激光技术是六十年代初发展起来的,以原子理论,量子理论,光学技术和电子技术为基础的一门高新技术.目前激光技术已经被推广应用于农业,工业,医疗,科学研究,军用武器及航天技术等多个领域,带来了巨大的效益.

         一.激光技术定义与激光技术发展现状 激光英文全名为 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER). 于 1960 年面世,是一种因刺激产生辐射而强化的光.科学家在电管中以光或电流的能量来撞 击某些晶体或原子易受激发的物质, 使其原子的电子达到受激发的高能量状态, 当这些电子 要回复到平静的低能量状态时,原子就会射出光子,以放出多余的能量;而接着,这些被放出的光子又会撞击其它原子,激发更多的原子产生光子,引发一连串的「连锁反应」,并且都朝同一个方前进,形成强烈而且集中朝向某个方向的光就是激光.激光是一种单色光,具有高亮度,方向性强,相干性好的特性. 激光技术包括激光器技术与激光应用技术.自第一台激光器诞生后,激光器技术一直是激光技术的一个重要部分,至今已研制了上百种激光器.按工作物质可以将它们划分为:固体激光器,气体激光器,半导体激光器等.目前固体激光器领域最活跃的话题是二极管泵浦固体激光器,相应的半导体激光器中激光二极管成为了它的重要发展方向,气体激光器中以CO2 激光器的研究最成熟也发展最快. 自诞生之初至今, 激光技术与应用发展迅猛, 已与多个学科相结合形成多个应用技术领域,比如光电技术,激光医疗与光子生物学,激光加工技术,激光检测与计量技术,激光全 息技术,激光光谱分析技术,非线性光学,超快激光学,激光化学,量子光学,激光雷达, 激光制导,激光分离同位素,激光可控核聚变,激光武器等等.这些交叉技术与新的学科的出现,大大地推动了传统产业和新兴产业的发展.

          二.激光技术的应用

          1.激光技术在工业上的应用 由于具有适应性强,加工质量好,精度高,效率高,效益好,加工方法多,无污染等优点,激光技术被广泛用于工业领域. 激光快速成形:用激光制造模型时用的材料是液态光敏树脂, 它在吸收了紫外波段的激光能量后便发生凝固, 变化成固体材料.把要制造的模型编成程序, 输入到计算机.激光器输出来的激光束由计算机控制光路系统,使它在模型材料上扫描刻划, 在激光束所到之处, 原先是液态的材料凝固起来.激光束在计算机的指挥下作完扫描刻划, 将光敏聚合 材料逐层固化,精确堆积成样件,造出模型.所以, 用这个办法制造模型, 速度快, 造出来的模型又精致.该技术已在航空航天,电子,汽车等工业领域得到广泛应用. 激光切割: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. 脉冲激光适用于金属材料, 连续激光适用于非金属材料, 后者是激光切割技术的重要应用领域. 但激光在工业领域中的应用是有局限和缺点的, 比如用激光来切割食物和胶合板就不成功, 食物被切开的同时也被灼烧了, 而切割胶合板在经济上还远不合算. 激光焊接:激光束照射在材料上, 会把它加热至融熔, 使对接在一起的组件接合在一起, 即是焊接.激光焊接,用比切割金属时功率较小的激光束,使材料熔化而不使其气化, 在冷却后成为一块连续的固体结构. 激光焊接技术具有溶池净化效应, 能纯净焊缝金属, 适用于相同和不同金属材料间的焊接.由于激光能量密度高,对高熔点,高反射率,高导热 率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利. 因为用激光焊接是不需要任何焊料的, 所以排除了焊接组件受污染的可能; 其次, 激光束可被光学系统聚成直径很细的光束, 换言之, 激光可以作成非常精细的焊枪, 做精密焊接工作;还有激光焊接与组件不会直接接触, 即这是非接触式的焊接, 因而材料质地脆弱也不打紧, 还可以对远离我们身边的组件作焊接, 也可以把放置在真空室内的组件焊接起来.因为激光焊接有这些特点, 所以它在微电子工业中尤其受欢迎. 激光雕刻: 用激光雕刻刀作雕刻, 比用普通雕刻刀更方便, 更迅速.用普通雕刻刀在坚硬的材料上, 比如在花冈岩,钢板上作雕刻, 或者是在一些比较柔软的材料, 比如皮革上作雕刻, 就比较吃力, 刻一幅图案要花比较长的时间. 如果使用激光雕刻则不同, 因为它是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射, 使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种雕刻方法.它根本就没有和材料接触, 材料硬或者柔软, 并不妨碍雕刻的速度.所以激光雕刻技术是激光加工最大的应用领域之一. 用这种雕刻刀作雕刻不管在坚硬的材料, 或者是在柔软的材料上雕刻, 刻划的速度一样.倘若与计算机相配合, 控制激光束移动, 雕刻工作还可以自动化.把要雕刻的图案放在光电扫描仪上, 扫描仪输出的讯号经过计算机处理后, 用来控制激光束的动作, 就可以自动地在木板上, 玻璃上, 皮革上按照我们的图样雕刻出来.同时, 聚焦起来的激光束很细, 相当于非常灵巧的雕刻刀, 雕刻的线条细, 图案上的细节也能够给雕刻出来.激光雕刻可以打出各种文字,符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义.激光雕刻是近年巳发展至可实现亚微米雕刻,已广泛用于微电子工业和生物工程. 激光打孔:在组件上开个小孔是件很常见的事.但是, 如果要求在坚硬的材料上, 例如在硬质合金上打大量 0.1 毫米到几微米直径的小孔. 用普通的机械加工工具恐怕是不容易办到, 即使能够做到, 加工成本也会很高. 激光有很好的同调性, 用光学系统可以把它聚焦成直径很微少的光点(小于一微米), 这相当于用来钻孔的微型钻头.其次, 激光的亮度很高, 在聚焦的焦点上的激光能量密度(平均每平方米面积上的能量)会很高, 普通一台激光器输出的激光, 产生的能量就可以高达 109 焦耳/厘米,足以让材料熔化并气化, 在材料上留下一个小孔, 就像是钻头钻出来的.但是,激光钻出的孔是圆锥形的,而不是机械钻孔的圆柱形,这在有些地方是很不方便的. 激光蚀刻:激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单,可大幅度降低生产成本,可加工0.125～1 微米宽的线,非常适合于超大规模集成电路的制造.

