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激光的原理早在1916年已被著名的美國(guó)物理學(xué)家愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn),但直到 1960 年激光才被首次成功制造。激光是在有理論準(zhǔn)備和生產(chǎn)實(shí)踐迫切需要的背景下應(yīng)運(yùn)而生的,它一問(wèn)世,就獲得了異乎尋常的飛快發(fā)展,激光的發(fā)展不僅使古老的光學(xué)科學(xué)和光學(xué)技術(shù)獲得了新生,而且導(dǎo)致整個(gè)一門(mén)新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)。激光可使人們有效地利用前所未有的先進(jìn)方法和手段,去獲得空前的效益和成果,從而促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展。

激光的理論基礎(chǔ)起源于大物理學(xué)家“愛(ài)因斯坦”,1917年愛(ài)因斯坦提出了一套全新的技術(shù)理論“光與物質(zhì)相互作用”。這一理論是說(shuō)在組成物質(zhì)的原子中,有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級(jí)上,在高能級(jí)上的粒子受到某種光子的激發(fā),會(huì)從高能級(jí)跳到（躍遷）到低能級(jí)上,這時(shí)將會(huì)輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光,而且在某種狀態(tài)下,能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象。這就叫做“受激輻射的光放大”,簡(jiǎn)稱(chēng)激光。

例子

1958年,美國(guó)科學(xué)家肖洛（Schawlow）和湯斯（Townes）發(fā)現(xiàn)了一種神奇的現(xiàn)象：當(dāng)他們將氖光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí),晶體的分子會(huì)發(fā)出鮮艷的、始終會(huì)聚在一起的強(qiáng)光。根據(jù)這一現(xiàn)象,他們提出了"激光原理",即物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發(fā)時(shí),都會(huì)產(chǎn)生這種不發(fā)散的強(qiáng)光——激光。他們?yōu)榇税l(fā)表了重要論文,并獲得1964年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1960年5月15日,美國(guó)加利福尼亞州休斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家梅曼宣布獲得了波長(zhǎng)為0.6943微米的激光,這是人類(lèi)有史以來(lái)獲得的第一束激光,梅曼因而也成為世界上第一個(gè)將激光引入實(shí)用領(lǐng)域的科學(xué)家。

1960年7月7日,梅曼宣布世界上第一臺(tái)激光器誕生,梅曼的方案是,利用一個(gè)高強(qiáng)閃光燈管,來(lái)激發(fā)紅寶石。由于紅寶石其實(shí)在物理上只是一種摻有鉻原子的剛玉,所以當(dāng)紅寶石受到刺激時(shí),就會(huì)發(fā)出一種紅光。在一塊表面鍍上反光鏡的紅寶石的表面鉆一個(gè)孔,使紅光可以從這個(gè)孔溢出,從而產(chǎn)生一條相當(dāng)集中的纖細(xì)紅色光柱,當(dāng)它射向某一點(diǎn)時(shí),可使其達(dá)到比太陽(yáng)表面還高的溫度。

前蘇聯(lián)科學(xué)家尼古拉·巴索夫于1960年發(fā)明了半導(dǎo)體激光器。半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)通常由p層、n層和形成雙異質(zhì)結(jié)的有源層構(gòu)成。其特點(diǎn)是：尺寸小、p合效率高、響應(yīng)速度快、波長(zhǎng)和尺寸與光纖尺寸適配、可直接調(diào)制、相干性好。

微觀粒子都具有特定的一套能級(jí)（通常這些能級(jí)是分立的）。任一時(shí)刻粒子只能處在與某一能級(jí)相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)與光相互作用的規(guī)律狀態(tài)（或者簡(jiǎn)單地表述為處在某一個(gè)能級(jí)上）。與光子相互作用時(shí),粒子從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí),并相應(yīng)地吸收或輻射光子。光子的能量值為此兩能級(jí)的能量差△E,頻率為ν=△E/h（h為普朗克常量）。

光子-圖冊(cè)(2張)

1、受激吸收（簡(jiǎn)稱(chēng)吸收）

處于較低能級(jí)的粒子在受到外界的激發(fā)（即與其他的粒子發(fā)生了有能量交換的相互作用,如與光子發(fā)生非彈性碰撞）,吸收了能量時(shí),躍遷到與此能量相對(duì)應(yīng)的較高能級(jí)。這種躍遷稱(chēng)為受激吸收。

