激光應(yīng)用

1、激光技術(shù)講座激光技術(shù)講座湛江師范學(xué)院湛江師范學(xué)院物理與科學(xué)技術(shù)學(xué)院物理與科學(xué)技術(shù)學(xué)院主講：陳冠英冠英（2008.3）激光技術(shù)的應(yīng)用激光技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容主要內(nèi)容主要選自：自：鄧錫銘鄧錫銘，雷仕湛，雷仕湛《激光技激光技術(shù)》一一激光精密計(jì)量激光精密計(jì)量激光有很好的激光有很好的單色性單色性和相干性相干性，用它作計(jì)量檢測，能獲得很高的計(jì)量精度，，用它作計(jì)量檢測，能獲得很高的計(jì)量精度，且測量方便快捷。且測量方便快捷。1激光長度基準(zhǔn)激光長度基準(zhǔn)1983

2、年第年第17屆國際計(jì)量大會(huì)通過長度單位屆國際計(jì)量大會(huì)通過長度單位米的新定義米的新定義：lm是光在是光在1299792458秒內(nèi)在真空中行程的長度。在重新定義米之后，只要精確測量激秒內(nèi)在真空中行程的長度。在重新定義米之后，只要精確測量激光的頻率光的頻率v。，再通過定義的光速值就可導(dǎo)出波長，即，再通過定義的光速值就可導(dǎo)出波長，即0vc??，由此復(fù)現(xiàn)長度單，由此復(fù)現(xiàn)長度單位米。位米。2激光長度測量激光長度測量隨著機(jī)床、自動(dòng)制圖機(jī)、掩模制作機(jī)、

3、集成電路制作機(jī)等工作機(jī)械大型化、隨著機(jī)床、自動(dòng)制圖機(jī)、掩模制作機(jī)、集成電路制作機(jī)等工作機(jī)械大型化、精密化、數(shù)值控制化的發(fā)展，需要長尺子并以很高精度確定其位置。利用光的精密化、數(shù)值控制化的發(fā)展，需要長尺子并以很高精度確定其位置。利用光的干涉方法能進(jìn)行精密長度定位，但是，有效量程受單色性限制最大量程干涉方法能進(jìn)行精密長度定位，但是，有效量程受單色性限制最大量程Lmax為：為：????2maxL激光有極好的單色性，用它計(jì)量的有效量程就大得多。

4、比如，用特制氦一激光有極好的單色性，用它計(jì)量的有效量程就大得多。比如，用特制氦一氖激光器輸出的紅光（氖激光器輸出的紅光（632.8nm，nm9102?????)，最大量程可達(dá)，最大量程可達(dá)20km。把激光器輸出的激光在干涉儀中分成兩束，一束在干涉儀中走過固定路。把激光器輸出的激光在干涉儀中分成兩束，一束在干涉儀中走過固定路程；另一束射到靶棱鏡后反射回干涉儀，光靶棱鏡相對(duì)于干涉儀移動(dòng)時(shí)，這束程；另一束射到靶棱鏡后反射回干涉儀，光靶棱鏡相對(duì)

5、于干涉儀移動(dòng)時(shí)，這束光的光程發(fā)生變化兩束光會(huì)合之后發(fā)生干涉，生成干涉條紋當(dāng)靶棱鏡移動(dòng)光的光程發(fā)生變化兩束光會(huì)合之后發(fā)生干涉，生成干涉條紋當(dāng)靶棱鏡移動(dòng)半個(gè)波長時(shí)，干涉圖上發(fā)生一條條紋的移動(dòng)數(shù)出通過參考點(diǎn)的干涉條紋移動(dòng)半個(gè)波長時(shí)，干涉圖上發(fā)生一條條紋的移動(dòng)數(shù)出通過參考點(diǎn)的干涉條紋移動(dòng)數(shù)目數(shù)目N，由此可得到移動(dòng)的長度，由此可得到移動(dòng)的長度L：2???NL干涉儀和生產(chǎn)設(shè)備一起使用，已見于許多數(shù)字控制機(jī)械和其他精密測長工作，干涉儀和生產(chǎn)設(shè)備一起使

6、用，已見于許多數(shù)字控制機(jī)械和其他精密測長工作，可以在生產(chǎn)線上進(jìn)行檢查和分類。利用激光全息技術(shù)可以不用解剖樣品而直接可以在生產(chǎn)線上進(jìn)行檢查和分類。利用激光全息技術(shù)可以不用解剖樣品而直接探出零件內(nèi)部是否存在缺陷，以及缺陷的位置、大小，這就是所謂探出零件內(nèi)部是否存在缺陷，以及缺陷的位置、大小，這就是所謂激光無損檢激光無損檢測。飛機(jī)用的輪胎由這種方法檢測，能夠可靠地保證輪胎質(zhì)量。做法是，先拍。飛機(jī)用的輪胎由這種方法檢測，能夠可靠地保證輪胎質(zhì)量。

