第一篇：激光物理教案講解

激光物理教案

教學目標 知識目標

1、了解什么是激光和激光的特性．

2、了解激光的應用． 能力目標

培養自主學習能力 情感目標

通過組織學生從不同的媒體中學習有關激光的知識同時，讓學生了解我國的科學事業，培養學生的愛國熱情． 教學建議

本節內容可以作為閱讀材料，指導學生自學，教師采取多種方式安排教學活動，以提高學生的學習興趣，比如：組織學生觀看有關激光的科技電影片，發動學生收集相關材料，組織閱讀、參觀等均可．以鍛煉學生的自主學習能力．讓學生通過學習了解以下兩點：

1、激光與自然光的區別

激光與自然光比較，具有以下幾個重要特點：

（1）普通光源發出的是混合光，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）激光的強度特別大，亮度很高．

2、激光的重要應用

激光的應用非常多，發展前景非常廣闊，目前的重要應用有：光纖通信、精確測距、目標跟蹤、激光光盤、激光致熱切割、激光核聚變等等．

教學設計示例

關于本節內容，可以作為閱讀材料，指導學生自學，在自學的時候，可以讓學生思考如下幾個問題：

1、究竟什么是激光呢？

2、激光是如何產生的？

3、激光都有那些特性和用途呢？

通過有關視頻資料加深學生對激光的了解（可以參考媒體資料）。

探究活動

查閱有關激光的資料（激光器的種類，應用等）>

第二篇：激光測距論文講解

激光測距及在軍事上的應用 摘 要

激光技術這一高新技術，經過半個世紀的發展，從機理原理，實驗手段到制造工藝都已逐步成熟，且先進的激光器不斷研制成功，并憑借其高亮度、方向性強、單色性好、相干性好的顯著特點，在工業、農業、醫療、軍事等領域的應用已經是大顯神威。而激光武器經過不斷地開發和研究，目前已有了重大的進展：低功率激光武器已開始裝備部隊，高功率激光武器則在技術上已基本成熟，將在未來現代化戰爭或局部戰爭中發揮舉足輕重的作用。

本文簡要介紹了脈沖激光測距原理及常見的激光測距儀，并對它們在軍事上的應用作了相應的介紹。

關鍵詞：激光測距；激光測距儀； 軍事應用

一、引言

激光測距是激光在軍事上應用最早和最成熟的技術。自1960 年第一臺激光器--紅寶石激光器發明以來，便有人開始進行激光測距的研究。和微波測距等其它方法相比,激光測距具有更好的方向性和更高的測距精度,測程遠,抗干擾能力強,隱蔽性好,因而得到廣泛的應用。激光測距的研究還對雷達技術的發展起了很大的促進作用,因而在國民經濟和國防建設中具有重要意義。根據所發射激光狀態的不同,激光測距分為激光脈沖測距和連續波激光測距,后者根據起止時刻標識的不同又分為相應激光測距和調頻激光測距。本文將介紹脈沖測距的最新技術發展。

二、脈沖激光測距原理

脈沖激光測距是利用激光脈沖持續時間極短,能量在時間上相對集中,瞬時功率很大(一般可達兆瓦)的特點,在有合作目標的情況下,脈沖激光測距可以達到極遠的測程;在進行幾公里的近程測距時,如果精度要求不高,即使不使用合作目標,只是利用被測目標對脈沖激光的漫反射索取的反射信號,也可以進行測距。圖1 脈沖飛行時間激光測距系統一個典型的脈沖飛行時間激光測距系統通常有以下五個部分組成:激光發射單元,一個或兩個接收通道,時刻鑒別單元,時間間隔測量單元和處理控制單元。激光發射單元在t0 時刻發射一激光脈沖,其中一小部分功率直接進入接收通道1,經時刻鑒別單元產生起始(START)信號,開始時間間隔測量;其余功率從發射天線向目標發射出去,經距離R 到達目標后被反射;接收通道2 的光電探測器接收到返回脈沖,經放大后到達時刻鑒別單元,產生一終止(STOP)信號,終止時間間隔測量;時間間隔測量單元把所測得的結果t 輸出到處理控制單元,最后得到距離R=ct/2。

[1]

三、激光測距在軍事上的應用 3.1 激光測距光源

戰術和戰略用脈沖激光測距儀主要包括紅寶石、Nd∶YAG、CO2、喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃等脈沖激光測距儀。3.3.1 紅寶石脈沖激光測距儀

0.69μm 的紅寶石脈沖激光測距儀是第一代軍用激光測距儀，其結構簡單，緊湊。因工作波長屬近紅外綠光，極易暴露目標，加上對人眼極不安全，目前除少數應用外已被淘汰。

3.1.2 Nd∶YAG 脈沖激光測距儀

Nd∶YAG 脈沖激光測距儀的主要優點是隱蔽性、電效率和脈沖重復工作頻率大大優于紅寶石激光測距儀，因而從60 年代后期開始廣泛裝備部隊；主要缺點：①工作波長為1.06μm，相對說來較短，在大氣中的衰減較大，不完全適合自然霧和戰場煙幕等環境條件；② 1.06μm 波長被發射后經人眼聚焦進入視網膜，在很短的距離上若不加防護觀察，可以使人眼永久致盲；③1.06μm 波長不與8~12μm 熱成像系統兼容。而Nd∶YAG 脈沖激測距儀目前仍具有無法取代的獨特優點。3.1.3 CO2 脈沖激光測距儀

