束傳送圖像時(shí)首先圖像分割成網(wǎng)眼狀即幅圖像被無數(shù)根光纖分解成無數(shù)像元再傳送出去根光纖負(fù)責(zé)傳送像元無數(shù)根光纖便能整幅圖像傳送另端要使圖像傳送得清晰要盡能選用直徑較細(xì)光纖因光纖越細(xì)定傳像束上能容納進(jìn)更多光束樣能傳送更多像元顯像元越多圖像越清晰
現(xiàn)應(yīng)用傳像束由上萬根光纖組成要把多光纖整齊地排列起來件容易事排列好再用種叫作環(huán)氧樹脂有機(jī)粘合劑兩端膠合使光纖粘結(jié)固定保證兩端光纖對應(yīng)對兩端面還要磨平和拋光至于間部分則必粘牢而像二胡弦樣松散只須外面加上保護(hù)塑料套管樣傳像束既柔軟又任意彎曲
除了傳送圖像處傳像束還能傳送般符號或數(shù)字及放大圖像或縮小圖像
要放大圖像傳像束做成端大、端小像錐體樣當(dāng)圖像元從小端傳大端時(shí)整幅圖像被放大反之圖像從大端發(fā)送小端整幅圖像被縮小了
此外利用光纖還改變圖像根據(jù)需要有意打亂光導(dǎo)纖維排列使出口端像元并落原先對應(yīng)點(diǎn)上而落主觀構(gòu)思點(diǎn)上于圖像改變了圖像元進(jìn)口端光纖做成方形而出口端光纖做成圓環(huán)形能方形圖像元變成圓環(huán)形像元
總之光纖傳像束有大發(fā)展?jié)摿ξ磥砉庑畔⑻幚砑夹g(shù)日益顯示其獨(dú)特作用
（2）材料加工
鉆孔、切割、焊接及淬火加工金屬材料時(shí)常用操作自從引進(jìn)了激光加工強(qiáng)度、質(zhì)量及范圍等方面開創(chuàng)了全新局面除了金屬材料外激光還能加工許多非金屬材料
激光鉆孔機(jī)激光鉆孔機(jī)問世之前對各種機(jī)械零件鉆孔靠電動(dòng)鉆孔機(jī)或沖床機(jī)械鉆孔僅效率低而且鉆出孔洞表面夠光潔
激光鉆孔原理利用激光束聚集使金屬表面焦點(diǎn)溫度迅速上升溫升達(dá)每秒l00萬度當(dāng)熱量尚未發(fā)散之前光束燒熔金屬直至汽化留下小孔激光鉆孔受加工材料硬度和脆性限制而且鉆孔速度異?？炜鞄浊Х种肽酥翈装偃f分之秒內(nèi)鉆出小孔
比需要金屬薄板上鉆出幾百連人眼都難察覺出來微孔用電動(dòng)鉆孔機(jī)顯能勝任用激光鉆孔機(jī)卻能1～2秒鐘內(nèi)全部完成用放大鏡對些微孔作番細(xì)查發(fā)現(xiàn)微孔面十分整齊光潔
激光鉆孔還用來加工手表鉆石每秒鐘鉆
20～30孔比機(jī)械加工效率高幾百倍而且質(zhì)量高同時(shí)激光鉆孔與下面我們要講激光切割樣加工過程非接觸式即像機(jī)械加工樣靠鋼鉆頭逐漸鉆透金屬材料因此激光操作自動(dòng)化連續(xù)加工或者超凈、真空特殊環(huán)境發(fā)揮作用
激光切割機(jī)知道了激光鉆孔原理容易理解激光切割金屬材料了：只要移動(dòng)工件或者移動(dòng)激光束使鉆出孔洞連邊成線自能材料切割下來了而且論樣材料鋼板、鈦板、陶瓷、石英、橡膠、塑料、皮革、化纖、木材等激光都柄削鐵泥削木灰光劍而且切割邊緣非常光潔
激光焊接機(jī)激光之所能用來焊接因功率密度高所謂功率密度高指每平方厘米面積上能集極高能量激光功率密度有多高呢我們作比較：工廠里通常用于焊接乙炔火焰能兩塊鋼板焊起種火焰功率密度達(dá)每平方厘米1000瓦；氬弧焊設(shè)備功率密度還要高達(dá)每平方厘米10000瓦兩種焊接火焰根本無法與激光相比因激光功率密度要比們高出千萬倍樣高功率密度僅焊接般金屬材料還焊接又硬又脆陶瓷