7、做法是，先拍輪胎未打足氣時(shí)的激光全息片，然后再拍打足氣時(shí)的全息照片如果輪胎內(nèi)部輪胎未打足氣時(shí)的激光全息片，然后再拍打足氣時(shí)的全息照片如果輪胎內(nèi)部沒有缺陷，兩張全息照片再現(xiàn)光波形成的干涉條紋分布均勻；如果存在缺陷，沒有缺陷，兩張全息照片再現(xiàn)光波形成的干涉條紋分布均勻；如果存在缺陷，在相應(yīng)部位的干涉條紋發(fā)生畸變利用激光全息技術(shù)也能方便地檢測機(jī)械設(shè)備在相應(yīng)部位的干涉條紋發(fā)生畸變利用激光全息技術(shù)也能方便地檢測機(jī)械設(shè)備的動(dòng)態(tài)形度，幫助設(shè)計(jì)人員了解

8、產(chǎn)品中的薄弱環(huán)節(jié)，改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。的動(dòng)態(tài)形度，幫助設(shè)計(jì)人員了解產(chǎn)品中的薄弱環(huán)節(jié)，改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。6激光準(zhǔn)確定位激光準(zhǔn)確定位某些現(xiàn)代工業(yè)需要以納米精度移動(dòng)宏觀物體。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)便是一個(gè)例子。高某些現(xiàn)代工業(yè)需要以納米精度移動(dòng)宏觀物體。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)便是一個(gè)例子。高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)要求其各個(gè)元件的制造和測試達(dá)到密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)要求其各個(gè)元件的制造和測試達(dá)到納米定位納米定位。利用激光做光。利用激光做光源制成的激光干涉儀可以達(dá)到這個(gè)精度。源

9、制成的激光干涉儀可以達(dá)到這個(gè)精度。二二激光信息處理激光信息處理在現(xiàn)代社會(huì)生活中，需要存儲(chǔ)、傳遞、處理的信息量巨大，而且數(shù)量還與在現(xiàn)代社會(huì)生活中，需要存儲(chǔ)、傳遞、處理的信息量巨大，而且數(shù)量還與日俱增。激光技術(shù)能夠大幅度提高信息處理能力。日俱增。激光技術(shù)能夠大幅度提高信息處理能力。1信息存儲(chǔ)信息存儲(chǔ)利用激光技術(shù)開發(fā)的光學(xué)信息存儲(chǔ)技術(shù)是當(dāng)今存儲(chǔ)信息密度最高的技利用激光技術(shù)開發(fā)的光學(xué)信息存儲(chǔ)技術(shù)是當(dāng)今存儲(chǔ)信息密度最高的技術(shù)現(xiàn)在開發(fā)成功的光學(xué)信息

10、存儲(chǔ)技術(shù)有三類術(shù)現(xiàn)在開發(fā)成功的光學(xué)信息存儲(chǔ)技術(shù)有三類(1)激光全息信息存儲(chǔ)技術(shù)激光全息信息存儲(chǔ)技術(shù)這是把激光傅里葉全息圖制成直徑大約為這是把激光傅里葉全息圖制成直徑大約為1mm的全息圖，排成列陣或者像唱片那樣排列在圓盤上，一個(gè)圓點(diǎn)激光全息圖的全息圖，排成列陣或者像唱片那樣排列在圓盤上，一個(gè)圓點(diǎn)激光全息圖記錄一頁紙的內(nèi)容。一張如撲克牌大小的激光全息信息存儲(chǔ)器，可以記錄記錄一頁紙的內(nèi)容。一張如撲克牌大小的激光全息信息存儲(chǔ)器，可以記錄1000

11、0多頁文件資料到多頁文件資料到20世紀(jì)世紀(jì)90年代，這門信息存儲(chǔ)技術(shù)又有新發(fā)展，開年代，這門信息存儲(chǔ)技術(shù)又有新發(fā)展，開發(fā)出發(fā)出可重寫可重寫激光全息信息存儲(chǔ)技術(shù)，它是用光折變晶體和光致聚合物等做信息激光全息信息存儲(chǔ)技術(shù)，它是用光折變晶體和光致聚合物等做信息記錄介質(zhì)。這種新技術(shù)是三維記錄，在一個(gè)位置上可以疊加記錄介質(zhì)。這種新技術(shù)是三維記錄，在一個(gè)位置上可以疊加1000多個(gè)小全息多個(gè)小全息圖，每一個(gè)全息圖能夠存儲(chǔ)圖，每一個(gè)全息圖能夠存儲(chǔ)1Mb

12、數(shù)據(jù)，大約數(shù)據(jù)，大約1cm3體積的記錄介質(zhì)內(nèi)，可以體積的記錄介質(zhì)內(nèi)，可以存儲(chǔ)存儲(chǔ)1Gb左右的信息。同時(shí)，因?yàn)檫@是整頁并行檢索信息，因此，讀取信息的左右的信息。同時(shí)，因?yàn)檫@是整頁并行檢索信息，因此，讀取信息的速率很快，可以達(dá)到每秒速率很快，可以達(dá)到每秒1Gb以上。以上。(2)光盤光盤光盤是目前廣泛使用的高密度記錄數(shù)字信號(hào)的介質(zhì)之一。光盤光盤是目前廣泛使用的高密度記錄數(shù)字信號(hào)的介質(zhì)之一。光盤系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)始于系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)始于20世紀(jì)世紀(jì)5