CO2 脈沖激光測距儀是70 年代末和80 年代中期主要針對1.06μm 的Nd∶YAG 激光測距儀的缺點發展起來的新一代人眼安全激光測距儀。其主要優點有：①大氣穿透能力優于Nd∶YAG 激光波長，能在較低能見度和戰場煙幕等大氣條件下工作；②能與8~12μm 波段內的典型熱成像系統兼容并可共用接收光學系統和探測器，能有效實現熱成像儀能探測到的絕大多數目標；③能實現對人眼安全。主要缺點是：①10.6μm 的CO2 激光波長極易被水分子(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，限制了它的最大測距能力，特別是雨天和目

標被雪覆蓋時，目標呈現多鏡面對稱反射，對CO2 激光波長測距不利；③10.6 μm 的CO2 激光波長對戰術目標的反射系數低于1.54、1.06 和0.69μm 的激光波長。

3.1.4 喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃脈沖激光測距儀

喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃脈沖激光測距儀也和CO2 一樣發展于70 年代末和80年代中期，主要優點是：①大氣穿透能力高于1.06μm 的Nd∶YAG 激光波長而低于CO2 激光波長；②對目標的反射系數和在睛天、高溫度條件下測距時，其性能高于CO2 激光波長并與Nd∶YAG 激光波長相當；③對人眼的安全性高于CO2 激光波長。缺點是由于1.54μm 波長屬中紅外波段，不能與8~12μm 的熱成像系統兼容，加上轉換效率低、脈沖能量小和重復工作頻率低(喇曼頻移Nd∶[3][2] YAG 除外)等限制了它們的應用。3.2 脈沖激光測距在軍事上的應用

脈沖激光測距儀作為軍用裝備器材，發展于60 年代初。經過30 多年的開發、研制和裝備，目前國外已完成了“手持式、腳架式、潛望式、坦克、裝甲、水面艦載、潛艇潛望、高炮、機載、機場測云、導彈和火箭發射、人造衛星、航天器載”等約十三大類400 多個品種和型號，其中裝備量最大的是以Nd∶YAG 為器件的固體脈沖激光測距儀，其次是喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃以及CO2 脈沖激光測距儀。

3.2.1 輕型便攜式脈沖激光測距儀

輕型便攜式脈沖激光測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空控制(FAC)雙用途的激光測距儀—目標指示器。對上述用途的系統，要求機動靈活、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品的成本低等。主要技術性能：最大測程4~10km，測距精度±10m，重復頻率為單次，束散角1~2mrad。值得關注的的是，由于上述激光測距儀及其系統常與其他友軍密切配合作戰且不帶裝甲部隊大范圍訓練以及無合作目標、操作手不帶防護目鏡等，人眼安全極為重要。因此，這類脈沖激光測距儀已逐漸由裝備Nd∶YAG 激光測距儀改為喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃1.54μm 的人眼安全激光測距儀。

在現代戰爭中，由以前單一的步兵、炮兵獨立作戰發展到有步兵、炮兵和海軍陸戰隊組成的特種部隊聯合作戰，武器系統也由單一的地炮、高炮逐漸采用多功能綜合高技術。因此激光測距儀也由單一測距功能的便攜式、手持式發展到激光測距、紅外瞄準的晝夜觀測儀以及激光測距、目標指示、紅外瞄準的激光紅外目標指示器等。

3.2.2 地面車載脈沖激光測距儀

地面車載脈沖激光測距儀包括坦克、步兵戰車(IFV)、火控、對空防御、火炮或導彈制導火控以及目前發展的地面車載激光測距儀—目標指示器等。其主要技術性能：最大測程4~10km，測距精度±5~10m，目標分辨約20m，重復頻率0.1~1Hz，束散角0.4~1mrad。激光測距儀在坦克火控系統中的應用是提供彈道軌跡的超仰角修正信息和因逆風或目標移動引起的方位角校正信息以及距離信息。步兵戰車主要是使用激光測距儀去測量目標是否在反坦克導彈的距離內，其次用于槍炮火控和對目標的分選。為了做到激光測距儀完全有效地對任何能探測到的目標測距以及通過火控系統全天候被動探測、識別和分選，這些系統還應包括：瞄準光學系統、電視攝像機和紅外熱成像儀(FLIR)等。這是目前非常迫切需要的但不可能通過任何單一功能和單一波長激光測距儀能完全滿足的系統。據外刊報 道，美國休斯公司采用喇曼頻移Nd∶YAG 激光測距、電視攝像和紅外成像組成的坦克、裝甲車激光測距儀系統是目前最新型的設備。但是這種系統若采用1.06μm 的Nd∶YAG 激光測距，盡管在測距儀上裝上衰減濾光片，對合作目標測距訓練時已基本達到人眼安全要求，而經論證后的坦克和步兵作戰的操作人員及指揮、作戰人員應采取人眼安全措施，或者采用人眼安全的1.54μm 激光波長測距，從根本上實現對人眼安全的要求。3.2.3 對空火炮和導彈防御脈沖激光測距儀

