第一篇：激光設(shè)備控制技術(shù)教材——第一章第八節(jié)講解

第八節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

欲使電力拖動(dòng)系統(tǒng)停車，對(duì)反抗性負(fù)載來(lái)說(shuō)最簡(jiǎn)單的方法是斷開電樞電源，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為零，在空載損耗阻轉(zhuǎn)矩的作用下，系統(tǒng)轉(zhuǎn)速就會(huì)逐漸減小至零，這叫做自由停車法。停車過(guò)程中阻轉(zhuǎn)矩通常都很小，這種停車方法一般較慢，特別是空載自由停車，更需要較長(zhǎng)的時(shí)間。許多生產(chǎn)機(jī)械希望能快速減速或停車，或使位能負(fù)載能穩(wěn)定勻速下放，這就需要拖動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，這個(gè)起著反抗運(yùn)動(dòng)作用的轉(zhuǎn)矩稱制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法有兩種：一是利用機(jī)械摩擦獲得，稱為機(jī)械制動(dòng)，例如常見(jiàn)的抱閘裝置；二是在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上施加一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，稱為電磁制動(dòng)。判斷電動(dòng)機(jī)是否處于電磁制動(dòng)狀態(tài)的條件是：電磁轉(zhuǎn)矩T的方向和轉(zhuǎn)速n的方向是否相反。是，則為制動(dòng)狀態(tài)；否則為電動(dòng)狀態(tài)。

與機(jī)械制動(dòng)相比，電磁制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、操作方便、沒(méi)有機(jī)械磨損，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，所以在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本節(jié)主要介紹他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。

一、能耗制動(dòng)

能耗制動(dòng)原理圖如圖1-32所示。原來(lái)KM接通，電動(dòng)機(jī)工作于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；制動(dòng)時(shí)KM斷開，保持勵(lì)磁電流不變，將電樞兩端從電網(wǎng)斷開，并立即接到一個(gè)制動(dòng)電阻Rz上。能耗制動(dòng)對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性如圖1-33所示。這時(shí)從機(jī)械特性上看，電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)從A點(diǎn)切換到B點(diǎn)，在B點(diǎn)因?yàn)閁=0，所以Ia=-Ea/(Ra+Rz)，電樞電流為負(fù)值，由此產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T也隨之反向，由原來(lái)與n同方向變?yōu)榕cn反方向，進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，起到制動(dòng)作用，使電動(dòng)機(jī)減速，工作點(diǎn)沿特性曲線下降，由B點(diǎn)移至O點(diǎn)。當(dāng)n=0，T=0時(shí)，若是反抗性負(fù)載，則電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

在這過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)由生產(chǎn)機(jī)械的慣性作用拖動(dòng)，輸入機(jī)械能而發(fā)電，發(fā)出的能量消耗在電阻Ra+Rz上，直到電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，故稱為能耗制動(dòng)。

為了避免過(guò)大的制動(dòng)電流對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)不利影響，應(yīng)合理選擇Rz，通常限制最大制動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的2～2.5倍。

EaUNRa?Rz??（1-18）(2?2.5)IN(2?2.5)IN如果能耗制動(dòng)時(shí)拖動(dòng)的是位能性負(fù)載，電動(dòng)機(jī)可能被拖向反轉(zhuǎn)，工作點(diǎn)從O點(diǎn)移至C點(diǎn)才能穩(wěn)定運(yùn)行。能耗制動(dòng)操作簡(jiǎn)單，制動(dòng)平穩(wěn)，但在低速時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩變小。若為了使電動(dòng)機(jī)更快地停轉(zhuǎn)，可以在轉(zhuǎn)速降到較低時(shí)，再加上機(jī)械制動(dòng)相配合。

圖1-33 能耗制動(dòng)機(jī)械特性

二、反接制動(dòng)

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓U和電樞電動(dòng)勢(shì)Ea中的任何一個(gè)量在外部條件作用下改變方向，即兩者由原來(lái)方向相反變?yōu)橐恢聲r(shí)，電動(dòng)機(jī)即進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。因此反接制動(dòng)可用兩種方法實(shí)現(xiàn)，即電壓反接（一般用于反抗性負(fù)載）與電動(dòng)勢(shì)反接（用于位能性負(fù)載）。

1.電壓反接制動(dòng)

電壓反接制動(dòng)原理圖如圖1-34所示，電動(dòng)機(jī)原來(lái)工作于電動(dòng)狀態(tài)下，為使電動(dòng)機(jī)迅速停車，現(xiàn)維持勵(lì)磁電流不變，突然改變電樞兩端外加電壓U的極性，此時(shí)n、Ea的方向還沒(méi)有變化，電樞電流Ia為負(fù)值，由其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向也隨之改變，進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。由于加在電樞回路的電壓為-(U+Ea)≈-2U，因此，在電源反接的同時(shí)，必須串接較大的制動(dòng)電阻Rz，Rz的大小應(yīng)使反接制動(dòng)時(shí)電樞電流Ia≤2.5IN。

Rz

圖1-35 反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性

機(jī)械特性曲線見(jiàn)圖1-35中的直線bc。從圖中可以看出，反接制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)由原來(lái)的工作點(diǎn)。沿水平方向移到b點(diǎn)，并隨著轉(zhuǎn)速的下降，沿直線bc下降。通常在c點(diǎn)處若不切除電源，電動(dòng)機(jī)很可能反向啟動(dòng)，加速到d點(diǎn)。

所以電壓反接制動(dòng)停車時(shí)，一般情況下，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n接近于零時(shí)，必須立即切斷電

源，否則電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

電壓反接制動(dòng)效果強(qiáng)烈，電網(wǎng)供給的能量和生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)能都消耗在電阻Ra+Rz上。

2.電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)

如圖1-36所示，電動(dòng)機(jī)原先提升重物，工作于a點(diǎn)，若在電樞回路中串接足夠大的電阻，特性變得很軟，轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)n=0時(shí)(c點(diǎn))，電動(dòng)機(jī)的T仍然小于TL，在位能性負(fù)載倒拉作用下，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)減速進(jìn)入反轉(zhuǎn)，最終穩(wěn)定地運(yùn)行在d點(diǎn)。此時(shí)n<0，T方向不變，即進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，工作點(diǎn)位于第四象限，Ea方向變?yōu)榕cU相同。電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)的機(jī)械特性方程和電樞串電阻電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)相同。

電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)從電源及負(fù)載處吸收電功率和機(jī)械功率，全部消耗在電樞回路電阻Ra+Rz上。電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)常用于起重機(jī)低速下放重物，電動(dòng)機(jī)串入的電阻越大，最后穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速越高。

三、回饋制動(dòng)

若電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行中，由于某種因素(如電動(dòng)機(jī)車下坡)而使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)便處于回饋制動(dòng)狀態(tài)。n>n0是回饋制動(dòng)的一個(gè)重要標(biāo)志。因?yàn)楫?dāng)n>n0時(shí)，電樞電流Ia與原來(lái)n

回饋制動(dòng)的機(jī)械特性方程式和電動(dòng)狀態(tài)時(shí)完全一樣，由于Ia為負(fù)值，所以在第二象限，如圖1-37所示。電樞電路若串入電阻，可使特性曲線的斜率增加。

