激光技术论文十篇

激光技术论文篇1

激光与空间技术胡海棠国家科委信息司原常务副司长研究员——一、激光技术——（一）什么是激光与激光技术——激光，是一种自然界原本不存在的，因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。众所周知，任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。当处于低能级上的粒子（原子、分子或离子）吸收了适当频率外来能量（光）被激发而跃迁到相应的高能级上（受激吸收）后，总是力图跃迁到较低的能级去，同时将多余的能量以光子形式释放出来。如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的（自发辐射），此时被释放的光即为普通的光（如电灯、霓虹灯等），其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。但如果是在外来光子直接作用下由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来（受激辐射），被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致，这就意味着外来光得到了加强，我们称之为光放大。显然，如果通过受激吸收，使处于高能级的粒子数比处于低能级的越多（粒子数反转），这种光的放大现象就越明显，这时就有可能形成激光了。——激光之所以被誉为神奇的光，是因为它有普通光所完全不具备的四大特性。——1.方向性好——普通光源（太阳、白炽灯或荧光灯）向四面八方发光，而激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内（图8-9），这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。——2.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103瓦／（厘米2.球面度），而一台大功率激光器的输出光亮度经太阳光高出7～14个数量级。这样，尽管激光的总能量并不一定很大，但由于能量高度集中，很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高温。激光打孔、切割、焊接和激光外科手术就是利用了这一特性。——3.单色性好——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着各种波长，是各种颜色光的混合。太阳光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的可见光及红外光、紫外光等不可见光。而某种激光的波长，只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内。如氦氖激光的波长为632.8纳米，其波长变化范围不到万分之一纳米。由于激光的单色性好，为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。——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单色性的特性，它必然相干性极好。激光的这一特性使全息照相成为现实。——所谓激光技术，就是探索开发各种产生激光的方法以及探索应用激光的这些特性为人类造福的技术的总称。自1960年美国研制成功世界上第一台红宝石激光器，我国也于1961年研制成功国产首台红宝石激光器以来，激光技术被认为是20世纪继量子物理学、无线电技术、原子能技术、半导体技术、电子计算机技术之后的又一重大科学技术新成就。30多年来，激光技术得到突飞猛进的发展，不仅研制了各个特色的多种多样的激光器，而且激光应用领域不断拓展，并形成了激光唱盘唱机、激光医疗、激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一系列新兴产业。激光技术的飞速发展，使其成为当今新技术革命的“带头技术”之一。——（二）各式各样的激光器——在光源中，实现能级粒子数反转是实现光放大的前提，也就是产生激光的先决条件。要实现粒子数反转，需借助外来光的力量，使大量原来处于低能级的粒子跃迁到高能级上去，这个过程我们称之为“激励”。——我们通常所说的激光器，就是使光源中的粒子受到激励而产生受激辐射跃迁，实现粒子数反转，然后通过受激辐射而产生光的放大的装置。激光器虽然多种多样，但使命都是通过激励和受激辐射而获得激光。因此基本组成通常均由激活介质（即被激励后能产生粒子数反转的工作物质）、激励装置（即能使激活介质发生粒子数反转的能源，泵浦源）和光谐振腔（即能使光束在其中反复振荡和被多次放大的两块平面反射镜）等三个部分组成（图8-2）。——经过30余年的发展，各国开发出实用的激光器已超过200种。种类繁多，特点各异，用途也各不相同。激光器有各种不同的分类方法：按工作物质来分有气体、玻璃、晶体、液体、半导体、准分子等激光器，还有化学激光器（靠化学反应而形成受激状态）和自由电子激光器等；按波长来分，覆盖的波长范围包括远红外、红外、可见光、紫外直到远紫外，最近还研制出X射线激光器和正在开发的γ射线光器；按激励方式不同，有光激励（光源或紫外光激励）、气体放电激励、化学反应激励、核反应激励等；按输出方式不同，有连续的、单脉冲的、连续脉冲的和超短脉冲的，等等；从功率输出的大小来看，其中连续的输出功率小至微瓦级，最大可达兆瓦级；脉冲输出的能量可从微焦耳至10万以上焦耳，脉冲宽度由毫秒级到皮秒级乃至飞秒级（1000万亿分之一）。——上述各式各样激光器的出现，主要是为了满足不同的应用目的。如激光加工和某些军用激光都要求高功率激光或高能量激光（即所谓强激光）。有的希望脉冲的时间尽量缩短，以从事某些特快过程的研究。有的还对提高光的单色性、改善输出光的模式、改善光斑的光强分布以及要求波长可调等提出了很高的要求，从而使激光器的探索深度和应用广度得到前所未有的发展。激光器的应用已渗透到各个领域，正在奇迹般地改变着我们的世界。——（三）蓬勃发展的激光应用——激光不仅是20世纪内人类最重大的发明之一，而且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。——1、激光在信息领域的应用——半导体激光器和光纤放大器是光纤通信的两项关键技术。半导体激光器发出的激光不仅单色性和相干性好，而且光波频率比微波频率又高万倍，故以激光为传递信息的载体，用光纤做信息传递线路的光纤通信，不仅通信质量好、抗干扰能力强、保密性好，而且通信容量比微波通信要提高上万倍。一根比头发丝还细的光纤，就可以同时传输上万路电话或成千路电视节目，从而使通信真正成为通向千家万户的网络新时代。——利用激光技术进行光存储，使信息的存储发生了革命性的飞跃。一张CD声频光盘的记录密度相当于1000万比特／厘米2，可记录78分钟的音乐节目，比密纹唱片要大好几个数量级。一张计算机用的盘径为5英寸的CD-ROM，容量可达650兆比特。一张LD（激光录像盘），或者近几年最热门的VCD（激光视盘，谷称小影碟），以及继VCD之后的新一代视盘DVD（数字视盘），其视像蕴含的信号量比CD又要高千倍，可记录100分钟的清晰度很高的影视节目。CD、VCD和LD不仅已在放像设备市场占有相当大的份额，而且还可以在配有激光驱动器的计算机上播放。——此外，激光打印机、激光传真机、激光照排、激光大屏幕彩色电视、光纤有线电视以及大气激光通讯等均已得到广泛应用。——2、激光在全息术领域的应用——光作为一种波动现象，表征它的物理量有波长（同颜色有关）、振幅（同光的强弱有关）和位相（表示波动起点同基准时间的关系）。人们利用感光的照相方法，只能记录下波长和振幅，所以无论照得多么逼真，看照片和看真的景物总是不一样。而激光具有高相干性，能获取干涉波空间包括相位在内的全部信息。因此，采用激光进行全息摄影，被拍物体的全部信息都被记录在底片上，通过光的衍射，就能复现被摄取物体栩栩如生的立体形象。时至今日，在全息照相的基础上，还进一步发展了全息干涉术、彩色全息及彩虹全息和周视全息等新的全息技术。——全息照相具有三维成像的特点，可重复记录，而且每一小块全息底片都能再现物体的完整立体形象，其用途十分广泛。可广泛用于精密干涉计量、无损探伤、全息光弹性、微应变分析和振动分析等科学研究。利用全息干涉术研究燃气燃烧过程、机械件的振动模式、蜂窝板结构的粘结质量和汽车轮胎皮下缺陷检查等已得到广泛应用。全息照相用作商品和信用卡的防伪标记已形成产业，用全息照相拍摄珍贵艺术品，不仅欣赏起来令人如临其境，而且为艺术品的修复提供了可靠而逼真的依据。正在发展的全息电视还将为人们增添一种新的生活享受。——二、空间技术——（一）什么是空间技术——空间技术，顾名思义就是探索、开发和利用宇宙空间的技术。现阶段，空间技术又称航天技术。但对“天”目前专家们有两种理解：一是把地球大气层以外的无限遥远空间称之为“天”；另一是把地球大气层外、太阳系以内的有限空间叫做“天”。若按前一种理解，空间技术和航天技术完全是一回事；若按后一种理解，人们把地球大气层以外、太阳系以内的空间活动称之为航天，超出太阳系以外的空间活动称之为航宇。这样，空间技术则应涵盖航天技术和航宇技术。但由于在相当长的时间内，人类主要还是在太阳系内从事活动，因此，当今把航天技术和空间技术视为同义词已得到公认。——我国的航天专家将空间技术的主要特点概括为两个方面：首先空间技术是一门高度综合性的科学技术，是很多现代科学和技术成就的综合集成。它主要依赖于电子技术、自动化技术、遥感技术和计算机技术等众多先进技术的发展。因此，一个国家空间技术的成就，最能体现其科学技术的水平，是衡量其科技实力的重要标志。其次，空间技术是一门快速的、大范围的、在宏观尺度上最能发挥作用的科学技术。比如，通信卫星可以大面积覆盖地面以至全球；气象卫星可以进行全球天气预报；侦察卫星可以及时监视广大地区的军事活动等等。——空间技术区别于一般常规技术的这两大特点，使其对一个国爱的实力和进步起到意想不到的战略性作用：在经济上能产生很高的经济和社会效益，普遍认为，开发利用外层空间资源，其投资效益能达到1∶10以上；在军事上最能显示一个国家的军事实力，一个国家只要占有空间优势，就掌握了军事战略上的主动权；在政治上对提高一个国家在国际活动中的地位影响深远。一项重大空间成就，往往成为国际谈判的重大筹码；在科学技术上还能带动电子、自动化、遥感、生物等学科的发展，并形成包括卫星气象学、卫星海洋学、空间生物学和空间材料工艺学等一群新的边缘科学。——（二）空间技术的重大成就——空间技术的开创和发展是人类开拓宇宙空间的壮丽事业。空间技术自50年代崛起以来，以其辉煌的成就对国际政治、军事产生的影响和对人类经济、文明作出的贡献举世瞩目。几十年来，空间技术取得了重大的成就，其中各类卫星大显神通。