激光淬火傳統(tǒng)淬火方法十分簡單先刀刃燒紅驟浸冷水里經(jīng)過熱冷處理刀刃硬度大提高過樣淬火顯太方便效也定理想
激光淬火用激光掃描刀具或零件上需要淬火部位使被掃描區(qū)域溫度升高而未被掃描部位仍維持常溫由于金屬散熱快激光束剛掃過部位溫度急驟下降降溫越快硬度也越高再對掃描過部位噴速冷劑能獲得遠(yuǎn)比普通淬火要理想得多硬度
（3）激光照相排版
照相排版實(shí)際上引入了光學(xué)攝影原理用活字排版必須根據(jù)書稿依樣畫葫蘆地檢出各種大小、字體同鉛字和符號進(jìn)行排版而照相排版要簡便多通過排字機(jī)上透鏡來改變字樣大小和形狀至于用透鏡能改變字樣大小和形狀實(shí)際上等于我們照"哈哈鏡"
用照相排版時(shí)只需光源通過透鏡把需要文字和符號感光相紙上成像再經(jīng)過顯影和定影形成了照相底片只要像印照片樣印刷行
照相排版使用兩種光源剛才講普通光源相比之下激光排版省時(shí)省力由于激光亮度高顏色淺大大改善圖像清晰度印出來書質(zhì)量自高原理樣呢首先通過計(jì)算機(jī)把文字變成點(diǎn)用點(diǎn)來控制激光掃描感光底片才真正拍攝出全息照相
全息照相與立體照相兩回事盡管立體彩色照片看上去色彩鮮艷、層次分明富有立體感總歸仍單面圖像再好立體照也代替了真實(shí)實(shí)物比正方形木塊立體照論我們樣改變觀察角度只能看照片上畫面全息照同了我們只要改變下觀察角度看正方塊六方面因全息技術(shù)能物體全部幾何特征信息都記錄底片上也全息照相重要特點(diǎn)
全息照相第二重要特點(diǎn)能斑而知全豹當(dāng)全息照被損壞即使大半損壞情況下我們?nèi)詮氖Ｏ滦“肷峡磸埲⒄丈显形矬w全貌對于普通照片來說行即使損失只角只角上畫面也看了
全息照第三特點(diǎn)張全息底片上分層記錄多幅全息照而且們顯示畫面時(shí)會(huì)互相干擾正種分層記錄使得全息照能夠存儲(chǔ)巨大信息量激光全息照底片特種玻璃也乳膠、晶體或熱塑等塊小小特種玻璃把大型圖書館里上百萬冊藏書內(nèi)容全部存儲(chǔ)進(jìn)去全息照相用途日益廣泛
全息照相珍貴歷史文物記錄下來萬有文物古跡遭嚴(yán)重破壞即使蕩無存我們?nèi)愿鶕?jù)全息照相重建比像北京圓明園樣名勝當(dāng)年被八國聯(lián)軍焚毀現(xiàn)雖打算重建因知道原來整面貌難完全恢復(fù)全息照相提早100年發(fā)明事情好辦了
全息照相工業(yè)上還用作無損檢測無損檢測呢說用激光全息技術(shù)既檢查出產(chǎn)品有沒有微小毛病又點(diǎn)也會(huì)損傷些產(chǎn)品
更令人感興趣目前全息照相還被用來拍攝全息電影和電視久觀眾會(huì)看真實(shí)生活圖像畫面了即用激光"撞"擊底片上感光涂料留下無數(shù)對應(yīng)點(diǎn)些點(diǎn)經(jīng)顯影、定影重新變成文字或圖像里激光束相當(dāng)于電子束感光底片相當(dāng)于電視機(jī)熒屏接下來用載有文字和圖像底片去印書報(bào)雜志了彩色電視機(jī)之所能顯示紅、綠、藍(lán)三色由于熒屏上涂有三色熒光粉們電子撞擊下會(huì)顯出三種顏色而激光照相排版也采用類似原理印刷出優(yōu)美彩色畫面來
（4）激光醫(yī)學(xué)上應(yīng)用
激光應(yīng)用醫(yī)療器械領(lǐng)域成多扮演鉆頭、手術(shù)刀、焊槍等多種角色
焊槍和鉆頭眼科激光主要用來治療視網(wǎng)膜剝離視網(wǎng)膜剝離種棘手疾病患者視網(wǎng)膜與眼球內(nèi)壁脫開無法產(chǎn)生視覺激光沒有問世之前病人恐怕難免失明苦難