例1.7 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=5.6kW，UN=220V，IN=31A，nN=1000r/min，Ra=0.4Ω，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=49N.m，電樞電流不得超過(guò)2倍額定電流（忽略空載轉(zhuǎn)矩T0）,試計(jì)算：

①電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性負(fù)載，采用能耗制動(dòng)停車，電樞回路應(yīng)串入的制動(dòng)電阻最小值是多少？

②若采用電樞反接制動(dòng)停車，電阻最小值是多少？ 解：①計(jì)算能耗制動(dòng)電阻

Ce?N?UN?IaRa220?31?0.4??0.208

nN1000電動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速

n?UNRa2200.4?T???49?1010r/min Ce?NCeCT?N20.2089.55?0.2082能耗制動(dòng)電阻

Rbk??EaCe?Nn?0.208?1010?Ra??Ra??0.4?2.99? IbkIbk?2?31UN?Ea?220?0.208?1010?Ra??0.4?6.54? Ibk?2?31②Rbk???

第二篇：激光測(cè)距論文講解

激光測(cè)距及在軍事上的應(yīng)用 摘 要

激光技術(shù)這一高新技術(shù)，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，從機(jī)理原理，實(shí)驗(yàn)手段到制造工藝都已逐步成熟，且先進(jìn)的激光器不斷研制成功，并憑借其高亮度、方向性強(qiáng)、單色性好、相干性好的顯著特點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)是大顯神威。而激光武器經(jīng)過(guò)不斷地開發(fā)和研究，目前已有了重大的進(jìn)展：低功率激光武器已開始裝備部隊(duì)，高功率激光武器則在技術(shù)上已基本成熟，將在未來(lái)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)或局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮舉足輕重的作用。

本文簡(jiǎn)要介紹了脈沖激光測(cè)距原理及常見(jiàn)的激光測(cè)距儀，并對(duì)它們?cè)谲娛律系膽?yīng)用作了相應(yīng)的介紹。

關(guān)鍵詞：激光測(cè)距；激光測(cè)距儀； 軍事應(yīng)用

一、引言

激光測(cè)距是激光在軍事上應(yīng)用最早和最成熟的技術(shù)。自1960 年第一臺(tái)激光器--紅寶石激光器發(fā)明以來(lái)，便有人開始進(jìn)行激光測(cè)距的研究。和微波測(cè)距等其它方法相比,激光測(cè)距具有更好的方向性和更高的測(cè)距精度,測(cè)程遠(yuǎn),抗干擾能力強(qiáng),隱蔽性好,因而得到廣泛的應(yīng)用。激光測(cè)距的研究還對(duì)雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展起了很大的促進(jìn)作用,因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中具有重要意義。根據(jù)所發(fā)射激光狀態(tài)的不同,激光測(cè)距分為激光脈沖測(cè)距和連續(xù)波激光測(cè)距,后者根據(jù)起止時(shí)刻標(biāo)識(shí)的不同又分為相應(yīng)激光測(cè)距和調(diào)頻激光測(cè)距。本文將介紹脈沖測(cè)距的最新技術(shù)發(fā)展。

二、脈沖激光測(cè)距原理

脈沖激光測(cè)距是利用激光脈沖持續(xù)時(shí)間極短,能量在時(shí)間上相對(duì)集中,瞬時(shí)功率很大(一般可達(dá)兆瓦)的特點(diǎn),在有合作目標(biāo)的情況下,脈沖激光測(cè)距可以達(dá)到極遠(yuǎn)的測(cè)程;在進(jìn)行幾公里的近程測(cè)距時(shí),如果精度要求不高,即使不使用合作目標(biāo),只是利用被測(cè)目標(biāo)對(duì)脈沖激光的漫反射索取的反射信號(hào),也可以進(jìn)行測(cè)距。圖1 脈沖飛行時(shí)間激光測(cè)距系統(tǒng)一個(gè)典型的脈沖飛行時(shí)間激光測(cè)距系統(tǒng)通常有以下五個(gè)部分組成:激光發(fā)射單元,一個(gè)或兩個(gè)接收通道,時(shí)刻鑒別單元,時(shí)間間隔測(cè)量單元和處理控制單元。激光發(fā)射單元在t0 時(shí)刻發(fā)射一激光脈沖,其中一小部分功率直接進(jìn)入接收通道1,經(jīng)時(shí)刻鑒別單元產(chǎn)生起始(START)信號(hào),開始時(shí)間間隔測(cè)量;其余功率從發(fā)射天線向目標(biāo)發(fā)射出去,經(jīng)距離R 到達(dá)目標(biāo)后被反射;接收通道2 的光電探測(cè)器接收到返回脈沖,經(jīng)放大后到達(dá)時(shí)刻鑒別單元,產(chǎn)生一終止(STOP)信號(hào),終止時(shí)間間隔測(cè)量;時(shí)間間隔測(cè)量單元把所測(cè)得的結(jié)果t 輸出到處理控制單元,最后得到距離R=ct/2。

[1]

三、激光測(cè)距在軍事上的應(yīng)用 3.1 激光測(cè)距光源

戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略用脈沖激光測(cè)距儀主要包括紅寶石、Nd∶YAG、CO2、喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃等脈沖激光測(cè)距儀。3.3.1 紅寶石脈沖激光測(cè)距儀

0.69μm 的紅寶石脈沖激光測(cè)距儀是第一代軍用激光測(cè)距儀，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊。因工作波長(zhǎng)屬近紅外綠光，極易暴露目標(biāo)，加上對(duì)人眼極不安全，目前除少數(shù)應(yīng)用外已被淘汰。

3.1.2 Nd∶YAG 脈沖激光測(cè)距儀

Nd∶YAG 脈沖激光測(cè)距儀的主要優(yōu)點(diǎn)是隱蔽性、電效率和脈沖重復(fù)工作頻率大大優(yōu)于紅寶石激光測(cè)距儀，因而從60 年代后期開始廣泛裝備部隊(duì)；主要缺點(diǎn)：①工作波長(zhǎng)為1.06μm，相對(duì)說(shuō)來(lái)較短，在大氣中的衰減較大，不完全適合自然霧和戰(zhàn)場(chǎng)煙幕等環(huán)境條件；② 1.06μm 波長(zhǎng)被發(fā)射后經(jīng)人眼聚焦進(jìn)入視網(wǎng)膜，在很短的距離上若不加防護(hù)觀察，可以使人眼永久致盲；③1.06μm 波長(zhǎng)不與8~12μm 熱成像系統(tǒng)兼容。而Nd∶YAG 脈沖激測(cè)距儀目前仍具有無(wú)法取代的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。3.1.3 CO2 脈沖激光測(cè)距儀