            2.激光技术在医学上的应用 医学是应用激光技术最早,最广泛和最活跃的一门边缘学科.1960 年世界上第一台红宝石激光器研制成功,次年红宝石激光视网膜凝固机在眼科获得首次应用.到目前为止,临床上使用的激光医疗设备已有几十个品种, 包含了自紫外至可见光和红外的各种波长, 包含了连续,脉冲,巨脉冲,超脉冲等各种输出方式. 从目前激光治疗设备在临床应用的角度可将其分为如下几大类: 眼科激光治疗设备, 外科激光手术设备,用于美容目的的皮肤病激光治疗设备,光动力疗法激光治疗设备,口腔激光设备和激光理疗仪器等等. 3.激光技术在军事上的应用 激光武器有它的独特性,令它被广泛应用于防空,反坦克,轰炸机自卫等军事用途.激光之所以能成为威力强大的武器,是因为它有三个层次的破坏能力 1.烧蚀效应 跟激光热加工原理一样,当高能激光束射到目标时,激光的能量会被目标的材料吸收,转化为热能.这些热能足以令目标部分或完全穿孔,断裂,熔化,蒸发,甚至产生爆炸. 2.激波效应 如目标材料被气化,目标材料会在极短时间内产生反冲作用,形成压缩波 使材料表面层裂碎开,碎片向外飞时造成进一步破坏. 3.辐射效应 目标材料气化的同时会形成等离子体云, 能产生辐射紫外线及 X 光线, 使目标内部的电子零件被破坏. 激光武器的优点有: 无需进行弹道计算; 无后坐力; 操作简便, 机动灵活, 使用范围广; 无放射性污染,效费比高. 激光测距仪是激光在军事上应用的起点, 将其应用到火炮系统, 大大提高了火炮射击精 度.激光雷达相比于无线电雷达,由于激光发散角小,方向性好,因此其测量精度大幅度提 高:由于同样的原因,激光雷达不存在盲区,因此尤其适宜于对导弹初始阶段的跟踪测量. 此外还有精确的激光制导武器, 激光致盲武器, 它们在现代高技术战争中扮演着及其重要的角色. 此外激光技术还被广泛应用于农业,通信,计算机,空间技术等领域.

             三.激光技术的应用前景 目前全球业界公认的发展最快的, 应用日趋广泛的最重要的高新技术就是光电技术, 他必将成为21世纪的支柱产业.而在光电技术中,其基础技术之一就是激光技术.科学界预测,到2010年,以光电信息技术为主导的信息产业将形成5万亿美元的产业规模,到2010年至2015年,光电产业可能会取代传统电子产业.光电技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步. 激光技术与产业的发展将支撑并推进高速,宽带,海量的光通信以及网络通信,并将引发一场照明技术革命,小巧,可靠,寿命长,节能半导体(LED)将主导市场,此外将推出品种繁多的光电子消费类产品 (如 VCD,D VD,数码相机,新型彩电,掌上电脑电子产品, 智能手机,手持音响播放设备,摄影,投影和成像,办公自动化光电设备如激光打印,传真 和复印等)以及新型的信息显示技术产品(如 CRT, LCD 及 PDP, FED, OEL 平板显示器等 ) 并进入人们的日常生活中. 激光产品已成为现代武器的眼睛和神经, 光电子军事装备将改变 21 世纪战争的格局.