對空防御的脈沖激光測距儀以及采用了自保護措施的步兵戰車對空防御脈沖激光測距儀均應按火控系統和作戰系統的要求工作，在距離和距離速率以內對空中高速機動目標提供穩定的跟蹤信息和距離信息，以對抗武裝直升機、隱身飛機和巡航導彈、反輻射導彈的威脅。這就要求激光測距儀提供比較高的數據率(高的激光脈沖速率)和相當高的距離精度，如最大測程為4~20km，測距精度為

2.5~5m，重復頻率為6~20Hz，束散角為0.5~2.5mrad 等。然而，若其交戰距離相當遠(約達20km 以上)，這么遠的距離實際對抗出現在不模糊的大氣條件下，僅要求激光測距儀的靈敏度比坦克測距儀稍高一些；若在某些高濕度季節或某些高溫度氣象區域內，由于很強的H2O 分子吸收，限制了長波長(如10.6μm 的CO2)脈沖激光測距儀最大測距能力的發揮，此時，應采用1.06μm 的Nd∶YAG 脈沖激光測距儀，或者采用喇曼頻移Nd∶YAG 及Er∶玻璃(1.54μm)的脈沖激光測距。

3.2.4 機載脈沖激光測距儀

機載脈沖激光測距儀可以用來裝備武裝直升機的導彈指令制導和裝備固定翼飛機，用于封鎖支援的光電飛行器等目標以及攔截飛機和導彈的攻擊。這些典型應用一般采用1.06μm的Nd∶YAG 激光測距儀并具有激光測距和目標指示的能力，或者采用1.54μm 波長的人眼安全喇曼頻移Nd∶YAG 脈沖激光測距儀_目標指示器等，以保護機載系統完成作戰任務或主動攻擊空中的光電目標。機載脈沖

激光測距儀的主要技術性能：測程遠(用于武裝直升機為4~10km，用于固定翼飛機為10~20kM)、測距精度高(用于武裝直升機為±5~10m，用于固定翼飛機為±1~10m)、重復頻率高(用于武裝直升機為4Hz，用于固定翼飛機為5~20Hz)、束散角小(用于武裝直升機為0.4~1mrad，用于固定翼飛機為0.1~0.5mrad)，同時機載設備應體積小、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液體作冷卻器，以適應高的運轉速率要求，否則要采用氣體或混合氣體升壓冷卻。

3.2.5 艦載脈沖激光測距儀

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

四、結束語

激光武器不但反應速度快，而且殺傷命中率特別高，幾乎是100%，因為激光 武器以光束攻擊目標，可以不考慮射擊提前量，而且目標的機動性也不會影響激光器的性能。所以，激光武器的殺傷率就非常高，一旦鎖住目標，就能將其摧毀或破壞。另一個重要優點是單發成本相當低，每發僅1000 ~ 3000 美元。因此，用激光武器來對付在全世界擴散的“ 廉價低空飛行器“ 大有好處。使用戰區高空防御武器或其它昂貴的反導系統來對付近程火箭，其代價也太高。所以，發展激光防空武器就成了必然趨勢。[6] 參考文獻

［1］ 李適民.激光器件原理與設計［M］ 國防工業出版社 1998 ［2］ 陳家璧，彭潤玲.激光原理及應用[M] 電子工業出版社 2008 ［3］ 梅遂生，王戎瑞.光電子技術[M] 國防工業出版社 2008 ［4］ 陳婭冰等.激光武器新技術及應用［ J］.激光與光電子學進展，2003：12－16 ［5］ 王樂．激光在現代軍事中的應用[J]．光機電信息.2002，(6)：23—24 ［6］ 趙江，徐世錄.激光武器的現狀與發展趨勢[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構的制造技術。近幾年中國完成的一些標志性工程來看，焊接技術發揮了重要作用。但傳統焊接已不能滿足越來越高的技術要求和條件限制，激光焊接便有了很大的發展空間。激光技術涉及材料學、力學、計算機科學等。研發是一個消耗的過程，其投入要求高，資金回收期較長。單靠企業研發，速度很難跟上，于是有一部分壓力轉移到國家科研機構。所以產業化需要強大的經濟實體后盾和政策支持。關鍵詞：焊接技術