CO2 脈沖激光測(cè)距儀是70 年代末和80 年代中期主要針對(duì)1.06μm 的Nd∶YAG 激光測(cè)距儀的缺點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的新一代人眼安全激光測(cè)距儀。其主要優(yōu)點(diǎn)有：①大氣穿透能力優(yōu)于Nd∶YAG 激光波長(zhǎng)，能在較低能見(jiàn)度和戰(zhàn)場(chǎng)煙幕等大氣條件下工作；②能與8~12μm 波段內(nèi)的典型熱成像系統(tǒng)兼容并可共用接收光學(xué)系統(tǒng)和探測(cè)器，能有效實(shí)現(xiàn)熱成像儀能探測(cè)到的絕大多數(shù)目標(biāo)；③能實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼安全。主要缺點(diǎn)是：①10.6μm 的CO2 激光波長(zhǎng)極易被水分子(H2O)吸收衰減，在大氣中含水蒸汽密度大的睛天和潮濕條件下，限制了它的最大測(cè)距能力，特別是雨天和目

標(biāo)被雪覆蓋時(shí)，目標(biāo)呈現(xiàn)多鏡面對(duì)稱反射，對(duì)CO2 激光波長(zhǎng)測(cè)距不利；③10.6 μm 的CO2 激光波長(zhǎng)對(duì)戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)的反射系數(shù)低于1.54、1.06 和0.69μm 的激光波長(zhǎng)。

3.1.4 喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃脈沖激光測(cè)距儀

喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃脈沖激光測(cè)距儀也和CO2 一樣發(fā)展于70 年代末和80年代中期，主要優(yōu)點(diǎn)是：①大氣穿透能力高于1.06μm 的Nd∶YAG 激光波長(zhǎng)而低于CO2 激光波長(zhǎng)；②對(duì)目標(biāo)的反射系數(shù)和在睛天、高溫度條件下測(cè)距時(shí)，其性能高于CO2 激光波長(zhǎng)并與Nd∶YAG 激光波長(zhǎng)相當(dāng)；③對(duì)人眼的安全性高于CO2 激光波長(zhǎng)。缺點(diǎn)是由于1.54μm 波長(zhǎng)屬中紅外波段，不能與8~12μm 的熱成像系統(tǒng)兼容，加上轉(zhuǎn)換效率低、脈沖能量小和重復(fù)工作頻率低(喇曼頻移Nd∶[3][2] YAG 除外)等限制了它們的應(yīng)用。3.2 脈沖激光測(cè)距在軍事上的應(yīng)用

脈沖激光測(cè)距儀作為軍用裝備器材，發(fā)展于60 年代初。經(jīng)過(guò)30 多年的開發(fā)、研制和裝備，目前國(guó)外已完成了“手持式、腳架式、潛望式、坦克、裝甲、水面艦載、潛艇潛望、高炮、機(jī)載、機(jī)場(chǎng)測(cè)云、導(dǎo)彈和火箭發(fā)射、人造衛(wèi)星、航天器載”等約十三大類400 多個(gè)品種和型號(hào)，其中裝備量最大的是以Nd∶YAG 為器件的固體脈沖激光測(cè)距儀，其次是喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃以及CO2 脈沖激光測(cè)距儀。

3.2.1 輕型便攜式脈沖激光測(cè)距儀

輕型便攜式脈沖激光測(cè)距儀包括步兵和炮兵偵察用的手持式以及前沿偵察和前沿對(duì)空控制(FAC)雙用途的激光測(cè)距儀—目標(biāo)指示器。對(duì)上述用途的系統(tǒng)，要求機(jī)動(dòng)靈活、重量輕、體積小、用電池組作電源、可靠性和維修性高以及單一產(chǎn)品的成本低等。主要技術(shù)性能：最大測(cè)程4~10km，測(cè)距精度±10m，重復(fù)頻率為單次，束散角1~2mrad。值得關(guān)注的的是，由于上述激光測(cè)距儀及其系統(tǒng)常與其他友軍密切配合作戰(zhàn)且不帶裝甲部隊(duì)大范圍訓(xùn)練以及無(wú)合作目標(biāo)、操作手不帶防護(hù)目鏡等，人眼安全極為重要。因此，這類脈沖激光測(cè)距儀已逐漸由裝備Nd∶YAG 激光測(cè)距儀改為喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃1.54μm 的人眼安全激光測(cè)距儀。

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，由以前單一的步兵、炮兵獨(dú)立作戰(zhàn)發(fā)展到有步兵、炮兵和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)組成的特種部隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)，武器系統(tǒng)也由單一的地炮、高炮逐漸采用多功能綜合高技術(shù)。因此激光測(cè)距儀也由單一測(cè)距功能的便攜式、手持式發(fā)展到激光測(cè)距、紅外瞄準(zhǔn)的晝夜觀測(cè)儀以及激光測(cè)距、目標(biāo)指示、紅外瞄準(zhǔn)的激光紅外目標(biāo)指示器等。

3.2.2 地面車載脈沖激光測(cè)距儀

地面車載脈沖激光測(cè)距儀包括坦克、步兵戰(zhàn)車(IFV)、火控、對(duì)空防御、火炮或?qū)椫茖?dǎo)火控以及目前發(fā)展的地面車載激光測(cè)距儀—目標(biāo)指示器等。其主要技術(shù)性能：最大測(cè)程4~10km，測(cè)距精度±5~10m，目標(biāo)分辨約20m，重復(fù)頻率0.1~1Hz，束散角0.4~1mrad。激光測(cè)距儀在坦克火控系統(tǒng)中的應(yīng)用是提供彈道軌跡的超仰角修正信息和因逆風(fēng)或目標(biāo)移動(dòng)引起的方位角校正信息以及距離信息。步兵戰(zhàn)車主要是使用激光測(cè)距儀去測(cè)量目標(biāo)是否在反坦克導(dǎo)彈的距離內(nèi)，其次用于槍炮火控和對(duì)目標(biāo)的分選。為了做到激光測(cè)距儀完全有效地對(duì)任何能探測(cè)到的目標(biāo)測(cè)距以及通過(guò)火控系統(tǒng)全天候被動(dòng)探測(cè)、識(shí)別和分選，這些系統(tǒng)還應(yīng)包括：瞄準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)、電視攝像機(jī)和紅外熱成像儀(FLIR)等。這是目前非常迫切需要的但不可能通過(guò)任何單一功能和單一波長(zhǎng)激光測(cè)距儀能完全滿足的系統(tǒng)。據(jù)外刊報(bào) 道，美國(guó)休斯公司采用喇曼頻移Nd∶YAG 激光測(cè)距、電視攝像和紅外成像組成的坦克、裝甲車激光測(cè)距儀系統(tǒng)是目前最新型的設(shè)備。但是這種系統(tǒng)若采用1.06μm 的Nd∶YAG 激光測(cè)距，盡管在測(cè)距儀上裝上衰減濾光片，對(duì)合作目標(biāo)測(cè)距訓(xùn)練時(shí)已基本達(dá)到人眼安全要求，而經(jīng)論證后的坦克和步兵作戰(zhàn)的操作人員及指揮、作戰(zhàn)人員應(yīng)采取人眼安全措施，或者采用人眼安全的1.54μm 激光波長(zhǎng)測(cè)距，從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼安全的要求。3.2.3 對(duì)空火炮和導(dǎo)彈防御脈沖激光測(cè)距儀