現(xiàn)醫(yī)生用激光器對準(zhǔn)病人眼底使激光器發(fā)射出束激光通過加熱使視網(wǎng)膜重新與眼球內(nèi)壁合起整過程要了幾分鐘激光束像焊槍樣病人視網(wǎng)膜焊接好了
除了焊接外激光把焊槍也用于切割
白內(nèi)障老年人常見病病人眼球前部凸透鏡--晶狀體由原來透明彈性體漸漸變得混濁無彈性光線能通過晶狀體落眼底視網(wǎng)膜上病人逐漸看見東西治療白內(nèi)障傳統(tǒng)辦法眼球前部切開條口子從小口子伸進(jìn)根細(xì)金屬針根金屬針溫度極低渾濁晶狀體凍得粘針上起從小口子帶出顯整手術(shù)比較麻煩
用醫(yī)用激光器來治療僅方便而且效好只要激光束對準(zhǔn)眼球內(nèi)晶狀體前表面或表面發(fā)射迅速切除掉晶狀體表面混沌膜
牙科激光代替牙鉆根據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)兒童齲齒發(fā)病率相當(dāng)高大約達(dá)75％用激光治牙病人幾乎沒有舒服感覺而且只要發(fā)炎次治療能解決問題牙科激光器激光器小弟弟功率小只有3瓦相當(dāng)于支節(jié)能燈幾乎產(chǎn)生熱量發(fā)射端實(shí)際上像頭發(fā)絲細(xì)光導(dǎo)纖維
治療時(shí)只須光纖發(fā)射端接近齲齒灶發(fā)出激光束齲處組織會(huì)分解用清水沖洗掉齲齒僅淺度牙琺瑯質(zhì)受損激光束會(huì)受損處細(xì)微孔隙封死樣便阻止乳酸腐蝕牙本質(zhì)已出現(xiàn)了齲孔用激光束鉆孔、清洗即人造琺瑯質(zhì)材料填入空洞再用激光加熱接合處使人造琺瑯質(zhì)材料與牙琺瑯質(zhì)融體激光治牙僅無痛、迅速而且治療效也好
激光手術(shù)刀要使用激光刀給病人膀胱、心臟、肝臟、胃、腸等重要內(nèi)臟動(dòng)手術(shù)難度大了激光能進(jìn)入人內(nèi)臟里去呢要靠醫(yī)生手件寶貝了件寶貝激光纖維內(nèi)窺鏡
所謂內(nèi)窺鏡醫(yī)生用來插人體內(nèi)直接觀察器官光學(xué)裝置通常內(nèi)窺鏡體積比較大也比較粗糙只能從病人口腔沿食道插胃里觀察插胃十分難受病人會(huì)感痛苦激光纖維內(nèi)窺鏡則完全同用光導(dǎo)纖維做成內(nèi)窺鏡又軟、又細(xì)、又能彎曲當(dāng)插入病人胃里時(shí)會(huì)有痛苦除了胃光纖內(nèi)窺鏡還能進(jìn)入其重要臟器內(nèi)激光纖維內(nèi)窺鏡方面用來檢查病人臟器否有病變更主要激光能量輸入體內(nèi)臟器對病變組織進(jìn)行照射也即加切除起手術(shù)刀作用而且用激光刀切割傷口能自動(dòng)止血需要結(jié)扎出血點(diǎn)大大縮短了手術(shù)時(shí)間傷口也會(huì)發(fā)炎用激光刀切除惡性腫瘤還防止癌細(xì)胞擴(kuò)散呢
（5）激光武器
激光導(dǎo)彈海灣戰(zhàn)爭美國首多國部隊(duì)向伊拉克境內(nèi)發(fā)動(dòng)大規(guī)?？找u摧毀伊拉克許多重要軍事目標(biāo)場戰(zhàn)爭伊拉克失敗而告終有人說海灣戰(zhàn)爭場先進(jìn)武器較量確有道理
