微百科:激光

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独家权威合作机构

广东省激光行业协会

协会由广东地区从事激光行业相关的研发、设计、生产、经营、应用、服务等经济组织自愿组成,并依法登记的行业性、地方性、非营利性的社会团体。本会的宗旨是:遵守宪法、法律、法规和国家政策,遵守社会道德风尚。

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激光

        激光的英文名称是Laser,它是英语短语“受激发射光放大”中每个实词第一个字母组成的缩略词,它包含了激光产生的由来。它一出现就创造了许多奇迹,真可谓“一鸣惊人”。经过30多年的发展,激光现在几乎是无处不在,它已经被用在生活、科研的方方面面:激光笔、激光针灸、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光指示器、激光测距仪、激光陀螺仪、激光铅直仪、激光手术刀、激光炸弹、激光雷达、激光枪、激光炮等等,在不久的将来,激光肯定会有更广泛的应用。
        激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”和“奇异的激光”。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现,但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践 迫切需要的背景下应运而生的,它一问世,就获得了异乎寻常的飞快发展,激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生,而且导致整个一门新兴产业的 出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段,去获得空前的效益和成果,从而促进了生产力的发展。

协会宗旨

协会的宗旨是:遵守宪法、法律、法规和国家政策,遵守社会道德风尚。团结和动员激光企业与激光科技工作者以经济建设为中心,坚持科教兴国和可持续发展的战略,促进激光科学技术与经济的结合,促进激光科学技术普及和推广,引导广东激光行业良性发展,为激光企业与科研人群提供产学研合作平台。为政府、行业、会员提供服务。[详细]

激光原理

光与物质的相互作用,实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子,同时改变自身运动状况的表现。
微观粒子都具有特定的一套能级(通常这些能级是分立的)。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的 状态(或者简单地表述为处在某一个能级上)。与光子相互作用时,粒子从一个能级跃迁到另一个能级,并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E,频率为ν=△E/h(h为普朗克常量)。
1.受激吸收(简称吸收)
处于较低能级的粒子在受到外界的激发(即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用,如与光子发生非弹性碰撞),吸收了能量时,跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。
2.自发辐射
粒子受到激发而进入的激发态,不是粒子的稳定状态,如存在着可以接纳粒子的较低能级,即使没有外界作用,粒子也有一定的概率,自发地从高能级激发态(E2)向低能级基态(E1)跃迁,同时辐射出能量为(E2-E1)的光子,光子频率 ν=(E2-E1)/h。这种辐射过程称为自发辐射。众多原子以自发辐射发出的光,不具有相位、偏振态、传播方向上的一致,是物理上所说的非相干光。
3.受激辐射、激光
1917年爱因斯坦从理论上指出:除自发辐射外,处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为 ν=(E2-E1)/h的光子入射时,也会引发粒子以一定的概率,迅速地从能级E2跃迁到能级E1,同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子,这个过程称为受激辐射。

激光发展

激光历史

        激光的理论基础起源于大物理学家爱因斯坦,1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘光与物质相互作用’。这一理论是说在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳到(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”,简称激光。
        1951年,美国物理学家查尔斯·哈德·汤斯设想如果用分子,而不用电子线路,就可以得到波长足够小的无线电波。
        1953年12月,汤斯和他的学生阿瑟·肖洛终于制成了按上述原理工作的的一个装置,产生了所需要的微波束。
        1958年,美国科学家肖洛(Schawlow)和汤斯(Townes)发现了一种神奇的现象:当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象,他们提出了"激光原理",即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时,都会产生这种不发散的强光--激光。
        1960年5月15日,美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光,这是人类有史以来获得的第一束激光,梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。
1960年7月7日,西奥多·梅曼宣布世界上第一台激光器诞生,梅曼的方案是,利用一个高强闪光灯管,来激发红宝石。由于红宝石其实在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉,所以当红宝石受到刺激时,就会发出一种红光。在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔,使红光可以从这个孔溢出,从而产生一条相当集中的纤细红色光柱,当它射向某一点时,可使其达到比太阳表面还高的温度。
        前苏联科学家尼古拉·巴索夫于1960年发明了半导体激光器。半导体激光器的结构通常由p层、n层和形成双异质结的有源层构成。其特点是:尺寸小、耦合效率高、响应速度快、波长和尺寸与光纤尺寸适配、可直接调制、相干性好。

激光大事件

1917年:爱因斯坦提出“受激发射”理论,一个光子使得受激原子发出一个相同的光子。
1953年:美国物理学家Charles Townes用微波实现了激光器的前身:微波受激发射放大(英文首字母缩写maser)。
1957年:Townes的博士生Gordon Gould创造了“laser”这个单词,从理论上指出可以用光激发原子,产生一束相干光束,之后人们为其申请了专利,相关法律纠纷维持了近30年。
1960年:美国加州Hughes 实验室的Theodore Maiman实现了第一束激光。
1961年:激光首次在外科手术中用于杀灭视网膜肿瘤。
1962年:发明半导体二极管激光器,这是今天小型商用激光器的支柱。
1969年:激光用于遥感勘测,激光被射向阿波罗11号放在月球表面的反射器,测得的地月距离误差在几米范围内。
1971年:激光进入艺术世界,用于舞台光影效果,以及激光全息摄像。英国籍匈牙利裔物理学家Dennis Gabor凭借对全息摄像的研究获得诺贝尔奖。
1974年:第一个超市条形码扫描器出现。
1975年:IBM投放第一台商用激光打印机。
1978年:飞利浦制造出第一台激光盘(LD)播放机,不过价格很高。
1982年:第一台紧凑碟片(CD)播放机出现,第一部CD盘是美国歌手Billy Joel在1978年的专辑52nd Street。
1983年:里根总统发表了“星球大战”的演讲,描绘了基于太空的激光武器。
1988年:北美和欧洲间架设了第一根光纤,用光脉冲来传输数据。
1990年:激光用于制造业,包括集成电路和汽车制造。
1991年:第一次用激光治疗近视,海湾战争中第一次用激光制导导弹。
1996年:东芝推出数字多用途光盘(DVD)播放器。
2008年:法国神经外科学家使用广导纤维激光和微创手术技术治疗了脑瘤。
2010年:美国国家核安全管理局(NNSA)表示,通过使用192束激光来束缚核聚变的反应原料、氢的同位素氘(质量数2)和氚(质量数3),解决了核聚变的一个关键困难。
2011年3月,研究人员研制的一种牵引波激光器能够移动物体,未来有望能移动太空飞船。
2013年1月,科学家已经成功研制出可用于医学检测的牵引光束。
2014年6月5日美国航天局利用激光束把一段时长37秒、名为“你好,世界!”的高清视频,只用了3.5秒就成功传回,相当于传输速率达到每秒50兆,而传统技术下载需要至少10分钟。

激光特点

激光应用

激光产品

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