2、自發(fā)輻射

粒子受到激發(fā)而進(jìn)入的激發(fā)態(tài),不是粒子的穩(wěn)定狀態(tài),如存在著可以接納粒子的較低能級(jí),即使沒(méi)有外界作用,粒子也有一定的概率,自發(fā)地從高能級(jí)激發(fā)態(tài)（E2）向低能級(jí)基態(tài)（E1）躍遷,同時(shí)輻射出能量為（E2-E1）的光子,光子頻率 ν=（E2-E1）/h。這種輻射過(guò)程稱(chēng)為自發(fā)輻射。眾多原子以自發(fā)輻射發(fā)出的光,不具有相位、偏振態(tài)、傳播方向上的一致,是物理上所說(shuō)的非相干光。

3、受激輻射、激光

1917年愛(ài)因斯坦從理論上指出：除自發(fā)輻射外,處于高能級(jí)E2上的粒子還可以另一方式躍遷到較低能級(jí)。他指出當(dāng)頻率為 ν=（E2-E1）/h的光子入射時(shí),也會(huì)引發(fā)粒子以一定的概率,迅速地從能級(jí)E2躍遷到能級(jí)E1,同時(shí)輻射一個(gè)與外來(lái)光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向都相同的光子,這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為受激輻射。

可以設(shè)想,如果大量原子處在高能級(jí)E2上,當(dāng)有一個(gè)頻率 ν=（E2-E1）/h的光子入射,從而激勵(lì)E2上的原子產(chǎn)生受激輻射,得到兩個(gè)特征完全相同的光子,這兩個(gè)光子再激勵(lì)E2能級(jí)上原子,又使其產(chǎn)生受激輻射,可得到四個(gè)特征相同的光子,這意味著原來(lái)的光信號(hào)被放大了。這種在受激輻射過(guò)程中產(chǎn)生并被放大的光就是激光。

愛(ài)因斯坦1917提出受激輻射,激光器卻在1960年問(wèn)世,相隔43年,為什么？主要原因是,普通光源中粒子產(chǎn)生受激輻射的概率極小。當(dāng)頻率一定的光射入工作物質(zhì)時(shí),受激輻射和受激吸收兩過(guò)程同時(shí)存在,受激輻射使光子數(shù)增加,受激吸收卻使光子數(shù)減小。物質(zhì)處于熱平衡態(tài)時(shí),粒子在各能級(jí)上的分布,遵循平衡態(tài)下粒子的統(tǒng)激光計(jì)分布律。按統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律,處在較低能級(jí)E1的粒子數(shù)必大于處在較高能級(jí)E2的粒子數(shù)。這樣光穿過(guò)工作物質(zhì)時(shí),光的能量只會(huì)減弱不會(huì)加強(qiáng)。要想使受激輻射占優(yōu)勢(shì),必須使處在高能級(jí)E2的粒子數(shù)大于處在低能級(jí)E1的粒子數(shù)。這種分布正好與平衡態(tài)時(shí)的粒子分布相反,稱(chēng)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布,簡(jiǎn)稱(chēng)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。如何從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是產(chǎn)生激光的必要條件。