激光技术论文篇2

【关键词】激光 激光技术 发展趋势 应用发展

激光是一种新光源，现如今已经广泛应用到医学、军事、工业等各个领域当中去。激光技术的应用与激光技术的发展也是密不可分的。本文从激光的起源作为出发点，阐述了激光的结构和特性，并介绍了激光技术的发展趋势，展望了激光技术的应用发展前景。

一、激光的起源概述

关于激光的起源，最早还要追溯到科学家爱因斯坦，爱因斯坦在上世纪初就提出了受激辐射的理念。随后，上世纪中期，美国微波领域的著名科学家肖洛和汤斯发表了关于“红外与光学激射器”的论文，全文明确阐述了受激辐射发光的可能性，同时也阐述了受激辐射发光的条件――“粒子数反转”。1960年，美国科学家梅曼成功发明了一台世界上最早的红宝石激光器。至此，激光和激光技术开始了迅猛的发展。而我国的第一台激光器是在王志江院士的主持之下于1961年成功制造出来的。而关于我国的激光和激光技术起源，主要还是受到国外的影响。但是激光技术自从在我国起源就得到了良好的发展，无论是发展成果的质量还是数量都与世界水平差异不大。

二、激光器的结构和激光的特性

（一）激光器的主要组成结构

经过多年的发展和完善，激光器的主要结构已基本定型，主要由三个部分共同组成。首先是激光工作介质，激光工作介质是激光器最为基础也是最为重要的组成部分，激光器要产生激光必须要选择恰当的工作介质，例如固体、液体、气体或者是半导体。选择了恰当的工作介质，介质就可以受激辐射而产生出激光。其次，激励源也是激光器的主要组成结构，激励源是让工作介质实现粒子数反转的根本，一般激励源有光、电、热等多种化学激励方式。最后，激光的能量要产生并放大，主要依赖的就是谐振腔。

（二）激光的特性

激光的特性是激光技术得以广泛应用的基础，也是激光最为明显的现象。通常说来，激光有单色性纯、亮度高、相干性好、方向性强等方面的特性。

首先，就单色性纯来说，其实质就是激光的颜色相当纯。通常肉眼可见的激光谱线的宽度最小仅有万分之一埃。举个例子来说，普通白炽灯只需要1毫微米的干涉滤光片就可以透过波长600毫微米的光。而氦氖激光器发射出的激光波长一般都是633毫微米。而且，普通的光束中，光子简并度往往不会超过10-3，无法进行大量信息的传递。唯有通过简并度很高的激光才能实现正儿八经的光通讯。

其次，就激光亮度高这一特性来说，亮度高从几何光学的理论观点来看就是光子简并度很高。正常情况下，激光焦点位置的辐射亮度比普通白炽灯的光亮度高了上千倍。

最后，方向性是激光一个很重要的特点，现代卫星技术也凭借激光的方向性能够实现精确定位。激光高强的方向性也造成了其发散角很小。与普通探照灯相比，如果从地球到月球，激光光斑的直径一般不会超过2千米，而普通探照灯的光斑直径则会达到几千千米。

三、激光技术的发展趋势探索

（一）激光技术的发展趋势

激光技术从起源到发展经历了半个多世纪，根据笔者上文中关于激光起源的阐述来看，激光技术的发展从一开始就相当迅猛。但是具体到激光技术的发展趋势上还是分为不同发展阶段，而且发展的趋势也有一定的特点。

1.激光技术的发展阶段。就激光技术的发展阶段来看，首先是爱因斯坦关于受激辐射理论的提出和相关从而引发了激光的产生，并逐渐出现了激光技术。而激光技术的发展主要经历了以下五个阶段：探索阶段，在这一阶段中关于激光技术的探讨尚未成型，还是停留在实验室实验揭示激光的过程中；萌芽阶段，逐渐开始探讨激光的特性、效应等，开始进行激光技术的一些小型研究；基础阶段，这个时候大部分科学家都已经开始系统地进行激光的研究和应用估价，为激光技术的应用和发展奠定了坚实的基础；应用阶段，激光技术得到了良好的发展，逐渐投入到各行各业的实际应用当中去了；成熟和进步阶段，随着科学技术的日新月异，激光技术在应用过程中也紧跟时代的步伐在不断推陈出新。