關鍵制造工藝

激光焊接

產業化

焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結構的制造技術。幾乎所有的產品，從幾十萬噸巨輪到不足1克的微電子元件，在生產制造中都不同程度地應用焊接技術。焊接已經滲透到制造業的各個領域，直接影響到產品的質量、可靠性和壽命以及生產的成本、效率和市場反應速度。中國2005年鋼產量達到3．49億噸，成為世界最大的鋼材生產與消費國，而焊接結構的用鋼量也突破1．3億噸，相當于美國一年的鋼產量，成為世界上空前最大的焊接鋼結構制造國。近幾年中國完成的一些標志性工程來看，焊接技術發揮了重要作用。例如三峽水利樞紐的水電裝備就是一套龐大的焊接系統，包括導水管、蝸殼、轉輪、大軸、發電機機座等，其中馬氏體不銹鋼轉輪直徑10．7m高5．4m重440t，為世界最大的鑄－焊結構轉輪。該轉輪由上冠、下環和13或15個葉片焊接而成，每個轉輪的焊接需要用12t焊絲，耗時4個多月。神舟6號飛船的成功發射與回收，標志著中國航天事業的巨大進步，其中兩名航天員活動的返回艙和軌道艙都是鋁合金的焊接結構，而焊接接頭的氣密性和變形控制是焊接制造的關鍵。由第一重型機械集團為神華公司制造的中國第一個煤直接液化裝置的加氫反應器，直徑5．5m長62m厚337mm重2060t，為當今世界最大、最重的鍛－焊結構加氫反應器，采用國內自主知識產權的全自動雙絲窄間隙埋弧焊技術，每條環焊縫需連續焊接5天。西氣東輸的管線長4000km，是中國第一條高強鋼（X70）大直徑長輸管線，所用的螺旋鋼管和直縫鋼管全部是板－焊形式的焊接管。2005年我國造船的總噸位達到1212萬噸，占世界造船總量的17％，居于日、韓之后，穩居世界第三位，正向年產2500萬噸的世界水平邁進。國內制造的30萬噸超級油輪、新型5668標箱集裝箱船、15萬噸散裝貨船，以及為世界矚目的，被稱為“中華第一盾”的170艦，都是中國造船界的驕傲，船體是典型的板－焊結構。另外，上海中瀘浦大橋是世界最長的全焊鋼拱橋；國家大劇院的橢球型穹頂是世界最重的鋼結構穹頂；奧林匹克主體育場的鳥巢式鋼結構重4萬多噸，也是世界之最。這些大型結構都是中國焊接制造的最大、最重、最長、最高、最厚、最新的具有代表性的重要產品。由此可見，焊接在國民經濟發展和國防建設中具有非常重要的地位和作用。從“十一五”規劃的二十項國家重大技術裝備的研制項目可以看出，在百萬千瓦級核電機組、超超臨界火力發電機組成套設備、高水頭超大容量水電機組、大型抽水蓄能機組、30～60萬瓦級循環硫化床（CFB）鍋爐的成套技術裝備、百萬噸級大型乙烯成套設備、百萬噸級大型對苯二甲酸成套設備、大型煤制氣成套設備以及大型煤礦綜合采掘成套技術與裝備中，焊接制造都是關鍵制造工藝之一。

但傳統焊接已不能滿足越來越高的技術要求和條件限制，激光焊接便有了很大的發展空間。

1、激光焊接原理——激光是輻射的受激發射光放大的簡稱，由于其獨有的高亮度、高方向性、高單色性、高相干性，自誕生以來，其在工業加工中的應用十分廣泛，成為未來制造系統共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高輻射強度的激光束，激光束經過光學系統聚焦后，其激光焦點的功率密度為104~107W/cm2，加工工件置于激光焦點附近進行加熱熔化，熔化現象能否產生和產生的強弱程度主要取決于激光作用材料表面的時間、功率密度和峰值功率。控制上述各參數就可利用激光進行各種不同的焊接加工。

2、激光焊接的一般特點——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械加工相比較，具有許多優點：（1）激光束的激光焦點光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔點、高強度的合金材料；（2）激光焊接是無接觸加工，沒有工具損耗和工具調換等問題。激光束能量可調，移動速度可調，可以多種焊接加工；（3）激光焊接自動化程度高，可以用計算機進行控制，焊接速度快，功效高，可方便的進行任何復雜形狀的焊接；（4）激光焊接熱影響區小，材料變形小，無需后續工序處理；（5）激光可通過玻璃焊接處于真空容器內的工件及處于復雜結構內部位置的工件；（6）激光束易于導向、聚焦，實現各方向變換；（7）激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴格的真空設備系統，操作方便；（8）

激光焊接生產效率高，加工質量穩定可靠，經濟效益和社會效益好。中國科學院力學研究所發動機科學與工程聯合實驗室近期在渦輪增壓器異種材料激光焊接技術方面取得重要進展，優化后的激光焊接工藝為提高柴油發動機性能提供了重要支持。

目前，柴油發動機應用廣泛，在國民經濟發展中占據重要地位。作為柴油發動機的關鍵部件，渦輪增壓器對于發動機動力性能的改善有顯著作用，其異種材料焊接質量對整機性能有重要影響。在柴油發動機增壓器中，渦輪葉片和渦軸桿的材料不同，參數有很大差異，對兩者進行連接時易形成焊接裂紋，具有淬硬傾向。目前，業界多采用摩擦焊方式進行連接，但強度不高、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題。與傳統焊接工藝相比，優化后的激光焊接工藝在滿足高焊接強度要求的同時，極大提高了焊接效率，為提高柴油發動機性能提供了重要技術支持。