理論研究表明,任何工作物質(zhì),在適當(dāng)?shù)募��?lì)條件下,可在粒子體系的特定高低能級(jí)間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。若原子或分子等微觀粒子具有高能級(jí)E2和低能級(jí)E1,E2和E1能級(jí)上的布居數(shù)密度為N2和N1,在兩能級(jí)間存在著自發(fā)發(fā)射躍遷、受激發(fā)射躍遷和受激吸收躍遷等三種過(guò)程。受激發(fā)射躍遷所產(chǎn)生的受激發(fā)射光,與入射光具有相同的頻率、相位、傳播方向和偏振方激光向。因此,大量粒子在同一相干輻射場(chǎng)激發(fā)下產(chǎn)生的受激發(fā)射光是相干的。受激發(fā)射躍遷幾率和受激吸收躍遷幾率均正比于入射輻射場(chǎng)的單色能量密度。當(dāng)兩個(gè)能級(jí)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重相等時(shí),兩種過(guò)程的幾率相等。在熱平衡情況下N2N1,這種狀態(tài)稱(chēng)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)。在這種情況下,受激發(fā)射躍遷占優(yōu)勢(shì)。光通過(guò)一段長(zhǎng)為l的處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的激光工作物質(zhì)（激活物質(zhì)）后,光強(qiáng)增大eGl倍。G為正比于（N2-N1）的系數(shù),稱(chēng)為增益系數(shù),其大小還與激光工作物質(zhì)的性質(zhì)和光波頻率有關(guān)。一段激活物質(zhì)就是一個(gè)激光放大器。如果,把一段激活物質(zhì)放在兩個(gè)互相平行的反射鏡（其中至少有一個(gè)是部分透射的）構(gòu)成的光學(xué)諧振腔中（圖1）,處于高能級(jí)的粒子會(huì)產(chǎn)生各種方向的自發(fā)發(fā)射。其中,非軸向傳播的光波很快逸出諧振腔外：軸向傳播的光波卻能在腔內(nèi)往返傳播,當(dāng)它在激光物質(zhì)中傳播時(shí),光強(qiáng)不斷增長(zhǎng)。如果諧振腔內(nèi)單程小信號(hào)增益G0l大于單程損耗δ（G0l是小信號(hào)增益系數(shù)）,則可產(chǎn)生自激振蕩。原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以分為不同的能級(jí),當(dāng)原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),會(huì)釋放出相應(yīng)能量的光子（所謂自發(fā)輻射）。同樣的,當(dāng)一個(gè)光子入射到一個(gè)能級(jí)系統(tǒng)并為之吸收的話,會(huì)導(dǎo)致原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷（所謂受激吸收）；然后,部分躍遷到高能級(jí)的原子又會(huì)躍遷到低能級(jí)并釋放出光子（所謂受激輻射）。這些運(yùn)動(dòng)不是孤立的,而往往是同時(shí)進(jìn)行的。當(dāng)我們創(chuàng)造一種條件,譬如采用適當(dāng)?shù)拿劫|(zhì)、共振腔、足夠的外部電場(chǎng),受激輻射得到放大從而比受激吸收要多,那么總體而言,就會(huì)有光子射出,從而產(chǎn)生激光。

1953年：美國(guó)物理學(xué)家Charles Townes用微波實(shí)現(xiàn)了激光器的前身：微波受激發(fā)射放大（英文首字母縮寫(xiě)maser）

1957年：Townes的博士生Gordon Gould創(chuàng)造了“l(fā)aser”這個(gè)單詞,從理論上指出可以用光激發(fā)原子,產(chǎn)生一束相干光束,之后人們?yōu)槠渖暾?qǐng)了專(zhuān)利,相關(guān)法律糾紛維持了近30年。

1960年：美國(guó)加州Hughes 實(shí)驗(yàn)室的Theodore Maiman實(shí)現(xiàn)了第一束激光

1961年：激光首次在外科手術(shù)中用于殺滅視網(wǎng)膜腫瘤。

1962年：發(fā)明半導(dǎo)體二極管激光器,這是今天小型商用激光器的支柱。

1969年：激光用于遙感勘測(cè),激光被射向阿波羅11號(hào)放在月球表面的反射器,測(cè)得的地月距離誤差在幾米范圍內(nèi)。

1971年：激光進(jìn)入藝術(shù)世界,用于舞臺(tái)光影效果,以及激光全息攝像。英國(guó)籍匈牙利裔物理學(xué)家Dennis Gabor憑借對(duì)全息攝像的研究獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

1974年：第一個(gè)超市條形碼掃描器出現(xiàn)

1975年：IBM投放第一臺(tái)商用激光打印機(jī)

1978年：飛利浦制造出第一臺(tái)激光盤(pán)（LD）播放機(jī),不過(guò)價(jià)格很高

1982年：第一臺(tái)緊湊碟片（CD）播放機(jī)出現(xiàn),第一部CD盤(pán)是美國(guó)歌手Billy Joel在1978年的專(zhuān)輯52nd Street。