2.激光技术的发展趋势特点。经过五个阶段半个多世纪的发展，激光技术的发展已经取得了令人喜悦的成果，激光技术的发展也在朝着高速化发展，发展趋势也呈现出以下特点：（1）不断朝着实用化的方向发展，旨在研究出高实用化、小型化、低廉化和高效率的激光技术。（2）不断朝着波长的角度进行研究，例如当下非常流行的紫外激光、红外激光以及波长更短的X激光和Y激光。（3）不断朝着大功率的激光技术发展，现如今，大功率激光器不断出现，有的激光器的输出功率甚至已经超过了1千瓦。

（二）激光技术的应用前景展望

经过多年的发展，激光技术凭借着其良好的特性在各个行业应用广泛，而激光技术的发展也直接影响了其在各个行业中的应用前景。在工业上，激光技术已经突破以往的局限，不断用于干涉计量和长度计量中，激光测距的作用相当大。在通信上，激光技术将使得现如今的通信安全性更高、可靠性更强、信息传输量更大；在武器上，激光武器的杀伤力比常规武器更大、使用费用更低。

因此，激光技术的发展趋势势必改变当今世界各行各业的发展格局，提升各行各业的发展进程。激光技术在往后的发展中将会逐渐成为整个人类社会的技术支柱，成为人类社会水平提升的最佳途径。

四、结束语

激光技术的发展，将会使激光技术行业的规模不断提升，激光技术对于世界发展和人类社会的生产生活的重要价值将会不断提升。因此，激光技术的发展趋势能够影响人类社会生活和生产。但是，激光技术也有一定的危害。因此，在激光技术的发展过程中一定要积极规避激光技术带来的一些威胁，让激光技术造福于人类。

参考文献：

[1]牛芳.激光技术发展的启示[J].山西科技，2005，03：84-85.

[2]倪亚茹，刘启华.激光技术的发展历程及其主要科学技术源流[J].南京工业大学学报（社会科学版），2004，01：67-72.

激光技术论文篇3

关键词：理实一体化 激光加工技术 教学实践

中图分类号：G712 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.20.054

1 中职激光加工技术专业教学现状

1.1 学校背景

安徽省蚌埠职教中心始终坚持“素质立人、特色办学、质量兴校、服务社会”的宗旨，把教育教学改革作为提高自身实力的抓手，先后推出了如案例教学法、分层次教学法、情景教学法、赏识法等等，对促进教学质量的提高起到了积极作用。随着课程改革的不断深入，面对当下的生源质量，三年前，该校以激光加工技术专业为试点，推进了“理实一体化”教学改革，收到了明显的效果。

1.2 学生现状

问卷调查表明，大多数激光加工技术专业的学生人生目标不明、自信心不足、学习兴趣不高、学习习惯较差、自卑感强，做什么都觉得索然无味。但是，他们往往形象思维强于逻辑思维，实践学习好于理论学习，动手能力优于动脑能力。如果在专业课教学上一味沿用传统的理论和实训各自独立的教学方法，将很难实现“以服务为宗旨，以就业为导向，以能力为本位”职业教育教学的目标。

1.3 专业现状

作为服务于新兴产业的激光加工技术，以其“高效、节能、环保”等优势越来越凸显它的独特作用。多年前，该校瞄准市场，率先在全国开设了激光加工技术专业。目前，在校学生350人，有9个教学班，专业教学人员22人，激光加工设备32台/套，一个1960平方米的实训加工中心，设备总资产达1000万元。已经累计培养了激光加工、产品设计、激光器装配与调试等领域的专技人才近800人，他们广泛分布在电子产品深加工、汽车制造、舞台背景设计、内雕产品加工、激光设备的装配与售后服务等十多个领域，深受社会各界用人单位的好评。

2 中职激光加工技术专业推进理实一体化的教学实践

2.1 确立鲜明的培养目标

理实一体的目的在于以学生为主体，激发学生学习兴趣，做到有事可做，有事会做，能完成既定学习目标；同时，要学以致用，理论联系实际，使学生能适应岗位需要的知识和技能。通过导、学、教、做、评等几个环节，学中做，做中学，感受学习过程所带来的喜悦与收获，以便在走上岗位的时候胜任本职工作。

2.2 设置一体化的实训课程体系

激光加工技术专业课程体系按三年制“2+1”模式制定教学计划，其中专业实训课程实行理实一体化教学方式。例如第一学期进行“钳工训练”，每天六节课（其中两节理论四节实训），三周完成，之后组织参加工具钳工中级工技能鉴定；第二学期是为期四周的“电力拖动训练”专题，每天四节（其中一节理论三节实训），完成任务后组织电工中级工技能鉴定；第三、第四学期，均安排为期八周的激光加工、工艺和激光器装调等专题实训，每天六节课，两节理论四节实训，任务完成后，进行激光器装调中级工技能鉴定。实训模块课程的理论和实训教学由一位教师主讲，并根据教学需要安排一至两名专职实习指导教师辅助教学，指导教师负责维护课堂秩序、实训报告的布置与批改、用电用水安全以及实训场地的卫生等。通过几年的教学摸索，激光加工技术专业实训课程体系初步构建了理实一体化教学模式。

2.3 编写理实一体的配套教材

几年来，乘着创建改革示范校的强劲东风，该校与全国多所中、高职业院校、激光器生产企业与行业的精英一道通力合作，研发了适合中职院校“机电・激光”专业的系列教材。教材宽基础、重模块、有梯次。它们是《机械基础》、《电工与电子技术》、《激光原理》、《激光加工设备》、《激光加工工艺》、《激光加工实训指导》（上、下册）等十本。教材能按照职业特定技能标准、行业通用技能标准、跨行业职业技能标准和核心技能标准四个模块来设计，突出了核心课程理实一体，通俗易懂，深受教师和学生的欢迎。

2.4 培养能独当一面的教师队伍

要培养一支技高一等、艺高一筹的教师队伍，能独立地胜任激光加工技术专业的教学工作，始终是教学工作的重中之重。

该校的做法，一是分期分批把部分专业教师选派到“武汉・光谷”基地，参与激光加工企业实地培训，让受培老师接受企业的文化、理念和先进技术的熏陶；二是精选部分教师到对口高校培训，以提高教师的理论水平；三是积极配合人社部门，放宽准入政策，引入企业精英充实到激光加工专业实训课的教学中，提高办学效能；四是建立激励机制，让参培人员享受评先、职评和绩效优先，这样做，极大地调动教师积极性，为理实一体化教学的顺利推进奠定了基础。

2.5 注重教学质量的评价

教育质量的评价主要是促进学生的全面发展，使学生学有所得，学有所长。教学实践中，过程性评价是行之有效的方法。

激光加工技术专业教学的过程性评价，一般采用师生自评与互评相结合，组内与组外评价相结合，定性与定量评价相结合。设置任务，启发点拨，实时跟踪，有效点评，及时反馈。学生亲力亲为，参与实践的整个过程，从中获得感悟和启迪。

中职激光加工技术专业的理实一体化教学实践，凸显了以学生的主体、以教师为主导的教学理念，打破理论课、实训课的界限，将理实教学、生产工艺、技术服务融于一体，教学环节相对紧凑，场所相对集中，师生双边互动，课堂充满活力和趣味，充分调动和激发学生的学习兴趣，也实现了教师专业水平的自我提升。

参考文献：

[1]俞艳.中职电工电子专业“理实一体”教学的思考与实践[J].中国职业技术教育，2012，（26）.