中國科學院力學所發動機科學與工程聯合實驗室副主任虞剛認為，隨著市場需求的擴大，汽車行業近年來的發展勢頭很好，但自主技術稀少、自主研發環境欠缺的問題始終沒能解決。國內企業與跨國公司合作，很難獲得核心技術?！皼]有核心技術以及后續的研發、改進，將會給產業發展帶來不良影響。當前，一些汽車制造企業及科研機構已經開始獨立研發，但?拿來主義?的觀念仍然很強，真正的自主研發成果少之又少?！?/p>

激光技術涉及材料學、力學、計算機科學等。研發是一個消耗的過程，其投入要求高，資金回收期較長。單靠企業研發，速度很難跟上，于是有一部分壓力轉移到國家科研機構。中國科學院下屬研究所包含所有自然科學及工程研究領域，從技術上講，是國家最有代表性的部門。虞剛說：“正是在這樣的背景下，我們力學所從最基礎的角度著手開始攻關。在激光異種材料焊接這個領域，國際上一直沒有新進展。經過長期努力，我們力學所取得了突破性進展，領先國際水平?？梢哉f，這是一項百分之百擁有自主知識產權的國際先進技術?！?/p>

談到異種材料激光焊接技術的產業化前景，虞剛說，這項技術已經非常成熟，市場也有這方面的需求，其產業化潛力很大。但產業化有風險。虞剛給記者算了一筆賬，如果一項基礎研究只要投入1元錢，那么，將這項研究成果變成可用的技術就需要10元錢，而真正的產業化則需要100元錢?！斑@個比例讓很多企業承受不了。國內大部分企業還不具備這種抗風險的能力，所以許多企業不愿意做。所以產業化需要強大的經濟實體后盾和政策支持。參考文獻：

《實用焊接手冊》顧紀清 上海科學技術出版社

《現代焊接生產手冊》 上海市焊接協會 上?？萍?2007-05出版)《焊接技術手冊》 河南科學技術出版社2004 年7月(1999-04出版)《激光原理與技術》 閻吉祥高等教育出版社 【書 號】 7040145677 個人介紹“

姓 名：孟軍

性別：男

出生年月：1980.06 畢業院校：蘭州理工大學

專業：機電工程學院機械制造

畢業時間：2003.06 工作單位：蘭州鐵路機電工廠 地址：蘭州市紅山東路98號 郵編：730000

第四篇：激光小論文講解

內容摘要

引言：激光技術是20世紀60年代初發展起來的一門新興學科。激光的問世引起了現代光學技術的巨大變革。激光在現代工業、農業、醫學、通信、國防、科學研究等各方面的應用迅速擴展。之所以在短期間獲得如此大的發展是和它本身的特點分不開的。摘自《激光原理及應用（第二版）》（第一章 輻射理論概要與激光產生的條件）

正文：

激光簡介

激光是在 1960 年正式問世的。但是，激光的歷史卻已有 100 多年。確切地說，遠在 1893 年，在波爾多一所中學任教的物理教師布盧什就已經指出，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，但為未來發明激光發現了一個極為重要的現象。1917 年愛因斯坦提出 ? 受激輻射 ? 的概念，奠定了激光的理論基礎。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?受激發射的輻射光放大?。激光的英文全名已完全表達了制造激光的主要過程。1964年按照我國著名科學家錢學森建議將 ?光受激發射?改稱?激光?。

激光緣何而來（激光的產生原理）

激光是很奇特，它與其他光有著很多不同點，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。說到激光想必大家腦海中浮現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生來源，所謂激光，就是?受激發射的輻射光放大?。其實這樣解釋誰都會，關鍵是要能解釋得通俗易懂。下面呢，我就我對激光產生原理的認識來介紹下。要想了解激光的產生，必須要先了解原子發光，因為激光也是由原子發光產生的。在這之前原子的組成與其內部結構是必須要介紹的。原子是組成元素的最小單元，由原子核和圍繞原子核運動的電子組成。原子結構可以看做一個太陽系，原子核就是太陽，那些在周圍繞轉的電子就是行星了，這是一個穩定存在的整體。其穩定狀態在不受外界激發的情況下是不會被打破的。原子內的電子運行軌道我們可以將其簡化想象成一個個的圓形軌道。電子在沒受到外界干擾的情況下是不會從一個軌道運動到另一個軌道的。當原子中的電子受到激發的時候，原子就會釋放光子。電子是帶負電荷的微粒，繞著原子核運動。原子中的電子有不同的能級，不同能級的電子占據不同的軌道。一般說來，能量較高的電子在距離原子核較遠的軌道上運動。當原子獲得或失去能量時，這個變化就通過電子的運動表現出來。當某物將能量傳遞給一個原子時（例如，熱量）電子就會暫時躍遷到一個更高（離原子核更遠）的軌道上。電子在這個位置上僅僅停留很短的時間，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，電子會將多余的能量以光子（有時是可見光子）的形式釋放出來。這個呢，就是原子發光。一個原子從高能階降到低能階時，會放出一個光子，叫做自發放光。原子在高能階時受到一個光子的撞擊，就會受激而放出另外一個相同的光子，變成兩個光子，叫做受激放光。而激光正是受激發光的。對于激光，大部分的激光都是人工制造的，人們通過人工方法使其受激產生的。如果要從學術上用專業化的詞匯表達就是這樣的，激光的基礎最早在1916年就已經由愛因斯坦奠定了。這個概念是這樣的：處于高能級的原子，受外來光子的作用，當外來光子的頻率正好與它的躍遷頻率一致時，它就會從高能級跳到低能級，并發出與外來光子完全相同的另一光子。于是，一個光子變成了兩個光子。如果條件合適，光就可以象雪崩一樣得到放大和加強。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?。