1983年：里根總統(tǒng)發(fā)表了“星球大戰(zhàn)”的演講,描繪了基于太空的激光武器

1988年：北美和歐洲間架設(shè)了第一根光纖,用光脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。

1990年：激光用于制造業(yè),包括集成電路和汽車(chē)制造

1991年：第一次用激光治療近視,海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中第一次用激光制導(dǎo)導(dǎo)彈。

1996年：東芝推出數(shù)字多用途光盤(pán)（DVD）播放器

2008年：法國(guó)神經(jīng)外科學(xué)家使用廣導(dǎo)纖維激光和微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)治療了腦瘤

2010年：美國(guó)國(guó)家核安全管理局（NNSA）表示,通過(guò)使用192束激光來(lái)束縛核聚變的反應(yīng)原料、氫的同位素氘（質(zhì)量數(shù)2）和氚（質(zhì)量數(shù)3）,解決了核聚變的一個(gè)關(guān)鍵困難。

普通光源是向四面八方發(fā)光。要讓發(fā)射的光朝一個(gè)方向傳播,需要給光源裝上一定的聚光裝置,如汽車(chē)的車(chē)前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡,使輻射光匯集起來(lái)向一個(gè)方向射出。激光器發(fā)射的激光,天生就是朝一個(gè)方向射出,光束的發(fā)散度極小,大約只有0.001弧度,接近平行。1962年,人類(lèi)第一次使用激光照射月球,地球離月球的距離約38萬(wàn)公里,但激光在月球表面的光斑不到兩公里。若以聚光效果很好,看似平行的探照燈光柱射向月球,按照其光斑直徑將覆蓋整個(gè)月球。

二亮度極高

在激光發(fā)明前,人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度最高,與太陽(yáng)的亮度不相上下,而紅寶石激光器的激光亮度,能超過(guò)氙燈的幾百億倍。因?yàn)榧す獾牧炼葮O高,所以能夠照亮遠(yuǎn)距離的物體。紅寶石激光器發(fā)射的光束在月球上產(chǎn)生的照度約為0.02勒克斯（光照度的單位）,顏色鮮紅,激光光斑肉眼可見(jiàn)。若用功率最強(qiáng)的探照燈照射月球,產(chǎn)生的照度只有約一萬(wàn)億分之一勒克斯,人眼根本無(wú)法察覺(jué)。激光亮度極高的主要原因是定向發(fā)光。大量光子集中在一個(gè)極小的空間范圍內(nèi)射出,能量密度自然極高。

激光的亮度與陽(yáng)光之間的比值是百萬(wàn)級(jí)的,而且它是人類(lèi)創(chuàng)造的。

激光的顏色

激光的顏色取決于激光的波長(zhǎng),而波長(zhǎng)取決于發(fā)出激光的活性物質(zhì),即被刺激后能產(chǎn)生激光的那種材料。刺激紅寶石就能產(chǎn)生深玫瑰色的激光束,它應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,比如用于皮膚病的治療和外科手術(shù)。公認(rèn)最貴重的氣體之一的氬氣能夠產(chǎn)生藍(lán)綠色的激光束,它有諸多用途,如激光印刷術(shù),在顯微眼科手術(shù)中也是不可缺少的。半導(dǎo)體產(chǎn)生的激光能發(fā)出紅外光,因此我們的眼睛看不見(jiàn),但它的能量恰好能"解讀"激光唱片,并能用于光纖通訊。但有的激光器可調(diào)節(jié)輸出激光的波長(zhǎng)。

激光分離技術(shù)

激光分離技術(shù)主要指激光切割技術(shù)和激光打孔技術(shù)。激光分離技術(shù)是將能量聚焦到微小的空間,可獲得105~1015W/cm2極高的輻照功率密度,利用這一高密度的能量進(jìn)行非接觸、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光功率密度照射下,幾乎可以對(duì)任何材料實(shí)現(xiàn)激光切割和打孔。激光切割技術(shù)是一種擺脫傳統(tǒng)的機(jī)械切割、熱處理切割之類(lèi)的全新切割法,具有更高的切割精度、更低的粗糙度、更靈活的切割方法和更高的生產(chǎn)效率等特點(diǎn)。激光打孔方法作為在固體材料上加工孔方法之一,已成為一項(xiàng)擁有特定應(yīng)用的加工技術(shù),主要運(yùn)用在航空、航天與微電子行業(yè)中。