[2]王秀军.浅谈中职学校开设激光加工技术专业的构建模式[J].大学教育，2013，（6）.

激光技术论文篇4

【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1]刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）

[3]宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）

激光技术论文篇5

现代科学技术概论不但应该是现代科学技术成果的概论，而且也应该是现代科学技术发展历史和规律的概论。离开现代科学技术发生、发展的历史，静止、孤立地介绍现代科学技术的基本理论和成果，就会使现代科学技术概论这门课程变得零乱庞杂而不成体系。而如果把“史”与“论”有机地结合和统一起来，则不但能克服“零乱庞杂”的缺陷，而且还能为现代科学技术概论这门课程注入生机和活力。同时，把“史”与“论”结合起来，更是为思想政治教育专业学生开设这门课程的教学目的之所需。作为思想政治教育专业的学生，通过现代科学技术概论课程的学习，不但要了解现代科学技术的主要成果、历史演进和完整体系，而且要了解科学技术发生、发展的一般过程和规律，了解马克思主义哲学产生的现代科学技术基础以及对于推动科学技术发展的重要作用和意义。因此，只有做到史论结合，才能达到开课的目的和要求。

2现代科学技术概论的教学内容与体系

根据上述三原则，笔者认为，思想政治教育专业现代科学技术概论课程的内容与体系可做如下安排。导言。概要介绍现代科学技术及其理论基础、前沿阵地、中心内容和综合体现。

第一章，现代物理学革命及其影响。介绍现代科学技术的理论基础———相对论和量子力学。引言，概述近代物理学的辉煌成就及其所遇到的“两朵乌云”。第一节，相对论的建立。根据逻辑与历史相统一的原则，具体讲授伽利略变换和力学相对性原理，迈克尔逊—莫雷实验，洛伦兹变换的提出，爱因斯坦的狭义相对论及其主要结论，广义相对论及其验证。第二节，量子力学的建立和发展。一、量子力学产生的历史背景，概要介绍黑体辐射理论和紫外灾难。二、量子力学的建立与发展，具体讲述普朗克的量子假说，爱因斯坦的光量子理论，玻尔对原子结构的量子解释，德布罗意的物质波，薛定谔的波动方程，海森伯的矩阵力学。第三节，现代化学理论的发展。主要讲授元素周期理论的新发展和现代化学键理论。

第二章，原子物理学的开发研究及应用。主要讲授从物质结构的研究到原子能的开发和应用。第一节，对微观世界的探索和认识。一、物质结构初探，复习回忆德谟克利特的原子论，道尔顿的原子说，门捷列夫的元素周期律。二、向原子世界的进军，主要讲授X射线、放射性元素及电子的发现，原子结构模型及其实验和发现，原子核结构模型及其实验和发现，对基本粒子家族的认识。第二节，原子能的开发研究及应用。一、原子能的开发研究:重点介绍原子能开发研究中的三大发现，即慢中子效应的发现、核裂变的发现和链式反应的发现。二、原子能的应用，包括能源方面的应用和放射性同位素的应用。能源方面的应用包括两个方面:一是军用三弹即原子弹、氢弹和中子弹的研制;二是核电站的发展，主要介绍从慢中子反应堆到快中子增殖堆再到核聚变反应堆的历史发展。放射性同位素的应用可概要介绍在生产、生活、科研、军事上的应用及其成果。

第三章，生物学与生物工程技术。生物学是研究生命的科学;生物工程技术是用人工的方法创造生命的技术。生命科学是现代科学的三大前沿阵地之一;生物工程技术是现代科学技术的主要内容。第一节，生命的起源和生物的进化。一、生命起源的化学进化历程:从无机小分子物质生成有机小分子物质;从有机小分子物质形成有机高分子物质;从有机高分子物质形成有机多分子体系;从有机多分子体系演化成原始生命物质。二、生物进化论，主要介绍拉马克的生物进化学说和达尔文的生物进化论。第二节，现代遗传学和分子生物学。一、遗传学:主要讲授孟德尔的豌豆实验及其遗传学说;摩尔根的果蝇实验及其遗传学说。二、分子生物学:重点介绍蛋白质的性质、结构和功能;核酸的性质、结构和功能。第三节，生物工程技术。生物工程包括酶工程、发酵工程、细胞工程和基因工程四个部分的内容。因学时限制，可重点介绍细胞工程和基因工程两个部分。一、细胞工程，应首先讲授细胞的全能性，然后在细胞全能性的基础上具体介绍植物组织培养技术、细胞融合技术、细胞折合和胚胎移植技术、克隆技术等内容。二、基因工程:(1)基因工程的基础研究，主要介绍限制性内切酶、连接酶和基因载体的发现和研制。(2)基因工程的基本程序和方法，包括获取目的基因DNA、获取载体基因DNA、目的基因DNA与载体基因DNA的重组、把重组的DNA转入受体细胞进行增殖和筛选转基因生物体五个步骤及方法。三、生物技术的应用前景。主要介绍生物医药的研制及应用、生化工业的迅速发展、转基因动植物的大量出现，人类基因组计划(HGP)及其广阔的应用前景。

第四章，天文学和天体演化学说。天体演化学说是现代科学的三大前沿阵地之一，本章在重点讲述天体演化学说之前，先把天文学的相关知识作一简单介绍。第一节，天文学及其产生和发展。一、概要介绍天文学的研究对象和分类;二、重点讲授天文学的产生和发展:具体介绍古代天文学、近代经典天文学和现代天文学的发展情况。第二节，获取天体信息的渠道和手段;可分三个大问题来讲述。一、获取天体信息的渠道，主要介绍电磁辐射、宇宙线和中微子三条途径;二、获取天体信息的物质手段和仪器设备，主要介绍人眼的构造和功能、光学望远镜、射电望远镜和天体摄谱仪;三、天文观测发展简史:依次介绍光学天文学、射电天文学和空间天文学。第三节，天体的起源和演化。一、宇宙的起源和演化:主要介绍牛顿“无限无边”宇宙模型及其疑难、爱因斯坦“有限无边静态”宇宙模型及其疑难、哈勃定律与大爆炸宇宙模型;二、星系的形成和演化:先对星系及其类型作一简单的介绍，然后在此基础上介绍星系的形成和演化;三、恒星的形成和演化:具体介绍恒星的形成，表征恒星演化过程的赫罗图，恒星演化过程的三阶段，即主序星阶段、红巨星阶段和恒星的三种归宿(白矮星、中子星和黑洞);四、太阳系的形成和演化:主要介绍太阳系的基本情况和太阳系的形成和演化两部分内容;五、地球的构造和演化:包括地球概况、地球的圈层构造和地球的形成和演化。