其實大家也許還想知道激光到底與自然光有什么區別。我們先從概念上來區分這兩個吧。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?。不直接顯示偏振現象的光。從普通光源直接發出的天然光是無數偏振光的無規則集合，所以直接觀察時不能發現光強偏于哪一個方向。這種沿著各個方向振動的光波強度都相同的光叫做自然光。

從這兩個概念就能判斷出了激光是一種單頻率的光，偏振光，不發散，高能量，自然光都是混合的光，非偏振光。從產生原理上來說，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上的電子發生躍遷而發出的光。而普通的自然光是各個能級上的電子躍遷時發出的。

激光的各種性質

既然上面介紹了激光的產生原理，并且稍微說了點其與普通光的區別。那現在應該來說說，激光的性質了。要判別兩者的不同，最容易的就是來看兩者產生機理的不同跟性質的不同。性質是決定物質用途的，性質也是區分其與其它物質的標準。激光與普通光源相比較有三個主要特點，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。太陽光和電燈光看起來似乎是白色的，但當讓它通過一塊三棱鏡的時候，就可以看到紅、橙、黃、綠、藍、青、紫七種顏色的光，其實，還含有我們看不見的紅外光和紫外光。激光的顏色非常單純，而且只向著一個方向發光，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倍，甚至億萬倍。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，同時在時間上也高度集中，因此能在一瞬間產生出巨大的光熱，成為無堅不摧的強大光束。第三，激光亮度最高。一臺普通的激光器的輸出亮度，比太陽表面的亮度大10億倍。從地球照到月亮上在反射回來也不成問題。可見激光是當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。一下我也就只簡單的講一下激光從五個不同角度的分類。激光分類可根據激光的頻率分：473nm藍激光532/556nm綠激光671/635nm紅激光。如果從原理來分, 有氦-氖激光, 二氧化碳激光, 二極管激光,準分子激光, 染色激光, 氬離子激光, 氮氣激光, YAG 激光, 等等還有很多。從連續性來分有連續激光和脈沖激光, 脈沖激光有微秒級(10e-6 秒), 也有納秒(10e-9秒), 皮秒(10e-12秒), 和 飛秒(10e-15秒)激光。此外一般也根據激光的強度將其分為, 一級, 二級....等等, 級別越高強度越大相應則要求采取更嚴格的保護措施。激光按波段分，可分為可見光、紅外、紫外、X光、多波長可調諧，目前工業用紅外及紫外激光。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, 半導體側面泵浦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，其實你并不用搞懂每一個分類，最重要的就是只需要你了解激光，那些具體分類都是認為規定出來的。其實也可以這樣打個比方，激光在不同方面，就像我們人一樣，我們對于不同的人，我們有著不同的身份，而我們只要做好我們自己。對于研究激光，也是如此。只需弄激光的本質，至于它的分類，也是離不開它的性質、本質。

激光的歷史

激光起源于大物理學家‘愛因斯坦’，1916年愛因斯坦提出了一套全新的技術理論‘受激輻射’。這一理論是說在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分布在不同的能級上，在高能級上的粒子受到某種光子的激發，會從高能級跳到（躍遷）到低能級上，這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光，而且在某種狀態下，能出現一個弱光激發出一個強光的現象。這就叫做?受激輻射的光放大?，簡稱激光。

1958年，美國科學家肖洛和湯斯發現了一種神奇的現象：當他們將內光燈泡所發射的光照在一種稀土晶體上時，晶體的分子會發出鮮艷的、始終會聚在一起的強光。根據這一現象，他們提出了“激光原理”，即物質在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激勵時，都會產生這種不發散的強光--激光。他們為此發表了重要論文。肖洛和湯斯的研究成果發表之后，各國科學家紛紛提出各種實驗方案，但都未獲成功。

1960年5月15日，美國加利福尼亞州休斯實驗室的科學家梅曼宣布獲得了波長為0.6943微米的激光，這是人類有史以來獲得的第一束激光，梅曼因而也成為世界上第一個將激光引入實用領域的科學家。

1960年7月7日，梅曼研制成功世界上第一臺激光器，梅曼的方案是，利用一個高強閃光燈管，來刺激在紅寶石色水晶里的鉻原子，從而產生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可使其達到比太陽表面還高的溫度。

前蘇聯科學家H.Γ.巴索夫于1960年發明了半導體激光器。半導體激光器的結構通常由P層、N層和形成雙異質結的有源層構成。其特點是：尺寸小，耦合效率高，響應速度快，波長和尺寸與光纖尺寸適配，可直接調制，相干性好。（來自--百度百科--激光的發展史）