三顏色極純

光的顏色由光的波長(zhǎng)（或頻率）決定。一定的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)一定的顏色。太陽(yáng)輻射出的可見(jiàn)光段的波長(zhǎng)分布范圍約在0.76微米至0.4微米之間,對(duì)應(yīng)的顏色從紅色到紫色共7種顏色,所以太陽(yáng)光談不上單色性。發(fā)射單種顏色光的光源稱(chēng)為單色光源,它發(fā)射的光波波長(zhǎng)單一。比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源,只發(fā)射某一種顏色的光。單色光源的光波波長(zhǎng)雖然單一,但仍有一定的分布范圍。如氖燈只發(fā)射紅光,單色性很好,被譽(yù)為單色性之冠,波長(zhǎng)分布的范圍仍有0.00001納米,因此氖燈發(fā)出的紅光,若仔細(xì)辨認(rèn)仍包含有幾十種紅色。由此可見(jiàn),光輻射的波長(zhǎng)分布區(qū)間越窄,單色性越好。[1]

激光器輸出的光,波長(zhǎng)分布范圍非常窄,因此顏色極純。以輸出紅光的氦氖激光器為例,其光的波長(zhǎng)分布范圍可以窄到2×10^-9納米,是氪燈發(fā)射的紅光波長(zhǎng)分布范圍的萬(wàn)分之二。由此可見(jiàn),激光器的單色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何一種單色光源。

四能量密度極大

光子的能量是用E=hv來(lái)計(jì)算的,其中h為普朗克常量,v為頻率。由此可知,頻率越高,能量越高。激光頻率范圍3.846×10^（14）Hz到7.895×10^（14）Hz。

電磁波譜可大致分為：

1、無(wú)線電波：波長(zhǎng)從幾千米到0.3米左右,一般的電視和無(wú)線電廣播的波段就是用這種波；

2、微波：波長(zhǎng)從0.3米到10^-3米,這些波多用在雷達(dá)或其它通訊系統(tǒng)；

3、紅外線：波長(zhǎng)從10^-3米到7.8×10^-7米；

4、可見(jiàn)光：這是人們所能感光的極狹窄的一個(gè)波段。波長(zhǎng)從780—380nm。光是原子或分子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所發(fā)出的電磁波。由于它是我們能夠直接感受而察覺(jué)的電磁波極少的那一部分；

5、紫外線：波長(zhǎng)從3 ×10^-7米到6×10^-10米。這些波產(chǎn)生的原因和光波類(lèi)似,常常在放電時(shí)發(fā)出。由于它的能量和一般化學(xué)反應(yīng)所牽涉的能量大小相當(dāng),因此紫外光的化學(xué)效應(yīng)最強(qiáng)；

6、倫琴射線：這部分電磁波譜,波長(zhǎng)從2×10^-9米到6×10^-12米。倫琴射線（X射線）是電原子的內(nèi)層電子由一個(gè)能態(tài)跳至另一個(gè)能態(tài)時(shí)或電子在原子核電場(chǎng)內(nèi)減速時(shí)所發(fā)出的；

7、伽馬射線：是波長(zhǎng)從10^-10～10^-14米的電磁波。這種不可見(jiàn)的電磁波是從原子核內(nèi)發(fā)出來(lái)的,放射性物質(zhì)或原子核反應(yīng)中常有這種輻射伴隨著發(fā)出。γ射線的穿透力很強(qiáng),對(duì)生物的破壞力很大。由此看來(lái),激光能量并不算很大,但是它的能量密度很大（因?yàn)樗�的作用范圍很�?一般只有一個(gè)點(diǎn)）,短時(shí)間里聚集起大量的能量,用做武器也就可以理解了。