第五章，信息技术和激光技术。人类历史在经历了6000年的农业社会和近300年的工业社会以后，现在正在迅速走向第三个文明社会———信息社会。所谓信息社会，就是信息在社会生产和生活中起主导作用的社会。信息技术和信息产业，是信息社会的重要支柱。所谓信息技术，就是信息的获取、传递和处理技术。信息技术以微电子技术为基础，包括计算机技术、通信技术、光导技术和人工智能技术等。第一节，微电子技术。一、微电子技术的出现:具体介绍集成电路的诞生、集成电路的种类及其历史发展和集成电路的制作工艺;二、微电子技术的应用。第二节，计算机技术。一、计算机概述:具体介绍计算机的结构与功能、计算机的特点和计算机的历史发展;二、计算机的应用:主要包括数值计算或科学计算、数据处理或称信息处理、实时控制或称过程控制、计算机辅助系统、人工智能或称智能模拟等;三、信息高速公路。第三节，通信技术。一、电气通信:主要介绍电话通信和非电话通信及传真;二、光纤通信:具体介绍光纤通信的基本原理、光纤通信的优点、光纤通信的应用和发展;三、卫星通信。第四节，激光技术。一、激光与激光器:具体介绍激光产生的基本原理、激光的特点、激光器的构造等内容。二、激光技术的应用:概要介绍激光加工(包括激光铸模、激光切割、激光焊接、激光雕刻等)技术及其在农业、医疗、军事上的广泛应用。

激光技术论文篇6

关键词 钣金加工；激光切割机；原理与特点

中图分类号TG93 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）73-0125-02

据相关工业加工技术的数据研究表明，激光切割作为激光加工行业中的一项最重要的切割技术工艺，其占有比例可以达到70%，可见其应用的广泛和重要。激光切割技术是激光加工工艺中比较重要的一部分，它也是世界上公认的比较先进的切割工艺之一。随着社会生产的不断发展以及工业加工技术的不断进步，激光切割技术也在随之快速的发展与进步，其在钣金加工中的应用也越来越广泛，并发挥着其他工艺无法比拟的作用。

1 激光切割机及其相关原理概述

1）激光：作为一种相干光，它具有极好的单色性能、极高的亮度、较高的能量密、以及优秀的方向性等优势特点，在工业加工中它被广泛地应用于激光切割、打孔、焊接以及打标等多方面，同时具有较大的发展空间与开发潜力；2）激光切割机：能够广泛并普遍被应用于切割普通钢板、硬质合金和不锈钢等诸多金属性质材料，以及陶瓷、玻璃、纤维板等诸多非金属性质物质。激光切割机的工作体系主要分为三大重要部分：机床主机、激光器以及控制系统。作为整个体系的中枢部分，控制系统主管并协调整个系统的正常工作，其主要任务在于协调并控制加工的轨迹、控制焦点的位置，同时注重与机、光、电等整体的调和；3）激光切割的原理：经过聚焦后的激光束对无论怎样坚硬的材料都能发生上万度的高温，促使材料能够在瞬间熔化与蒸发，同时产生强大的冲击波，达到使熔化的物质能够以爆炸性的方式一瞬间喷射并去除的目的。正是由于这一特殊性质，激光切割机可以将激光束聚焦在要被加工的材料表面的某个点上，引发并促使激光从光能到热能的转换，同时在几微妙的超短时间内，使激光束聚集点的温度快速升高至材料的熔点，再升高到沸点，使材料达到气化的状态，随后形成一个小孔洞。另一方面，激光束在激光切割机的控制与操作下，按照其预设的移动路径进行变化。在整个过程中，待加工材料的表面持续不断的发生液化、气化现象，并随之在激光经过的路程留下既细又长的一道割缝。

2 激光切割技术的优点

激光切割的速度极快、切缝较小、切口部分光滑且整齐、总体的切割质量较好等。与传统切割技术相比较，激光切割技术不存在对刀具的严重磨损；切割表面的热量范围影响比较小；切割的应用范围较大，不受形状等方面的限制，比较容易实现数控化；实施复杂加工的时候，能够不借助模具的支持并依然保持高质量、高精度的完成各种钣金加工工作。因此，很多工业制造单位已经开始关注激光切割技术的重要作用，且在钣金加工中逐渐积极的应用激光切割技术。

3 激光切割技术的发展与现状

我国的工业加工体系中，激光技术主要被应用在切割、焊接、标记以及热处理等加工方面。我国激光切割工业的起步虽然并未晚于西方国家很多，但由于自身的基础较差，所以激光加工技术还未能实现广泛的应用，且激光加工工业的整体发展水平与先进国家仍然存在较大的差距。激光切割技术是激光加工工业中最早、最多应用的一种加工技艺，其存在、应用与推广皆有很大的开发空间。随着我国经济技术的快速发展以及工业领域的不断进步，越来越多的钣金加工领域需要开发，更多的工业城市需要建立加工技术中心，以提高经济效益。

4 激光切割机在钣金加工中的实际应用及优势

1）激光切割能够有效的利用编程软件的优点，极大的提高薄板型材料的利用率，减少材料的使用与浪费，同时减轻工人的劳动强度与力度，达到理想的效果。另一方面，优化排料的这一功能性，可以省略薄板切割的开料环节，有效的降低材料的装夹，减少加工辅助的时间。因此，促使切割方案更合理的安排，有效的提高加工效率及材料的节省；2）在日益发展的市场环境中，产品的开发速度即意味着市场。激光切割机的应用，可以有效的减少模具的使用数量，节省新产品的开发周期，促进其开发的速度与脚步。零件经过激光切割后的质量良好，且生产效率明显提高，有助于小批量的生产，强而有力的保障了产品开发周期日渐缩短的市场氛围，而激光切割的应用可以对落料模的尺寸大小进行精准的定位，为日后的大批量生产铺垫下坚实的基础；3）钣金加工作业中，几乎所有的板件痘需要在激光切割机上一次成形作业，并进行直接的焊接合套，所以激光切割机的应用减少了工序与工期，有效的提高工作效率，能够实现工人劳动强度与加工成本的双重优化与降低，同时促进工作环境的优化，极大的提高研发速度与进度，减少模具投入，有效的降低成本；4）激光切割机在钣金加工中干的普遍应用，能够有效的缩短新产品等的加工与制造周期，极大的减少模具的投入等；极大的提高工人的加工速率，省去不必要的加工程序；同时，激光切割机在工业加工中的广泛应用，能够有效的加工各种复杂的零件，提高精确度，有助于直接缩短加工周期、提高加工的精准度、略去冲压模具的更换程序，有效的提高劳动生产率。

5 结论

总之，激光切割机在诸多领域中都得到良好且广泛地应用，尤其是在钣金加工中作为一种新的技术工艺方式，激光切割更是大大的提高了生产效率和产品质量。未来，激光切割技术在生产与生活中也一定会获得更多的肯定，其应用前景与发展前景均十分广泛。随着社会工业的不断发展以及激光加工技术的进步，激光切割技术必然会成为钣金加工技术应用中的重要加工手段，因此，值得广大同行的关注与重视，在实际生产中予以大力的推广。

参考文献

[1]王大力.激光切割机在钣金加工中的应用[J].科技资讯，2012，2：112.

[2]汤坚，吴忠平.激光切割在钣金加工中的应用[J].纺织机械，2001(6)：44-45.