對(duì)空防御的脈沖激光測(cè)距儀以及采用了自保護(hù)措施的步兵戰(zhàn)車對(duì)空防御脈沖激光測(cè)距儀均應(yīng)按火控系統(tǒng)和作戰(zhàn)系統(tǒng)的要求工作，在距離和距離速率以內(nèi)對(duì)空中高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)提供穩(wěn)定的跟蹤信息和距離信息，以對(duì)抗武裝直升機(jī)、隱身飛機(jī)和巡航導(dǎo)彈、反輻射導(dǎo)彈的威脅。這就要求激光測(cè)距儀提供比較高的數(shù)據(jù)率(高的激光脈沖速率)和相當(dāng)高的距離精度，如最大測(cè)程為4~20km，測(cè)距精度為

2.5~5m，重復(fù)頻率為6~20Hz，束散角為0.5~2.5mrad 等。然而，若其交戰(zhàn)距離相當(dāng)遠(yuǎn)(約達(dá)20km 以上)，這么遠(yuǎn)的距離實(shí)際對(duì)抗出現(xiàn)在不模糊的大氣條件下，僅要求激光測(cè)距儀的靈敏度比坦克測(cè)距儀稍高一些；若在某些高濕度季節(jié)或某些高溫度氣象區(qū)域內(nèi)，由于很強(qiáng)的H2O 分子吸收，限制了長(zhǎng)波長(zhǎng)(如10.6μm 的CO2)脈沖激光測(cè)距儀最大測(cè)距能力的發(fā)揮，此時(shí)，應(yīng)采用1.06μm 的Nd∶YAG 脈沖激光測(cè)距儀，或者采用喇曼頻移Nd∶YAG 及Er∶玻璃(1.54μm)的脈沖激光測(cè)距。

3.2.4 機(jī)載脈沖激光測(cè)距儀

機(jī)載脈沖激光測(cè)距儀可以用來(lái)裝備武裝直升機(jī)的導(dǎo)彈指令制導(dǎo)和裝備固定翼飛機(jī)，用于封鎖支援的光電飛行器等目標(biāo)以及攔截飛機(jī)和導(dǎo)彈的攻擊。這些典型應(yīng)用一般采用1.06μm的Nd∶YAG 激光測(cè)距儀并具有激光測(cè)距和目標(biāo)指示的能力，或者采用1.54μm 波長(zhǎng)的人眼安全喇曼頻移Nd∶YAG 脈沖激光測(cè)距儀_目標(biāo)指示器等，以保護(hù)機(jī)載系統(tǒng)完成作戰(zhàn)任務(wù)或主動(dòng)攻擊空中的光電目標(biāo)。機(jī)載脈沖

激光測(cè)距儀的主要技術(shù)性能：測(cè)程遠(yuǎn)(用于武裝直升機(jī)為4~10km，用于固定翼飛機(jī)為10~20kM)、測(cè)距精度高(用于武裝直升機(jī)為±5~10m，用于固定翼飛機(jī)為±1~10m)、重復(fù)頻率高(用于武裝直升機(jī)為4Hz，用于固定翼飛機(jī)為5~20Hz)、束散角小(用于武裝直升機(jī)為0.4~1mrad，用于固定翼飛機(jī)為0.1~0.5mrad)，同時(shí)機(jī)載設(shè)備應(yīng)體積小、重量輕并要與航空指示器共用。因此，激光器必須使用高效循環(huán)液體作冷卻器，以適應(yīng)高的運(yùn)轉(zhuǎn)速率要求，否則要采用氣體或混合氣體升壓冷卻。

3.2.5 艦載脈沖激光測(cè)距儀

艦載脈沖激光測(cè)距儀的發(fā)展在輕型便攜式、車載和對(duì)空防御激光測(cè)距儀之后，它包括水面艦載和潛艇潛望兩大類。水面艦載脈沖激光測(cè)距儀在技術(shù)性能指標(biāo)方面與車載火控和對(duì)空防御激光測(cè)距儀相同，在環(huán)境使用方面要適應(yīng)艦載海[4] 空、海面以及海上鹽霧的荷刻要求，而在體積、重量、電效率、維護(hù)保養(yǎng)能力和成本等方面的要求又不苛刻。因此，目前大量用來(lái)裝備常規(guī)火控和對(duì)空防御的海軍艦只，如掩護(hù)(無(wú)聲雷達(dá))艦載飛機(jī)回收和與紅外熱成像、電視等組成跟蹤系統(tǒng)，全天候監(jiān)視和跟蹤空中目標(biāo)等獨(dú)特的艦上應(yīng)用正在出現(xiàn)，其應(yīng)用前景相當(dāng)廣泛 [5]。

四、結(jié)束語(yǔ)

激光武器不但反應(yīng)速度快，而且殺傷命中率特別高，幾乎是100%，因?yàn)榧す?武器以光束攻擊目標(biāo)，可以不考慮射擊提前量，而且目標(biāo)的機(jī)動(dòng)性也不會(huì)影響激光器的性能。所以，激光武器的殺傷率就非常高，一旦鎖住目標(biāo)，就能將其摧毀或破壞。另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是單發(fā)成本相當(dāng)?shù)停堪l(fā)僅1000 ~ 3000 美元。因此，用激光武器來(lái)對(duì)付在全世界擴(kuò)散的“ 廉價(jià)低空飛行器“ 大有好處。使用戰(zhàn)區(qū)高空防御武器或其它昂貴的反導(dǎo)系統(tǒng)來(lái)對(duì)付近程火箭，其代價(jià)也太高。所以，發(fā)展激光防空武器就成了必然趨勢(shì)。[6] 參考文獻(xiàn)

［1］ 李適民.激光器件原理與設(shè)計(jì)［M］ 國(guó)防工業(yè)出版社 1998 ［2］ 陳家璧，彭潤(rùn)玲.激光原理及應(yīng)用[M] 電子工業(yè)出版社 2008 ［3］ 梅遂生，王戎瑞.光電子技術(shù)[M] 國(guó)防工業(yè)出版社 2008 ［4］ 陳婭冰等.激光武器新技術(shù)及應(yīng)用［ J］.激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2003：12－16 ［5］ 王樂(lè)．激光在現(xiàn)代軍事中的應(yīng)用[J]．光機(jī)電信息.2002，(6)：23—24 ［6］ 趙江，徐世錄.激光武器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J] 2005:67-70

第三篇：激光焊接前景講解

激光焊接前景

摘要：焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。近幾年中國(guó)完成的一些標(biāo)志性工程來(lái)看，焊接技術(shù)發(fā)揮了重要作用。但傳統(tǒng)焊接已不能滿足越來(lái)越高的技術(shù)要求和條件限制，激光焊接便有了很大的發(fā)展空間。激光技術(shù)涉及材料學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。研發(fā)是一個(gè)消耗的過(guò)程，其投入要求高，資金回收期較長(zhǎng)。單靠企業(yè)研發(fā)，速度很難跟上，于是有一部分壓力轉(zhuǎn)移到國(guó)家科研機(jī)構(gòu)。所以產(chǎn)業(yè)化需要強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)體后盾和政策支持。關(guān)鍵詞：焊接技術(shù)