傷害

激光波長(zhǎng)與眼睛傷害：在激光的傷害中,以機(jī)體中眼睛的傷害最為嚴(yán)重。波長(zhǎng)在可見(jiàn)光和近紅外光的激光,眼屈光介質(zhì)的吸收率較低,透射率高,而屈光介質(zhì)的聚焦能力（即聚光力）強(qiáng)。強(qiáng)度高的可見(jiàn)或近紅外光進(jìn)入眼睛時(shí)可以透過(guò)人眼屈光介質(zhì),聚積光于視網(wǎng)膜上。此時(shí)視網(wǎng)膜上的激光能量密度及功率密度提高到幾千甚至幾萬(wàn)倍,大量的光能在瞬間聚中于視網(wǎng)膜上,致視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞層溫度迅速升高,以至使感光細(xì)胞凝固變性壞死而失去感光的作用。激光聚于感光細(xì)胞時(shí)產(chǎn)生過(guò)熱而引起的蛋白質(zhì)凝固變性是不可逆的損傷。一旦損傷以后就會(huì)造成眼睛的永久失明。

激光的波長(zhǎng)不同對(duì)眼球作用的程度不同,其后果也不同。遠(yuǎn)紅外激光對(duì)眼睛的損害主要以角膜為主,這是因?yàn)檫@類(lèi)波長(zhǎng)的激光幾乎全部被角膜吸收,所以角膜損傷最重,主要引起角膜炎和結(jié)膜炎,患者感到眼睛痛,異物樣刺激、怕光、流眼淚、眼球充血,視力下降等。發(fā)生遠(yuǎn)紅外光損傷時(shí)應(yīng)遮住保護(hù)傷眼,防止感染發(fā)生,對(duì)癥處理。

紫外激光對(duì)眼的損傷主要是角膜和晶狀體,此波段的紫外激光幾乎全部被眼的晶狀體吸收,而中遠(yuǎn)以角膜吸收為主,因而可致晶狀體及角膜混濁。

可見(jiàn)波長(zhǎng)激光的警告標(biāo)簽分別為紅綠藍(lán)紫激光器通常都會(huì)標(biāo)示有著安全等級(jí)編號(hào)的激光警示標(biāo)簽：

第1級(jí) (Class I/1)：通常是因?yàn)楣馐�被完全的封閉在內(nèi),例如在CD或DVD播放器內(nèi)。

第2級(jí) (Class II/2)：在正常使用狀況下是安全的,這類(lèi)設(shè)備通常功率低于1mW,例如激光指示器。

第3 a/R級(jí) (Class IIIa/3R)：功率通常會(huì)達(dá)到5mW,注視這種光束幾秒鐘會(huì)對(duì)視網(wǎng)膜造成立即的傷害。

第3b/B級(jí) (Class IIIb/3B)：在暴露下會(huì)對(duì)眼睛造成立即的損傷。

第4級(jí) (Class IV/4)：激光會(huì)燒灼皮膚,即使散射的激光光也會(huì)對(duì)眼睛和皮膚造成傷害。

鄧?guó)櫫肿鳛槲覈?guó)工業(yè)激光風(fēng)向標(biāo)的大功率激光切割裝備,其市場(chǎng)令人振奮。2010年11月上海國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上,國(guó)內(nèi)外20家廠商展出了30臺(tái)大功率數(shù)控激光切割機(jī),是歷年國(guó)內(nèi)各種展會(huì)上展商與展品最多的一年。展品的亮點(diǎn)是：國(guó)產(chǎn)三維激光切割機(jī)、國(guó)產(chǎn)光纖激光切割機(jī)及進(jìn)口激光與沖裁復(fù)合機(jī)。會(huì)上有6臺(tái)（4臺(tái)平面機(jī),2臺(tái)機(jī)器人）國(guó)產(chǎn)光纖激光切割機(jī)展示6mm以下金屬板的切割。

激光功率已不足以描述切割能力的大小,亮度（Brightness）才是。亮度的定義是“單位面積單位立體角的激光功率”。

對(duì)比CO2激光器、碟片激光器和光纖激光器,可以得出這樣的結(jié)論：直到5千瓦,以光纖激光的亮度最大,切割金屬板最快最厚的當(dāng)屬光纖激光。但實(shí)際上切割厚板尚不如CO2激光,盡管碳鋼對(duì)近紅外的1.07摻鐿光纖激光的吸收率數(shù)倍于中紅外10.6的CO2激光,但10倍于光纖激光波長(zhǎng)的CO2激光之切縫比光纖的寬得多（一般2mm）,氧氣易于吹入。 這就是CO2激光46年來(lái)一直獨(dú)占固體激光之鰲頭的緣由。第一,國(guó)產(chǎn)激光切割機(jī)的量產(chǎn)與自主開(kāi)發(fā)力度的加大,外國(guó)一線公司在華本土化的生產(chǎn),縮小了二者的產(chǎn)品差距與價(jià)格差距。用戶(hù)對(duì)國(guó)產(chǎn)機(jī)的認(rèn)同度不斷提高,其在2010年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占比高達(dá)80%。