激光技术论文篇7

1995年5月22一26日,在美国马里兰州巴尔的摩召开的第15届“激光与光电子学(CLEO)”和第5届“量子电子学与激光科学(QELS)”会议,是世界规模最大的激光一光电子一量子电子学领域的重要的国际会议。本会议一个特别新的内容是激光在生物学与医学上的应用。同时,还举办了一个庞大的技术展览会,展览了许多与生物医学有关的新产品。会上千余篇,内容主要侧重固态与半导体激光器、非线性光学、超短脉冲激光光源、激光在医学生物学中的应用等。这些论文反映了近年来激光科学技术的进展,现分述如下。

1半导体激光

十分引人注目的是半导体激光器件研究方面的成果。其中有关新材料及其处理过程,器件工作物理机制,器件的设计思想,器件工作向短波段的延拓等,都有很大的发展。光子带隙、半导体量子电子学的理论和实验研究逐步使量子阱异质结激光器迈向实用阶段,并导致光学和光电子学用的量子阱器件以及超短脉冲半导体激光器和高速光探测器件的迅速发展。这对推动高速通讯的发展是十分重要的。垂直腔面发射激光器(VCSEL)的功率转换效率已经高于50%,阑值电流200拼A,工作体积7只7(拜m)2;半导体纳米结构材料已经可以制作出微腔激光器。一个10nm的腔体可产生1000nm波长的窄频带辐射。可见区,特别是蓝绿波段半导体激光器研制令人鼓舞,一旦进入实用阶段,势必剧烈改变小功率可见区激光器销售市场的状况,并将大大扩展激光在科技和生活领域的使用范围。长波可见段630nm,650nm和670nm的红色激光二极管(LD)制作成本较前两年已大大下降。目前可以预感到:在激光显示、激光准直、激光印刷、激光医学生物学应用等方面,半导体红光激光二极管将会迅速占领氦氖激光器的原有市场,取而代之。与此有关的蓝色发光二极管(LED)已开始以远较红、黄、绿色发光二极管高昂的价格投放市场(随着技术改进,将很快降低成本),形成了大型彩色显示屏幕蓬勃发展态势。在半导体激光领域,近年备受关注且影响着该领域进一步发展的课题是半导体纳米结构和微腔以及在这类器件中的相干现象的研究。

2固体激光

迅速发展的另一领域是固体激光器。近两年,明显看到:纤维激光和波导固体激光,可调谐固态激光,特别是用半导体激光二极管阵列泵浦的“全固态化”固体激光器的实用化,将可以达到许多目的:相对廉价、稳定性好、寿命长、波长可调谐范围宽、脉冲宽度窄,还可以具有优良的空间分布光束质量等。因此,具有广泛的应用价值。它已开始取代优质、高功率的气体激光器,用于微束打印和数据存储。尤其值得一提的是:“全固态化”的钦宝石激光器,在连续操作时.波长可调谐范围甚宽(从600~1100nm),功率很易达到瓦级水平。在锁模脉冲运转时,可以产生自锁模,脉宽达数十飞钞,平均功率已达瓦级。如此一来,再配合非线性频率变换办法,可以把激光波段扩展到很大的范围。再加这类激光器的装里有牢靠、调节简便的优点,可以做成车载、机载系统。显然,在不远的将来,有可能由它淘汰染料激光。

3非线性光学

非线性光学领域的论文最为吸引人的是一些新的无机或有机光学材料的诞生和应用。目前从紫外到中红外的实用的光学参童振荡器已商品化。此外,与高速信息公路有关的孤子激光产生和传翰问题,其成果已陆续投人实际使用。

4超短超快激光

会议中研讨的一个特殊领域是超短脉冲激光的产生与测量及其在电子学、医学、成象和超快过程控制方面的应用。钦宝石的锁模飞秒激光装置以及光纤激光器的锁模是与当前研究超短光脉冲发生技术的热点。其中有关的机理与技术已趋成熟,将会很快开辟通信、化学、生物学的应用。

5激光生物医学应用

这次会议的一个新颖论题是:激光在生物医学领域的应用。看来,由于激光技术装置的稳定、成熟、易于操作、价格下降以及其特有的难予取代的优点,将很快渗入生物学研究。以及极其审慎的临床医学应用领域。其中成效特别显著的一个方面是激光诱发荧光技术应用于细胞动力学的数字显微成象和生物学过程监测。高速时间分辨荧光光谱技术已开始成功地用于临床医学诊治。

激光技术论文篇8

Laser Spectroscopy

Vol.2,4th Edition

2009

Hardcover

ISBN 9783540749523

W 德姆特勒德著

自1960年第一台激光器问世以来的近50年中,激光光谱学一直是研究领域的重点,并且在科学、医药以及技术的许多方面取得显著进展,得到越来越多的应用。激光光谱学的发展部份地得力于新的实验技术。这些新技术的出现,激发了激光在化学、生物、医药、大气研究、材料科学、计量学、光通讯网络以及许多其它工业领域的应用。

为了让读者了解这些新发展,新版书中增加了很多新内容,譬如:外腔倍频,稳定的连续参量振荡器,可调的窄带紫外光源,更灵敏的检测技术,可调的飞秒或次飞秒激光器,原子或分子激发的控制,能与飞秒激光器同步的频率梳,相干的物质波,以及在化学分析、医药诊断、工程中更多的应用实例。此外,对一些章节的内容如非线性光谱学、离子阱、超短激光脉冲、以及激光光谱的新发展等作了较大改进和扩充。新增的50张插图展示了最新的开发和研究结果。这些新内容需要在第三版《激光光谱学》中增加很多页面,因此著者决定将第四版的《激光光谱学》分为两卷。第一卷主要论述激光光谱学的基础。第二卷介绍了激光光谱学的各种实验技术及应用。新技术及新实验装置包括:用光梳直接测量光波的绝对频率和脉冲;可见飞秒激光高次谐波的阿秒时间分辨率;飞秒非共线光参放大器,以及用它来高速测量激发分子的快速动态过程,它也是详细研究一些重要过程如眼视网膜的视觉过程,或叶绿素分子中的光合成过程的基本工具。

本书共10章:1.激光的多普勒极限吸收光谱和荧光光谱;2.非线性光谱;3.激光喇曼光谱;4.分子束的激光光谱;5.光泵和双共振技术;6.时间分辨激光光谱;7.相干光谱;8.碰撞过程的激光光谱;9.激光光谱的新发展;10.激光光谱学的应用。每一章的末尾有练习题。书的末尾有习题答案、参考文献及主题索引。

著者任职于德国凯泽斯劳滕大学(Universitt Kaiserslautern)物理系。目前他的教学及研究的兴趣包括:实验物理学,激光光谱,原子、分子和光子,分子物理学。他曾撰写数十部著作。

本书填补了前沿研究论文与基本原理和基本实验技术之间的空白。适合于想深入了解激光光谱学的物理学家及化学家阅读;也可作为研究生的教科书。凡是学过原子物理、分子物理、电动力学和光学的学生都能阅读本书。

刘克玲,退休研究员

(中国科学院过程工程研究所)