關(guān)鍵制造工藝

激光焊接

產(chǎn)業(yè)化

焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬(wàn)噸巨輪到不足1克的微電子元件，在生產(chǎn)制造中都不同程度地應(yīng)用焊接技術(shù)。焊接已經(jīng)滲透到制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和壽命以及生產(chǎn)的成本、效率和市場(chǎng)反應(yīng)速度。中國(guó)2005年鋼產(chǎn)量達(dá)到3．49億噸，成為世界最大的鋼材生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)，而焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量也突破1．3億噸，相當(dāng)于美國(guó)一年的鋼產(chǎn)量，成為世界上空前最大的焊接鋼結(jié)構(gòu)制造國(guó)。近幾年中國(guó)完成的一些標(biāo)志性工程來(lái)看，焊接技術(shù)發(fā)揮了重要作用。例如三峽水利樞紐的水電裝備就是一套龐大的焊接系統(tǒng)，包括導(dǎo)水管、蝸殼、轉(zhuǎn)輪、大軸、發(fā)電機(jī)機(jī)座等，其中馬氏體不銹鋼轉(zhuǎn)輪直徑10．7m高5．4m重440t，為世界最大的鑄－焊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和13或15個(gè)葉片焊接而成，每個(gè)轉(zhuǎn)輪的焊接需要用12t焊絲，耗時(shí)4個(gè)多月。神舟6號(hào)飛船的成功發(fā)射與回收，標(biāo)志著中國(guó)航天事業(yè)的巨大進(jìn)步，其中兩名航天員活動(dòng)的返回艙和軌道艙都是鋁合金的焊接結(jié)構(gòu)，而焊接接頭的氣密性和變形控制是焊接制造的關(guān)鍵。由第一重型機(jī)械集團(tuán)為神華公司制造的中國(guó)第一個(gè)煤直接液化裝置的加氫反應(yīng)器，直徑5．5m長(zhǎng)62m厚337mm重2060t，為當(dāng)今世界最大、最重的鍛－焊結(jié)構(gòu)加氫反應(yīng)器，采用國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)雙絲窄間隙埋弧焊技術(shù)，每條環(huán)焊縫需連續(xù)焊接5天。西氣東輸?shù)墓芫€長(zhǎng)4000km，是中國(guó)第一條高強(qiáng)鋼（X70）大直徑長(zhǎng)輸管線，所用的螺旋鋼管和直縫鋼管全部是板－焊形式的焊接管。2005年我國(guó)造船的總噸位達(dá)到1212萬(wàn)噸，占世界造船總量的17％，居于日、韓之后，穩(wěn)居世界第三位，正向年產(chǎn)2500萬(wàn)噸的世界水平邁進(jìn)。國(guó)內(nèi)制造的30萬(wàn)噸超級(jí)油輪、新型5668標(biāo)箱集裝箱船、15萬(wàn)噸散裝貨船，以及為世界矚目的，被稱為“中華第一盾”的170艦，都是中國(guó)造船界的驕傲，船體是典型的板－焊結(jié)構(gòu)。另外，上海中瀘浦大橋是世界最長(zhǎng)的全焊鋼拱橋；國(guó)家大劇院的橢球型穹頂是世界最重的鋼結(jié)構(gòu)穹頂；奧林匹克主體育場(chǎng)的鳥巢式鋼結(jié)構(gòu)重4萬(wàn)多噸，也是世界之最。這些大型結(jié)構(gòu)都是中國(guó)焊接制造的最大、最重、最長(zhǎng)、最高、最厚、最新的具有代表性的重要產(chǎn)品。由此可見(jiàn)，焊接在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)中具有非常重要的地位和作用。從“十一五”規(guī)劃的二十項(xiàng)國(guó)家重大技術(shù)裝備的研制項(xiàng)目可以看出，在百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組、超超臨界火力發(fā)電機(jī)組成套設(shè)備、高水頭超大容量水電機(jī)組、大型抽水蓄能機(jī)組、30～60萬(wàn)瓦級(jí)循環(huán)硫化床（CFB）鍋爐的成套技術(shù)裝備、百萬(wàn)噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備、百萬(wàn)噸級(jí)大型對(duì)苯二甲酸成套設(shè)備、大型煤制氣成套設(shè)備以及大型煤礦綜合采掘成套技術(shù)與裝備中，焊接制造都是關(guān)鍵制造工藝之一。

但傳統(tǒng)焊接已不能滿足越來(lái)越高的技術(shù)要求和條件限制，激光焊接便有了很大的發(fā)展空間。

1、激光焊接原理——激光是輻射的受激發(fā)射光放大的簡(jiǎn)稱，由于其獨(dú)有的高亮度、高方向性、高單色性、高相干性，自誕生以來(lái)，其在工業(yè)加工中的應(yīng)用十分廣泛，成為未來(lái)制造系統(tǒng)共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高輻射強(qiáng)度的激光束，激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，其激光焦點(diǎn)的功率密度為104~107W/cm2，加工工件置于激光焦點(diǎn)附近進(jìn)行加熱熔化，熔化現(xiàn)象能否產(chǎn)生和產(chǎn)生的強(qiáng)弱程度主要取決于激光作用材料表面的時(shí)間、功率密度和峰值功率。控制上述各參數(shù)就可利用激光進(jìn)行各種不同的焊接加工。

2、激光焊接的一般特點(diǎn)——激光焊接是利用激光束作為熱源的一種熱加工工藝，它與電子束等離子束和一般機(jī)械加工相比較，具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）激光束的激光焦點(diǎn)光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度的合金材料；（2）激光焊接是無(wú)接觸加工，沒(méi)有工具損耗和工具調(diào)換等問(wèn)題。激光束能量可調(diào)，移動(dòng)速度可調(diào)，可以多種焊接加工；（3）激光焊接自動(dòng)化程度高，可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，焊接速度快，功效高，可方便的進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的焊接；（4）激光焊接熱影響區(qū)小，材料變形小，無(wú)需后續(xù)工序處理；（5）激光可通過(guò)玻璃焊接處于真空容器內(nèi)的工件及處于復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部位置的工件；（6）激光束易于導(dǎo)向、聚焦，實(shí)現(xiàn)各方向變換；（7）激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴(yán)格的真空設(shè)備系統(tǒng)，操作方便；（8）

激光焊接生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好。中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所發(fā)動(dòng)機(jī)科學(xué)與工程聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室近期在渦輪增壓器異種材料激光焊接技術(shù)方面取得重要進(jìn)展，優(yōu)化后的激光焊接工藝為提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)性能提供了重要支持。

目前，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位。作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，渦輪增壓器對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的改善有顯著作用，其異種材料焊接質(zhì)量對(duì)整機(jī)性能有重要影響。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器中，渦輪葉片和渦軸桿的材料不同，參數(shù)有很大差異，對(duì)兩者進(jìn)行連接時(shí)易形成焊接裂紋，具有淬硬傾向。目前，業(yè)界多采用摩擦焊方式進(jìn)行連接，但強(qiáng)度不高、成形精度差是摩擦焊的缺陷。激光焊接是一種新方式，它利用激光的相干性等特性，很好地解決了焊縫偏熔和未熔合的問(wèn)題。與傳統(tǒng)焊接工藝相比，優(yōu)化后的激光焊接工藝在滿足高焊接強(qiáng)度要求的同時(shí)，極大提高了焊接效率，為提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)性能提供了重要技術(shù)支持。