第二,2010年我國(guó)千瓦以上大功率CO2激光切割機(jī)銷(xiāo)量達(dá)1000臺(tái),占全球市場(chǎng)的20%-25%。上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪、大族激光、武漢法利萊、奔騰楚天等一線廠商都有大幅的增長(zhǎng)。最多一家竟占了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的30%。

市場(chǎng)興旺得力于擴(kuò)大內(nèi)需,但主要是這種加工手段的魅力,特別在鐵路鋼鐵、工程機(jī)械、汽車(chē)造船、航空航天和軍工等高端市場(chǎng)的旺盛需求。

明年市場(chǎng)難料,但可深信一點(diǎn),今年大起,明年絕不會(huì)大落,作為制造大國(guó)的中國(guó),保有量不會(huì)低于10000臺(tái)。須知2000年前的10年我國(guó)的總量才280臺(tái)。

第三,我國(guó)大功率激光切割裝備的產(chǎn)業(yè)鏈遠(yuǎn)未形成,尚無(wú)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型大功率激光器,無(wú)論激光器還是切割機(jī)的關(guān)鍵元部件都得依賴(lài)進(jìn)口。價(jià)昂的電容切割頭及作為耗材的光學(xué)鏡片等的研發(fā)生產(chǎn),迄今都無(wú)人問(wèn)津。成不了國(guó)內(nèi)配套,進(jìn)軍海外市場(chǎng)不過(guò)是夢(mèng)想。唯有待到國(guó)產(chǎn)整機(jī)批量出口之日,才是我國(guó)這一產(chǎn)業(yè)的形成之時(shí)。

第四,光纖激光是當(dāng)前的熱門(mén)話題。ROFIN與TRUMPF分別收購(gòu)NUFERN與SPI公司發(fā)展光纖激光已三年,今春上海慕尼黑激光展上,ROFIN展出了2KW光纖激光器,但全球高功率光纖激光器市場(chǎng)依然是IPG一統(tǒng)天下。繼上年SALVAGNINI與LASER PHOTONICS等公司展出用其的光纖激光器之切割機(jī)后,2010年11月在亞特蘭大的FABTECH 與漢諾威的EUROBLECH 展會(huì)上又推出愈來(lái)愈多的光纖激光切割機(jī)。欣喜的是一批海歸博士矢志回國(guó)創(chuàng)業(yè),創(chuàng)建了武漢銳科光纖激光、西安炬光等公司,研發(fā)生產(chǎn)高功率光纖激光器與二極管激光泵源,相信有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的4KW連續(xù)波光纖激光器不久將會(huì)呈現(xiàn)在國(guó)人面前。

超快激光器是太阿激光基于SESAM鎖模技術(shù)的Amberpico系列皮秒激光器、Amberfemto系列飛秒激光器開(kāi)發(fā)的激光器。 Amberpico系列皮秒激光器具有超短脈沖寬度（小于15PS）、高單脈沖能量（最大單脈沖能量30mJ）、高重復(fù)頻率（1kHz以上）和值得信賴(lài)的優(yōu)良輸出性能, 太阿激光機(jī)(6張)Amberfemto系列飛秒激光器脈沖寬度小于200fs,重復(fù)頻率1Hz—100kHz可選,具有優(yōu)異的空間模式和卓越的功率穩(wěn)定性�？梢詫�(shí)現(xiàn)高效的二倍頻、三倍頻、甚至四倍頻光的輸出。波長(zhǎng)范圍遍及紅外、綠光、紫外,波長(zhǎng)最短可以達(dá)到266/263nm。