激光技术论文篇9

关键词：遥感 机载激光雷达 实践教学 课程设计

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）18-00-02

1 前言

《激光遥感》是武汉大学遥感信息工程学院为适应遥感技术发展的最新需求，对原有《激光成像》课程进行改造而设置的一门专业必修课程。随着相关技术的发展，激光遥感成为了遥感技术的重要方向。近些年越来越多的资源投入到激光雷达术的研究和实践中，使之得到飞速发展。目前激光遥感技术已经运用到了近景、地面、车载、机载到星载的多种平台上，提供了不同精度的多种产品，应用在诸多行业中。相应地，激光遥感数据处理也从科学研究少量试验发展到了大规模生产实践阶段。面对这种变化趋势，武汉大学遥感信息工程学院在2010年修订的本科生培养方案中，设置了《激光遥感》课程，作为摄影测量方向本科生的专业必修课和遥感信息工程方向本科生的专业选修课[1]。这准确地反映了目前激光遥感技术的发展状况和其在遥感技术中的地位。

2 加强激光遥感实践课程的必要性

在激光遥感课程改造过程中，有必要提出并坚持面向应用的方针，这一方面是生产的需要，我国已经正在大力引进和推广激光遥感技术，仅机载LiDAR设备就已经超过30台，价值数亿元，其他的地面及近景设备更是多达百余套。这些设备采集了大量的数据，处理这些数据需要专门的人才，对本科教育提出了要求[2]；另一方面是就业的需要，虽然随着空间技术的应用，摄影测量与遥感专业的学生就业形势较好，但是要看到，随着开设相关专业课程学校的增加以及学生规模的扩大，就业压力已经越来越大，有必要根据生产部门的需求，有针对性地培养学生专长，扩大就业机会；第三方面是科学研究的需要，目前激光遥感数据仅仅得到了初步的应用，如何提高数据处理效率，丰富数据产品类型以及拓展数据范围等，是目前生产部门亟待解决的问题[3]。通过在本科阶段设置相关课程，加大培养力度，有利于激发学生科研兴趣，为将来投身相关科学研究打下了坚实基础。在过去激光遥感属于前沿技术，缺少必要的案例和数据，主要采取课堂讲授的方式，通过教师的PPT和板书进行教学，学生的课堂实验及课后实践很少，缺少实践环节，造成学生动手能力较差，同时对理论的理解也不够深入，影响了用人单位的使用[4]。因此，随着激光遥感技术从探索走向应用，对应的《激光遥感》课程也由选修设置为必修，其授课方式也应该从纯理论讲授发展为理论结合实践的讲授方式。

3 遥感实践课程的原则及内容

3.1 遥感实践课程的原则

激光遥感数据处理环节多，涉及的专业知识多，同时，由于仍处于不断发展中，很多新处理方法和产品不断涌现，成熟和固定的生产与数据处理方法和流程较少。在确定激光遥感课程实践内容时需要把握如下原则：

（1）有利于全面掌握课程的知识点，实践的内容应该贯穿整个课程的环节，加深和巩固学生对理论的了解；

（2）有利于相关专业知识的融会贯通[5]。激光遥感是多种新技术的集成技术，应该通过实践环节，使学生了解相关专业技术以及集成技术的重要性及作用；

（3）有利于激发学生的科学研究兴趣[6]。应该通过实践，激发学生探索未知的兴趣，投身于对激光遥感技术科学研究中；

（4）有助于提高学生动手能力。激光遥感技术是一门工科技术，其落脚点应聚焦在提高学生的动手能力，为将来胜任行业部门打下基础；

（5）有助于课程安排。课堂时间有限，过于复杂的实验占用太多时间，不利于课堂组织，简单的实验不利于学生掌握相关知识。必须对各实验部分精心设计，使之既相对独立又有机联系。

3.2遥感实践课程的主要内容

激光遥感实践环节的内容

激光遥感技术工程实践环节较多，内容庞杂，主要有：

航线设计，需要全面掌握点云数据的参数，影像数据参数等；

数据预处理，包括误差剔除，坐标转换等；

输入输出，包括格式转换，内插方法等；

基础测绘产品生产，包括DEM、DLG的生产；

高级地理信息应用，包括数据分类、建筑物提取，三维建模以及空间信息系统研发等。

4 遥感实践课程设计

4.1 框架

本文设计了激光遥感课程的实践教学方案，框架图如下。

激光遥感实践框架

4.2 实践教学方案

本文设计了激光遥感课程的实践教学案例，下面针对框架进行详细说明。

（1）为了使学生对LiDAR技术有感性的认识，设计了参观的环节，以激发学生的兴趣。选择学院的硬件设备或者生产部门的生产现场，使学生通过参观对LiDAR设备的组成、相关技术和行业应用有初步了解，在生产一线了解该技术目前的应用关键和难点。一方面激发学生投身生产的热情，另一方面使学生了解科研与生产的方向。

（2）针对LAS格式的数据，要求学生编写程序，能够读取数据到相应的数组中。主要使学生了解LiDAR数据种类，通过深入研究LAS数据格式，了解空间信息数据的特点和存储难点；通过全面讲解LAS格式版本的发展过程，了解LiDAR技术进步过程和数据不断丰富的过程；通过程序编写，熟练掌握空间数据读取技术和节省数据存储空间的技巧。

（3）对LiDAR数据进行三维显示和基本空间分析操作。主要使用任课教师承担科研项目时编写的数据处理平台，在使用前任课教师先讲解科研项目的目的、意义、进展及展望，再对该平台的基本功能，尤其是数据读取部分进行详细讲解。一方面可以使学生看到上次课程自己编写的数据读取程序的规范性、速度和效率上存在的问题，另一方面可以使学生知道，科研项目并不神秘，而是从基础的功能起步的；通过对点云的简单空间操作和分析，使学生了解点云数据的粗差、断面、建筑物和树木脚点的空间分布特征、区别以及容易混淆的地方；通过对波形数据的读取、显示和分解，使学生了解LiDAR数据的新发展及其优点。

（4）要求学生编程实现LiDAR数据粗差的剔除。本次实践具有一定的灵活性，学生可以自行编写包含读取、显示、剔除粗差以及存储的完整程序，也可以在教师提供的平台上，以组件的形式完成剔除粗差的功能。关键是使学生理解基于高差的分类方法，基于统计原理的区分粗差的方法，熟悉一些基本的测量平差方法，不仅能够复习和掌握前期学过的测绘的基本专业知识，还能初步掌握LiDAR数据处理的基本原理和DEM的基本生产方法。

（5）要求学生编程实现去除粗差后的LiDAR数据的规则化。主要使学生复习和掌握空间数据内插的主要方法，了解LiDAR数据采集的随机性，知道其特点和不足，提高编程水平，同时对于DEM的生产方法也有更深入的掌握。

（6）实现LiDAR点云数据分类和输出。这部分比较复杂，主要基于现有软件，使学生掌握LiDAR数据分类的原理和生产部门处理的流程和工具，在不断调试参数并观察处理结果的过程中，琢磨和理解现有数据分类算法的原理和不足，明了目前LiDAR数据产品生产的关键和难点，为将来从事生产或科研打下基础。

（7）撰写实践报告，要求学生将实践过程和实践结果进行展示和总结，提出自己的想法，可以提出新的原理或算法，也可以针对某一环节提出改进措施，自由发挥。教师根据学生的报告综合、总结，在课堂上进行展示和点评，并给出成绩。

5 结语

实践教学不仅是理论课程的补充，而且具有验证、综合、创新等功能。加强实践性教学，有助于学生全面理解理论知识，掌握分析问题、解决问题的方法，激发学生自主学习热情，提高学生编程能力。本文针对《激光遥感》课程的特点和本科学生的知识积累，设计了课程实践环节，丰富了教学内容，加深了学生对理论知识的理解，推动了《激光遥感》教学改革，使该工科课程更贴近科研和生产，为学生将来进行科研或生产打下了坚实基础。

（武汉大学遥感信息工程学院，湖北 武汉 430079）

参考文献：

[1]遥感信息工程学院.本科人才培养方案（2010年版）[EB/OL].2012（2）.