中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所發(fā)動(dòng)機(jī)科學(xué)與工程聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室副主任虞剛認(rèn)為，隨著市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，汽車行業(yè)近年來(lái)的發(fā)展勢(shì)頭很好，但自主技術(shù)稀少、自主研發(fā)環(huán)境欠缺的問(wèn)題始終沒(méi)能解決。國(guó)內(nèi)企業(yè)與跨國(guó)公司合作，很難獲得核心技術(shù)。“沒(méi)有核心技術(shù)以及后續(xù)的研發(fā)、改進(jìn)，將會(huì)給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)不良影響。當(dāng)前，一些汽車制造企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始獨(dú)立研發(fā)，但?拿來(lái)主義?的觀念仍然很強(qiáng)，真正的自主研發(fā)成果少之又少。”

激光技術(shù)涉及材料學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。研發(fā)是一個(gè)消耗的過(guò)程，其投入要求高，資金回收期較長(zhǎng)。單靠企業(yè)研發(fā)，速度很難跟上，于是有一部分壓力轉(zhuǎn)移到國(guó)家科研機(jī)構(gòu)。中國(guó)科學(xué)院下屬研究所包含所有自然科學(xué)及工程研究領(lǐng)域，從技術(shù)上講，是國(guó)家最有代表性的部門。虞剛說(shuō)：“正是在這樣的背景下，我們力學(xué)所從最基礎(chǔ)的角度著手開始攻關(guān)。在激光異種材料焊接這個(gè)領(lǐng)域，國(guó)際上一直沒(méi)有新進(jìn)展。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期努力，我們力學(xué)所取得了突破性進(jìn)展，領(lǐng)先國(guó)際水平。可以說(shuō)，這是一項(xiàng)百分之百擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際先進(jìn)技術(shù)。”

談到異種材料激光焊接技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景，虞剛說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，市場(chǎng)也有這方面的需求，其產(chǎn)業(yè)化潛力很大。但產(chǎn)業(yè)化有風(fēng)險(xiǎn)。虞剛給記者算了一筆賬，如果一項(xiàng)基礎(chǔ)研究只要投入1元錢，那么，將這項(xiàng)研究成果變成可用的技術(shù)就需要10元錢，而真正的產(chǎn)業(yè)化則需要100元錢。“這個(gè)比例讓很多企業(yè)承受不了。國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)還不具備這種抗風(fēng)險(xiǎn)的能力，所以許多企業(yè)不愿意做。所以產(chǎn)業(yè)化需要強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)體后盾和政策支持。參考文獻(xiàn)：

《實(shí)用焊接手冊(cè)》顧紀(jì)清 上海科學(xué)技術(shù)出版社

《現(xiàn)代焊接生產(chǎn)手冊(cè)》 上海市焊接協(xié)會(huì) 上海科技(2007-05出版)《焊接技術(shù)手冊(cè)》 河南科學(xué)技術(shù)出版社2004 年7月(1999-04出版)《激光原理與技術(shù)》 閻吉祥高等教育出版社 【書 號(hào)】 7040145677 個(gè)人介紹“

姓 名：孟軍

性別：男

出生年月：1980.06 畢業(yè)院校：蘭州理工大學(xué)

專業(yè)：機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械制造

畢業(yè)時(shí)間：2003.06 工作單位：蘭州鐵路機(jī)電工廠 地址：蘭州市紅山東路98號(hào) 郵編：730000

第四篇：激光物理教案講解

激光物理教案

教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)

1、了解什么是激光和激光的特性．

2、了解激光的應(yīng)用． 能力目標(biāo)

培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力 情感目標(biāo)

通過(guò)組織學(xué)生從不同的媒體中學(xué)習(xí)有關(guān)激光的知識(shí)同時(shí)，讓學(xué)生了解我國(guó)的科學(xué)事業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情． 教學(xué)建議

本節(jié)內(nèi)容可以作為閱讀材料，指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，教師采取多種方式安排教學(xué)活動(dòng)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，比如：組織學(xué)生觀看有關(guān)激光的科技電影片，發(fā)動(dòng)學(xué)生收集相關(guān)材料，組織閱讀、參觀等均可．以鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力．讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)了解以下兩點(diǎn)：

1、激光與自然光的區(qū)別

激光與自然光比較，具有以下幾個(gè)重要特點(diǎn)：

（1）普通光源發(fā)出的是混合光，激光的頻率單一．因此激光相干性非常好，顏色特別純，（2）激光束的平行度和方向性非常好．

（3）激光的強(qiáng)度特別大，亮度很高．

2、激光的重要應(yīng)用

激光的應(yīng)用非常多，發(fā)展前景非常廣闊，目前的重要應(yīng)用有：光纖通信、精確測(cè)距、目標(biāo)跟蹤、激光光盤、激光致熱切割、激光核聚變等等．

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

關(guān)于本節(jié)內(nèi)容，可以作為閱讀材料，指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，在自學(xué)的時(shí)候，可以讓學(xué)生思考如下幾個(gè)問(wèn)題：

1、究竟什么是激光呢？

2、激光是如何產(chǎn)生的？

3、激光都有那些特性和用途呢？

通過(guò)有關(guān)視頻資料加深學(xué)生對(duì)激光的了解（可以參考媒體資料）。

探究活動(dòng)

查閱有關(guān)激光的資料（激光器的種類，應(yīng)用等）>

第五篇：激光小論文講解

內(nèi)容摘要

引言：激光技術(shù)是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科。激光的問(wèn)世引起了現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的巨大變革。激光在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、通信、國(guó)防、科學(xué)研究等各方面的應(yīng)用迅速擴(kuò)展。之所以在短期間獲得如此大的發(fā)展是和它本身的特點(diǎn)分不開的。摘自《激光原理及應(yīng)用（第二版）》（第一章 輻射理論概要與激光產(chǎn)生的條件）

正文：

激光簡(jiǎn)介

激光是在 1960 年正式問(wèn)世的。但是，激光的歷史卻已有 100 多年。確切地說(shuō)，遠(yuǎn)在 1893 年，在波爾多一所中學(xué)任教的物理教師布盧什就已經(jīng)指出，兩面靠近和平行鏡子之間反射的黃鈉光線隨著兩面鏡子之間距離的變化而變化。他雖然不能解釋這一點(diǎn)，但為未來(lái)發(fā)明激光發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極為重要的現(xiàn)象。1917 年愛(ài)因斯坦提出 ? 受激輻射 ? 的概念，奠定了激光的理論基礎(chǔ)。激光，又稱鐳射，英文叫?LASER?，是?Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation?的縮寫，意思是?受激發(fā)射的輻射光放大?。激光的英文全名已完全表達(dá)了制造激光的主要過(guò)程。1964年按照我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森建議將 ?光受激發(fā)射?改稱?激光?。

