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激光技术的四大特性及在测量测试领域的应用

家里用的CD和DVD播放器,办公室的激光打印机,以及商场的条码扫描器都有激光。另外,人们用激光治疗近视视力,通过光纤网络发送邮件,浏览视频……我们每个人几乎每天都使用激光。

自从人类第一台OB欧宝·体育石激光器是1960年美国研制成功之后,激光技术的运用领域越来越广泛,越来越重要。如今,激光技术的应用已广泛深入到工业、农业、军事、医学乃至社会的各个方面,对人类社会的进步正在起着越来越重要的作用,正奇迹般地改变着我们的世界。

但是,有多少人真正了解激光,是怎样产生,又是如何工作的?这一切,涉及到一系列的伟大科学思想和科技创造。

激光技术的四大特性及在测量测试领域的应用

神奇的四大特性

激光之所以被誉为神奇的光,是因为它具有普通光完全不具备的四大特性。

1.亮度高:激光是当代最亮的光源,只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光亮度大约是1.865×109cd/m2,而一台大功率激光器的输出光亮度可以高出太阳光的亮度7~14个数量级。所以,激光总能量虽不大,但由于能量高度集中,容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度的高温。可应用在光打孔、切割、焊接和激光外科手术。

2.OB欧宝·体育性好:光是一种电磁波。光的颜色取决于它的波长。普通光源发出的光通常包含各种波长,比如太阳光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫等可见光及红外光、紫外光等不可见光。但激光的波长只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内,误差非常微小。可应用在精密度仪器测量和某些化学反应实验上。

3.方向性好:普通光源向四周发光,而激光方向可限制在小于几个毫弧度立体角内,使得照射照度提高千万倍。激光每200千米扩散直径小于1米,若射到距地球3.8×105km的月球,光束扩散不到2千米,而普通探照灯几千米外就扩散到几十米。因此应用在激光准直、导向和测距上,非常高效。

4.相干性好:干涉是波动现象的一种属性。基于激光具有高方向性和高OB欧宝·体育性的特性,必然减少干扰。可应用在全息照相。

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激光应用蓬勃发展

50多年来,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。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。以下,着重谈谈激光技术在精密测量的应用。

精密测量是利用了激光OB欧宝·体育性好、相干性强、方向性好的特点,激光测距具有探测距离远,精度高,抗干扰,保密性好,体积小重量轻的优点。测距仪发出光脉冲,经被测目标反射后,光脉冲回到接收系统,测量发射与接收时间间隔。

同时,引力波的探测也是利用激光干涉测量方法,进行中低频波段引力波的直接探测,观测双黑洞并合和极大质量比天体并合时产生的引力波辐射,以及其他的宇宙引力波辐射过程。

此外,从工作原理上讲,激光雷达与微波雷达没有根本的区别:向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别,它在军事领域发挥着重要的作用,也成为环境监测的有力武器。

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