[2]赖旭东.《激光遥感》课程设计与思考[J].地理空间信息，2012，10（4）：168-169.

[3]张喜旺，刘剑锋.高校GIS专业遥感类课程教学改革探索[J].测绘与空间地理信息，2012，35（10）：10-12.

[4]刘经南，张小红.激光扫描测高技术的发展与现状[J].武汉大学学报：信息科学版，2003，28（2）：132-137.

激光技术论文篇10

关键词：中微子；激光；激光电影；激光诱发闪电；激光武器；激光通信；激光医学

中图分类号：TN209文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）14-0044-02

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“最准的枪”。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，带来了一场又一场的技术革命。

1激光显示

激光显示是一种大色域显示技术，被称为“人类视觉史上的革命”，可在超大屏幕上展现更逼真、更绚丽的动态影像，实现完美的视觉震撼效果。通俗的说我们可以看到激光光源播放的电影，感受到色彩更加的鲜艳，清晰度也更高的视觉盛宴，实现人类有史以来最完美的色彩还原。北京华星国际影城作为全球首家激光影厅，启用的激光光源数字电影放映设备，合成白色激光功率101.7W流明输出12000lm，色域覆盖率为传统显示技术的2倍，并大幅提高了色饱和度和对比度，使用寿命长达10000小时，相当于传统放映设备的10倍。激光显示被认为是新一代显示的主流技术。有专家预测，2010年后激光显示技术潜在产业规模将超过570亿美元。

2激光脉冲技术

激光脉冲技术是一种潜在的非常有前途的高能诱导技术。科学家们在美国新墨西哥州的鲍尔迪峰利用激光高能诱发装置成功诱发了经过该地区高空乌云中的闪电，第一次成功实现了人类在自然条件下制造出人工闪电。科学家们用最新式的激光脉冲装置，在高空乌云中制造出能导电的等离子体通道，借用云层的摩擦，从而制造出人工闪电的。这一新技术发展的下一步将是产生成熟的人工制造闪电技术，有可能带来新的科技创新和替代能源。

法国巴黎光学研究实验室一项最新研究发现，激光除了能诱发闪电，还有个更重要的用处，引导并改变闪电的方向，规避被闪电击中的风险，诱使闪电打击预定目标。巴黎光学研究实验室的这项研究助人们更好地利用激光规避闪电击打的风险，但另人纠结的是，此成果也可能被军方利用，把闪电变成有力的天然武器。

3激光武器

激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。激光武器特点高度集束的激光，能量也非常集中。激光武器的优点在于无需进行弹道计算，无后坐力，操作简便，机动灵活，攻击速度快，使用范围广，可实现精确打击、不受电磁干扰，无放射性污染，效费比高。但也存在易受天气和环境影响等弱点。以往，各国研究的大多是化学激光器，体积很大，耗能很高。美国近日公布激光炮击落无人机的录像让全球惊呼“星球大战时代”的到来。正在研制的数十种形形的激光武器，部署从地面、空中一直延伸到太空，针对的目标也各有侧重，涵盖战场的方方面面。如果这些激光武器真的研制成功，将改变未来战场的面貌。

4激光通信

激光通信，是激光在大气空间传输的一种通信方式。大气激光通信的容量大、保密性好，不受电磁干扰。随着半导体激光器的不断成熟、光学天线制作技术的不断完善、信号压缩编码等技术的合理使用，激光大气通信正重新焕发出生机。瑞典的研究者展示了一种为光纤准备激光发射器，此激光发射器能以40G/S这一创纪录的速度准确无误的传输数据。这一技术上的新突破将引领更高速的互联网通信、个人微机和移动电话。它揭开了大规模的电缆向光缆过度的序幕，人们可以想象到该技术将为移动电话和其他电子设备带巨大的性能提升。

5激光手术

激光手术有传统手术无法比拟的优越性。激光手术不需要住院治疗，手术切口小，术中不出血，创伤轻，无瘢痕。例如：眼袋的治疗传统手术法存在术后愈合慢，易形成瘢痕等缺点。而应用高能超脉冲CO2激光仪治疗眼袋，则以它术中不出血，不需缝合，不影响正常工作，手术部位水肿轻，恢复快，无瘢痕等优点，令传统手术无法比拟。激光医疗技术可以解决医学中的越来越多的难题，激光外科开辟了越来越广阔的领域。美容界近年来一些新型的激光仪铒激光进行除皱、磨皮换肤、治疗打鼾，美白牙齿等等，取得了良好的疗效。超快超强激光的飞秒激光治疗近视受到很多人士的青睐。口腔激光系统是国际最新的安全、无痛、卫生、环保的高科技牙齿治疗技术，被业界称为“牙科技术史上的一次革命”。激光可使用光纤传导，能治疗手术刀不易到达的病变部位，激光作用于组织上的热积累很小，从而不会引起严重的组织损伤。因此没有传统牙钻恐怖的“滋滋”声，治疗过程不用打麻药却感觉不到疼痛；没有“血口喷人”的骇人场景，整个治疗过程患者口中始终清清爽爽。

6结语

美国科学家正在进行一系列的激光推进实验，有望引发一场利用激光作为推进动力的飞行器革命。借助于激光推进客机，乘客从地球一端到另一端所需要的时间只有不到一小时。

也许世界将因此而改变。

经过五十年的发展，激光技术已经从实验探索中走出了象牙之塔，走上实用化的道路。目前的激光技术已与多个学科相结合，形成多个应用技术领域。这些交叉技术与新的学科的出现，又不断推动了传统产业和新兴产业的发展，从而不断推动社会的进步。

参考文献

[1]刘全喜，钟鸣，刘文兵，任刚，夏惠军，杨美霞，衣学斌，温洋.激光二极管侧面泵浦薄片激光器的泵浦光场分布研究[J]．激光与红外，2010，（3）．

[2]张日升．大功率全固态激光数控加工机床[A]．中国工程物理研究院科技年报（2009年版）[C]．2010．

[3]彭跃峰．高效率中红外可调谐激光器[A]．中国工程物理研究院科技年报（2009年版）[C]．2010．

[4]龙井宇．固体红外激光器理论与实验研究[D]．西北大学，2009．

[5]王奕博．微型1570nm人眼安全激光器研究[D]．长春理工大学，2010．