皮秒連續(xù)鎖模激光器

皮秒連續(xù)鎖模激光器就是脈沖寬度壓縮到ps量級(jí)（10-12s） 的“超短”脈沖連續(xù)鎖模激光器。按照泵浦方式,可以分為燈泵浦皮秒連續(xù)鎖模激光器和半導(dǎo)體泵浦皮秒連續(xù)鎖模激光器；按照鎖模方式,可以分為半導(dǎo)體可飽和吸收體連續(xù)鎖模皮秒激光器和染料連續(xù)鎖模皮秒鎖模激光器；按照激光媒質(zhì),可以分為固體皮秒連續(xù)鎖模激光器和光纖皮秒連續(xù)鎖模激光器等。 一般采用半導(dǎo)體可飽和吸收鏡作為鎖模器件,LD泵浦的皮秒連續(xù)鎖模激光器。所謂半導(dǎo)體可飽和吸收鏡,一般是采用外延法將半導(dǎo)體可飽和吸收體直接生長(zhǎng)在半導(dǎo)體布拉格反射鏡上,因此被叫做可飽和半導(dǎo)體布拉格反射鏡（Saturable Bragg Reflector,簡(jiǎn)稱(chēng)SBR）或半導(dǎo)體可飽和吸收鏡（Semiconductor Saturable ABSorber Mirror,簡(jiǎn)稱(chēng)SESAM）。

激光美容

1、激光在美容界的用途越來(lái)越廣泛。激光是通過(guò)產(chǎn)生高能量,聚焦精確,具有一定穿透力的單色光,作用于人體組織而在局部產(chǎn)生高熱量從而達(dá)到去除或破壞目標(biāo)組織的目的,各種不同波長(zhǎng)的脈沖激光可治療各種血管性皮膚病及色素沉著。

2、激光手術(shù)有傳統(tǒng)手術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)越性。首先激光手術(shù)不需要住院治療,手術(shù)切口小,術(shù)中不出血,創(chuàng)傷輕,無(wú)瘢痕。例如：眼袋的治療傳統(tǒng)手術(shù)法存在著由于剝離范圍廣、術(shù)中出血多,術(shù)后愈合慢,易形成瘢痕等缺點(diǎn),而應(yīng)用高能超脈沖CO2激光儀治療眼袋,則以它術(shù)中不出血,不需縫合,不影響正常工作,手術(shù)部位水腫輕,恢復(fù)快,無(wú)瘢痕等優(yōu)點(diǎn),令傳統(tǒng)手術(shù)無(wú)法比擬。

激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源,識(shí)別物體等的一門(mén)技術(shù),傳統(tǒng)應(yīng)用最大的領(lǐng)域?yàn)榧す饧庸ぜ夹g(shù)。激光技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門(mén)學(xué)科的一門(mén)綜合技術(shù),傳統(tǒng)上看,它的研究范圍一般可分為：

激光加工系統(tǒng)。

包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。

激光加工工藝。

包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微雕等各種加工工藝。

激光焊接：汽車(chē)車(chē)身厚薄板、汽車(chē)零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器,CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。

激光切割：汽車(chē)行業(yè)、計(jì)算機(jī)、電氣機(jī)殼、木刀模業(yè)、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機(jī)件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。

激光治療

可以用于手術(shù)開(kāi)刀,減輕痛苦,減少感染。

激光打標(biāo)

在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用,目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。

激光打孔

激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車(chē)制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展,主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。國(guó)內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機(jī)葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主,也有一些準(zhǔn)分子激光器、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。

激光熱處理

在汽車(chē)工業(yè)中應(yīng)用廣泛,如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理,同時(shí)在航空航天、機(jī)床行業(yè)和其它機(jī)械行業(yè)也應(yīng)用廣泛。我國(guó)的激光熱處理應(yīng)用遠(yuǎn)比國(guó)外廣泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器,CO2激光器為主。

激光快速成型

將激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成。多用于模具和模型行業(yè)。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。

激光涂敷

在航空航天、模具及機(jī)電行業(yè)應(yīng)用廣泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。

激光成像

利用激光束掃描物體,將反射光束反射回來(lái),得到的排布順序不同而成像。用圖像落差來(lái)反映所成的像。激光成像具有超視距的探測(cè)能力,可用于衛(wèi)星激光掃描成像,未來(lái)用于遙感測(cè)繪等科技領(lǐng)域。