激光緣何而來(lái)（激光的產(chǎn)生原理）

激光是很奇特，它與其他光有著很多不同點(diǎn)，它的奇異的特性讓人們很驚嘆，但也正是由于這特性，使它為人類做出了很大的貢獻(xiàn)。說(shuō)到激光想必大家腦海中浮現(xiàn)的首先是高中課本上的，激光是一種人工相干光。

激光，想必大家從其名稱就可以判定其產(chǎn)生來(lái)源，所謂激光，就是?受激發(fā)射的輻射光放大?。其實(shí)這樣解釋誰(shuí)都會(huì)，關(guān)鍵是要能解釋得通俗易懂。下面呢，我就我對(duì)激光產(chǎn)生原理的認(rèn)識(shí)來(lái)介紹下。要想了解激光的產(chǎn)生，必須要先了解原子發(fā)光，因?yàn)榧す庖彩怯稍影l(fā)光產(chǎn)生的。在這之前原子的組成與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是必須要介紹的。原子是組成元素的最小單元，由原子核和圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子組成。原子結(jié)構(gòu)可以看做一個(gè)太陽(yáng)系，原子核就是太陽(yáng)，那些在周圍繞轉(zhuǎn)的電子就是行星了，這是一個(gè)穩(wěn)定存在的整體。其穩(wěn)定狀態(tài)在不受外界激發(fā)的情況下是不會(huì)被打破的。原子內(nèi)的電子運(yùn)行軌道我們可以將其簡(jiǎn)化想象成一個(gè)個(gè)的圓形軌道。電子在沒(méi)受到外界干擾的情況下是不會(huì)從一個(gè)軌道運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)軌道的。當(dāng)原子中的電子受到激發(fā)的時(shí)候，原子就會(huì)釋放光子。電子是帶負(fù)電荷的微粒，繞著原子核運(yùn)動(dòng)。原子中的電子有不同的能級(jí)，不同能級(jí)的電子占據(jù)不同的軌道。一般說(shuō)來(lái)，能量較高的電子在距離原子核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)原子獲得或失去能量時(shí)，這個(gè)變化就通過(guò)電子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)某物將能量傳遞給一個(gè)原子時(shí)（例如，熱量）電子就會(huì)暫時(shí)躍遷到一個(gè)更高（離原子核更遠(yuǎn)）的軌道上。電子在這個(gè)位置上僅僅停留很短的時(shí)間，它幾乎立即就被拉向原子核，回到它的初始軌道。在返回初始軌道的同時(shí)，電子會(huì)將多余的能量以光子（有時(shí)是可見(jiàn)光子）的形式釋放出來(lái)。這個(gè)呢，就是原子發(fā)光。一個(gè)原子從高能階降到低能階時(shí)，會(huì)放出一個(gè)光子，叫做自發(fā)放光。原子在高能階時(shí)受到一個(gè)光子的撞擊，就會(huì)受激而放出另外一個(gè)相同的光子，變成兩個(gè)光子，叫做受激放光。而激光正是受激發(fā)光的。對(duì)于激光，大部分的激光都是人工制造的，人們通過(guò)人工方法使其受激產(chǎn)生的。如果要從學(xué)術(shù)上用專業(yè)化的詞匯表達(dá)就是這樣的，激光的基礎(chǔ)最早在1916年就已經(jīng)由愛(ài)因斯坦奠定了。這個(gè)概念是這樣的：處于高能級(jí)的原子，受外來(lái)光子的作用，當(dāng)外來(lái)光子的頻率正好與它的躍遷頻率一致時(shí)，它就會(huì)從高能級(jí)跳到低能級(jí)，并發(fā)出與外來(lái)光子完全相同的另一光子。于是，一個(gè)光子變成了兩個(gè)光子。如果條件合適，光就可以象雪崩一樣得到放大和加強(qiáng)。值得注意的是，這樣放大的光是一般自然條件下得不到的?相干光?。

其實(shí)大家也許還想知道激光到底與自然光有什么區(qū)別。我們先從概念上來(lái)區(qū)分這兩個(gè)吧。激光的英文名字是受激輻射的光放大的意思。自然光又稱?天然光?。不直接顯示偏振現(xiàn)象的光。從普通光源直接發(fā)出的天然光是無(wú)數(shù)偏振光的無(wú)規(guī)則集合，所以直接觀察時(shí)不能發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)偏于哪一個(gè)方向。這種沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同的光叫做自然光。

從這兩個(gè)概念就能判斷出了激光是一種單頻率的光，偏振光，不發(fā)散，高能量，自然光都是混合的光，非偏振光。從產(chǎn)生原理上來(lái)說(shuō)，激光是受到特定頻率的電磁波（一種能量的代表）影響而同一特定能級(jí)上的電子發(fā)生躍遷而發(fā)出的光。而普通的自然光是各個(gè)能級(jí)上的電子躍遷時(shí)發(fā)出的。

激光的各種性質(zhì)

既然上面介紹了激光的產(chǎn)生原理，并且稍微說(shuō)了點(diǎn)其與普通光的區(qū)別。那現(xiàn)在應(yīng)該來(lái)說(shuō)說(shuō)，激光的性質(zhì)了。要判別兩者的不同，最容易的就是來(lái)看兩者產(chǎn)生機(jī)理的不同跟性質(zhì)的不同。性質(zhì)是決定物質(zhì)用途的，性質(zhì)也是區(qū)分其與其它物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。激光與普通光源相比較有三個(gè)主要特點(diǎn)，即方向性好，相干性好和亮度高，其原因在于激光主要是光的受激輻射，而普通光源主要是光的自發(fā)輻射。下面具體介紹下其各種特性。第一，激光是一種顏色最單純的光。太陽(yáng)光和電燈光看起來(lái)似乎是白色的，但當(dāng)讓它通過(guò)一塊三棱鏡的時(shí)候，就可以看到紅、橙、黃、綠、藍(lán)、青、紫七種顏色的光，其實(shí)，還含有我們看不見(jiàn)的紅外光和紫外光。激光的顏色非常單純，而且只向著一個(gè)方向發(fā)光，亮度極高。第二，激光的方向性好。由于激光光能量高度集中，所以激光的亮度比普通光的亮度高千萬(wàn)倍，甚至億萬(wàn)倍。而且，由于激光是可控制的，這就使得光能量不僅在空間上高度集中，同時(shí)在時(shí)間上也高度集中，因此能在一瞬間產(chǎn)生出巨大的光熱，成為無(wú)堅(jiān)不摧的強(qiáng)大光束。第三，激光亮度最高。一臺(tái)普通的激光器的輸出亮度，比太陽(yáng)表面的亮度大10億倍。從地球照到月亮上在反射回來(lái)也不成問(wèn)題。可見(jiàn)激光是當(dāng)今世界上高亮度的光源。第四，激光還可以具有很大的能量，用它可以容易地在鋼板上打洞或切割。