美國飛機(jī)上裝有激光瞄準(zhǔn)器能發(fā)射出紅外激光當(dāng)架擔(dān)任偵察任務(wù)飛機(jī)空發(fā)現(xiàn)地面目標(biāo)時(shí)邊空盤旋邊用激光瞄準(zhǔn)器斷地向目標(biāo)發(fā)射激光束種激光束實(shí)際上起著向?qū)ё饔脮r(shí)擔(dān)任攻擊任務(wù)另些飛機(jī)隨飛來向目標(biāo)扔下激光制導(dǎo)導(dǎo)彈些激光制導(dǎo)導(dǎo)彈上裝有自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)種自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)等于導(dǎo)彈眼睛當(dāng)導(dǎo)彈撲向目標(biāo)時(shí)能根據(jù)從目標(biāo)上反射回來向?qū)Ъす鈹嗟匦拚w行航向從而準(zhǔn)確無誤地?fù)裟繕?biāo)
其實(shí)類激光制導(dǎo)導(dǎo)彈早70年代美國越南戰(zhàn)場上使用過現(xiàn)僅有空對地導(dǎo)彈而且有地對地、空對空、地對空等多種激光導(dǎo)彈
今天人們已能夠無線電搜索雷達(dá)、激光雷達(dá)結(jié)合起來組成作戰(zhàn)系統(tǒng)比當(dāng)無線電雷達(dá)發(fā)現(xiàn)空目標(biāo)（敵機(jī)或?qū)棧┠繕?biāo)高度、方位和速度準(zhǔn)確測量出來只要目標(biāo)進(jìn)入定范圍內(nèi)激光雷達(dá)會(huì)開啟發(fā)射出束細(xì)激光束緊緊盯住并精確測量出目標(biāo)位置發(fā)射激光導(dǎo)彈會(huì)根據(jù)激光雷達(dá)提供向?qū)Ъす馐鴾?zhǔn)確地命目標(biāo)其摧毀類激光導(dǎo)彈方便地部署卡車上也改裝成反坦克導(dǎo)彈
目前研制成反坦克激光導(dǎo)彈既從地面上發(fā)射也從直升飛機(jī)上發(fā)射導(dǎo)彈上裝有半導(dǎo)體激光器起著自動(dòng)跟蹤目標(biāo)作用使導(dǎo)彈能百發(fā)百地?fù)籼箍?br>激光雷達(dá)雖精度高、體積小、操作靈巧、轉(zhuǎn)移方便也有缺點(diǎn)容易受氣象條件限制也適于大范圍內(nèi)搜索目標(biāo)因此般都與無線電雷達(dá)配合使用互相取長補(bǔ)短
激光槍和激光炮所謂激光槍和激光炮都屬于激光戰(zhàn)術(shù)武器們外形像槍和炮們發(fā)射子彈和炮彈而激光束使敵方人員傷亡或失明類槍炮威力大小與本身能量和射擊距離有關(guān)現(xiàn)激光槍和激光炮有效射程還遠(yuǎn)所死光威力有限
死光武器前景無法估量旦激光束能量加大、有效距離增加會(huì)成名副其實(shí)死光比用激光炮打1萬米高空飛機(jī)由于激光束前進(jìn)速度每秒30萬千米因此只需三萬分之秒時(shí)間能擊飛機(jī)而短短瞬間飛機(jī)空僅夠向前移動(dòng)幾厘米樣對于死光來說活動(dòng)飛機(jī)實(shí)際上成了死目標(biāo)必死無疑照此計(jì)算即使射向幾千千米外導(dǎo)彈死光也只需花幾十分之秒而瞬間內(nèi)導(dǎo)彈也只能夠向前飛行幾十米因此死光有充分時(shí)間導(dǎo)彈摧毀外層空間
此外激光還斷改變方向?qū)?zhǔn)各目標(biāo)逐摧毀而且從經(jīng)濟(jì)上來說制造激光炮要比制造洲際導(dǎo)彈便宜得多
工業(yè)醫(yī)學(xué)軟件技術(shù)行業(yè)領(lǐng)域覆蓋面廣泛針對各行業(yè)產(chǎn)品多用途妙
知識庫標(biāo)簽：
|列兵