激光的分類

跟任何事物一樣，激光也有著其分類，分門別類總是有利于人們對(duì)其的了解掌握。激光分類看從什么角度分類。一下我也就只簡(jiǎn)單的講一下激光從五個(gè)不同角度的分類。激光分類可根據(jù)激光的頻率分：473nm藍(lán)激光532/556nm綠激光671/635nm紅激光。如果從原理來(lái)分, 有氦-氖激光, 二氧化碳激光, 二極管激光,準(zhǔn)分子激光, 染色激光, 氬離子激光, 氮?dú)饧す? YAG 激光, 等等還有很多。從連續(xù)性來(lái)分有連續(xù)激光和脈沖激光, 脈沖激光有微秒級(jí)(10e-6 秒), 也有納秒(10e-9秒), 皮秒(10e-12秒), 和 飛秒(10e-15秒)激光。此外一般也根據(jù)激光的強(qiáng)度將其分為, 一級(jí), 二級(jí)....等等, 級(jí)別越高強(qiáng)度越大相應(yīng)則要求采取更嚴(yán)格的保護(hù)措施。激光按波段分，可分為可見(jiàn)光、紅外、紫外、X光、多波長(zhǎng)可調(diào)諧，目前工業(yè)用紅外及紫外激光。例如CO2激光器10.64um紅外激光, 氪燈泵浦YAG激光器1.064um紅外激光, 氙燈泵浦YAG激光器1.064um紅外激光, 半導(dǎo)體側(cè)面泵浦YAG激光器1.064um紅外激光。這么多的分類，想必大家都有些迷糊了吧，其實(shí)你并不用搞懂每一個(gè)分類，最重要的就是只需要你了解激光，那些具體分類都是認(rèn)為規(guī)定出來(lái)的。其實(shí)也可以這樣打個(gè)比方，激光在不同方面，就像我們?nèi)艘粯樱覀儗?duì)于不同的人，我們有著不同的身份，而我們只要做好我們自己。對(duì)于研究激光，也是如此。只需弄激光的本質(zhì)，至于它的分類，也是離不開它的性質(zhì)、本質(zhì)。

激光的歷史

激光起源于大物理學(xué)家‘愛(ài)因斯坦’，1916年愛(ài)因斯坦提出了一套全新的技術(shù)理論‘受激輻射’。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)稱激光。

1958年，美國(guó)科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)現(xiàn)了一種神奇的現(xiàn)象：當(dāng)他們將內(nèi)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勵(lì)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。肖洛和湯斯的研究成果發(fā)表之后，各國(guó)科學(xué)家紛紛提出各種實(shí)驗(yàn)方案，但都未獲成功。

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，梅曼研制成功世界上第一臺(tái)激光器，梅曼的方案是，利用一個(gè)高強(qiáng)閃光燈管，來(lái)刺激在紅寶石色水晶里的鉻原子，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H.Γ.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，耦合效率高，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。（來(lái)自--百度百科--激光的發(fā)展史）

激光的應(yīng)用

激光自其誕生之日來(lái)，已對(duì)人類生活產(chǎn)生了巨大影響。其應(yīng)用已滲入到人類生活的每個(gè)方面。比如激光測(cè)距、激光加工與激光醫(yī)療、光信息處理和激光通信、激光在受控核聚變中的應(yīng)用、激光的非線性效應(yīng)等等。由于激光應(yīng)用的廣泛性，這里我只能從廣面上稍微介紹下其應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展、時(shí)代的進(jìn)步，激光已經(jīng)從一個(gè)遙不可及的高科技產(chǎn)品慢慢步入人們的生活。激光的應(yīng)用非常廣泛，如用于科技,工業(yè),通信等領(lǐng)域。我們熟知的有：光纖通信、激光光譜、激光切割、激光焊接、激光裁床、激光打標(biāo)、激光繡花、激光測(cè)距,激光雷達(dá)、激光武器、激光唱片、鐳射美容、鐳射掃錨等等。具體應(yīng)用

光纖應(yīng)用：光纖常被電信公司用于傳達(dá)電話、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)等。跟傳統(tǒng)的銅線相比光纖的信號(hào)衰減小、抗干擾能力高，特別是在遠(yuǎn)距離、大容量傳輸場(chǎng)合，光纖的優(yōu)勢(shì)更為明顯。光纖極大程度的改變了我們的生活工作等等。

軍事科技：激光在科技、軍事上的應(yīng)用也有很多。如激光光譜、激光雷達(dá)、激光武器(遠(yuǎn)程擊毀導(dǎo)彈)等等。

工業(yè)生產(chǎn)：激光在工業(yè)上的應(yīng)用也非常的廣泛。如激光打標(biāo)、激光打孔、激光裁床、激光切割、激光繡花等等。激光的迅速準(zhǔn)確的特性能夠更好的在工業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮重要作用，同時(shí)也能夠更好的節(jié)約成本。

醫(yī)療衛(wèi)生：在醫(yī)學(xué)、生活中激光的應(yīng)用也非常廣泛。如激光生命科學(xué)研究、激光診斷、激光治療，其中激光治療又分為：激光手術(shù)治療、弱激光生物刺激作用的非手術(shù)治療和激光的光動(dòng)力治療。目前有一種非常流行的整形方法就是利用飛秒激光。

炫酷流行：現(xiàn)在生活講究炫酷，鐳射就是個(gè)很好的激光應(yīng)用例子，他可以把影像在空中投影，就是我們常說(shuō)的空氣投影，手表上就可以沒(méi)有表面，中間懸空顯示時(shí)間，保準(zhǔn)你回頭率高！

日常生活：隨著科技的發(fā)展，激光也走入了人們的日常生活。最近便有了激光滅蚊的產(chǎn)品推出，利用激光消滅蚊子。激光器每秒可擊斃50只到100只蚊子。除了速度快之外，該激光器還很精準(zhǔn)，能區(qū)別蝴蝶和蚊子，也能分辨雌蚊子和雄蚊子。

總結(jié)：激光技術(shù)作為一種新的科學(xué)技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。快速、精準(zhǔn)是其最大的優(yōu)勢(shì)，激光不僅能夠在精密儀器上打標(biāo)，還可以對(duì)地毯等快速的切割。激光機(jī)在現(xiàn)代的工業(yè)事業(yè)上功不可沒(méi)。推進(jìn)工業(yè)的快速發(fā)展。激光走進(jìn)了人們的生活同時(shí)也加速了人類社會(huì)的進(jìn)步。激光發(fā)展的步伐依舊很堅(jiān)定，它將為我們做出更大的貢獻(xiàn)并且需要我們更加深入的研究它。

參考文獻(xiàn)： ○1激光原理及應(yīng)用(第2版)作者：陳家璧

出版社：電子工業(yè)出版社

2激光原理與技術(shù) 第一章 作者：安毓英，劉繼芳，曹長(zhǎng) ○慶

出版社：科學(xué)出版社

3光纖通信 ○（第五版）第一章 作者：美國(guó)亞利桑那大學(xué)Palais教授著、王江平譯 出版社：電子工業(yè)出版社

4激光原理及應(yīng)用 緒論 作者：魏彪，盛新志

○ 出版社：重慶大學(xué)出版社

5現(xiàn)代激光工程應(yīng)用技術(shù) 作者：朱林泉

○ 出版社：國(guó)防工業(yè)出版社

6百度百科--激光

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