激光的應用

激光自其誕生之日來，已對人類生活產生了巨大影響。其應用已滲入到人類生活的每個方面。比如激光測距、激光加工與激光醫療、光信息處理和激光通信、激光在受控核聚變中的應用、激光的非線性效應等等。由于激光應用的廣泛性，這里我只能從廣面上稍微介紹下其應用。隨著科技的發展、時代的進步，激光已經從一個遙不可及的高科技產品慢慢步入人們的生活。激光的應用非常廣泛，如用于科技,工業,通信等領域。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、激光繡花、激光測距,激光雷達、激光武器、激光唱片、鐳射美容、鐳射掃錨等等。具體應用

光纖應用：光纖常被電信公司用于傳達電話、構建網絡等。跟傳統的銅線相比光纖的信號衰減小、抗干擾能力高，特別是在遠距離、大容量傳輸場合，光纖的優勢更為明顯。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、軍事上的應用也有很多。如激光光譜、激光雷達、激光武器(遠程擊毀導彈)等等。

工業生產：激光在工業上的應用也非常的廣泛。如激光打標、激光打孔、激光裁床、激光切割、激光繡花等等。激光的迅速準確的特性能夠更好的在工業生產上發揮重要作用，同時也能夠更好的節約成本。

醫療衛生：在醫學、生活中激光的應用也非常廣泛。如激光生命科學研究、激光診斷、激光治療，其中激光治療又分為：激光手術治療、弱激光生物刺激作用的非手術治療和激光的光動力治療。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：現在生活講究炫酷，鐳射就是個很好的激光應用例子，他可以把影像在空中投影，就是我們常說的空氣投影，手表上就可以沒有表面，中間懸空顯示時間，保準你回頭率高！

日常生活：隨著科技的發展，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，能區別蝴蝶和蚊子，也能分辨雌蚊子和雄蚊子。

總結：激光技術作為一種新的科學技術有著廣闊的應用前景。快速、精準是其最大的優勢，激光不僅能夠在精密儀器上打標，還可以對地毯等快速的切割。激光機在現代的工業事業上功不可沒。推進工業的快速發展。激光走進了人們的生活同時也加速了人類社會的進步。激光發展的步伐依舊很堅定，它將為我們做出更大的貢獻并且需要我們更加深入的研究它。

參考文獻： ○1激光原理及應用(第2版)作者：陳家璧

出版社：電子工業出版社

2激光原理與技術 第一章 作者：安毓英，劉繼芳，曹長 ○慶

出版社：科學出版社

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

4激光原理及應用 緒論 作者：魏彪，盛新志

○ 出版社：重慶大學出版社

5現代激光工程應用技術 作者：朱林泉

○ 出版社：國防工業出版社

6百度百科--激光

○

第五篇：nikon激光測距儀講解

nikon 激光測距儀

nikon 作為全球四大長距離激光測距儀之一, 在全球激光測距儀領域具有比較重要的位置。nikon 的光 學相機,雖然近幾年被佳能所壓制,但是依然具有非常高的知名度。激光測距儀雖然只是作為 nikon 的附 屬產品, 但是根據 2012年美國光學儀器雜志的統計,依然在全球激光測距儀市場保持做第四的位置。位居 圖雅得,博士能,奧爾法之后。是全球四大測距儀一線品牌之一。

nikon 激光測距儀的產品線并不長,但是在選擇的時候,你也需要根據自己的需求,再參考另外的 競爭品牌,進行合理的選擇,下文將詳細進行介紹: 一.nikon 激光測距儀的產品線

由于 nikon 一直將激光測距儀作為非重點產品,以利潤作為第一目標。所以 nikon 測距儀相對競爭品牌來 說,售價都相對偏高很多。另外一點,其在激光測距儀上的技術投入很少,主要是通過中國國內的工廠代 工,所以技術相對落后一些,產品線也很短。

nikon 目前在國內銷售的主要產品及性能如下: 1.nikon激光測距儀 550G 550碼(500米測距,這款目前已經停產,在 nikon 國外上已經沒有 這款了。

2.nikon激光測距儀 550AS 550碼(500米,測距,測高,測角一體機,同時外部帶一個液晶屏

3.nikon激光測距儀 1200S 1200碼(1080米,測距。

4.nikon激光測距儀 1000AS 1000碼(900面,測距測高一體機,這款沒有測角的功能。

2012年, nikon 在美國發布了三款新的測距儀,都是短距離 550碼,除了外觀有改變外,整體感覺沒有太 多的變化。

nikon 由于沒有自己的測距儀生產技術,所以一直沒有能力生產超過 1100米以上的長距離測距儀。這一點 也是非常遺憾的。

下面詳細分析一下 nikon 在國內銷售的四款激光測距儀的選購。二.nikon 550G-nikon 激光測距儀

這款測距儀,測量距離 500米,另外沒有額外的功能,產品是在是沒有什么特點, 2200左右的售 價,相對競爭品牌確實太高了。這估計是也 nikon 停產這款的原因。如果這款能夠給國外售價持平, 1500 左右,拿這款還是可以作為一個參考選擇。

500米左右的激光測距儀,或者 2000左右的價格,可以選擇性價比更高的品牌:

1.圖雅得 YP500

作為全球第一品牌,圖雅得 YP500,測量距離也是 500米,售價只有 1480。這款測距儀優點是測量準確, 測距速度快,做工精致。

2.奧爾法 600A

奧爾法是全球第三大測距儀望遠鏡品牌,其產品性能穩定,無多余的繁瑣功能,以簡取勝,具有 非常高的性價比。這款 600A, 測量距離 600米,售價僅 1000。

3.博士能 SPORT 850 博士能最為成功的產品是,博士能 SPORT 850,這是在 2006-2010博士能測距儀在全球銷量最大的產品, 這款測距儀標稱 850碼,測樹 600碼,所以其實際最遠測量距離為 600碼,這款機器外觀精美,體積非常 小巧,測量精準,抗惡劣環境情況好。目前售價 1700左右,其無論在實際測量距離和測量速度,外觀,抗 干擾能力上遠優于一代號稱 999碼的 SPORT 450,可以說這兩個產品不是一個檔次的產品。這是博士能性 價比最高的產品。

三.nikon 550AS 尼康激光測距儀

這款也是短距離的, 500米。但是相對 nikon 550G 來說,性價比高一些,有測角度,測水平高度的功能。更多的人選擇這款,是喜歡那花哨的液晶屏,其實這液晶屏我個人覺得用處不大,沒有實用價值,僅僅作 為一個賣點而已。但是測角,和測水平高度是有價值的。所有相對 nikon550G 性價比更高一些。

同樣,由于 nikon 在國內整體定價偏高,其競爭品牌,具有更高的性價比。全球四大品牌的另外三個品 牌都有代表性的產品,更具性價比。1.圖雅得 YP500H

這款是 500米測距,帶測高測角功能。售價在 2200。性能相當,但是價格便宜不少。2.奧爾法 600AH

我個人覺得這款產品更具性價比, 600米測距,帶測高測角,售價 1800。四.Nikon 1200S nikon 激光測距儀

Nikon 1200S, 是 nikon 所有產品系列中測量距離最遠,測量距離為 1000碼, 900米,售價 3300。這款產品其實使用起來還是非常方便的,只是售價太高,相對競爭品牌來說,性價比非常不好。如 果這款售價回落到 2400左右的正常售價,還是不錯的。

與這款競爭的型號比較多, 如果 3000多的售價, 另外幾個品牌都可以買到 1500米的長距離測距儀。由于型號較多,下面進列一個具有代表性的競爭型號。

2012年 6月博士能發布了其第三代 +全新款的測距儀博士能 Z6,這款高精度高性能的激光測距儀, 成為了 nikon 1200S最為強勁的對手,發布當月,博士能新款 Z6即成為全球望遠鏡激光測距儀銷量冠軍。

1.博士能 205100(ELITE 1500

博士能 205100,全稱為博士能精英 ELITE 1500 ,款號為 205100。簡稱可以叫做博士能 205100, 博士能 1500,博士能 ELITE 1500等。在博士能的發展成長歷史中,博士能 205100具有舉足輕重的地位, 是博士能歷史上單品銷量最大的測距儀型號,也是全球唯一一款單品銷量超過 100萬臺的型號。2.圖雅得 YP900

900米測距,售價不到 2000,非常具有性價比。產品性能也非常好。五.nikon 1000AS nikon 激光測距儀

也許是 nikon 技術上的缺陷,這款產品面市后就一直有一個問題,這款產品是 1000碼, 900米測 量距離,能夠測水平高度,但是不能測角度。不能測角度,讓很多客戶非常頭痛,售價在 3600。這款性價比也一般,與其競爭的品牌型號主要有: 1.圖雅得 YP900H 電源 CR-2 電池（3V）第三代鏡頭 測距精度 凈重 ILC 抗干擾激光接收器 ±1m 180g 測距范圍 6-900m 外形大小 99 ×65 ×38 mm 物鏡倍數 6 倍 工作溫度-20-50 ℃ 這款是 900 米測距，售價 3300 左右。相對 nikon 1000AS，他是唯一款可以同時測高和測角的。所以 最具性價比。測目標高度：傳統的測

高，只能測水平高度。這款除了測水平高度外，還能測目標的絕對高度，這測距儀 測量技術的革新。連續測角： 連續測角是指，不需要按紅外發射器，就能連續顯示目標的角度。2.圖雅得 SP1500H 這是圖雅得最新款測距儀，售價 3900 左右。測量距離 1500 米。測距范圍 物鏡倍數 工作溫度 出瞳距離 外形大小 10-1500m 8倍-20-50 ℃ 13mm 148×96×58 mm 測距精度 物鏡口徑 使用濕度 對焦方式 凈重 ±1m 30mm 《=80% 目鏡調焦 230g 測距顯示 視野 出瞳直徑 電源 測距功能 視野內 LCD 顯示 1000m 處為 132m 3.8mm CR-2 電池（3V）測角、測高、測高度

這款最大的特點是除了能夠進行傳統的測距，測高，測角外。增加了非常有用的功能。測目標高度：傳統的測高，只能測水平高度。這款除了測水平高度外，還能測目標的絕對高度，這 測距儀測量技術的革新。連續測角： 連續測角是指，不需要按紅外發射器，就能連續顯示目標的角度。六． 總結 綜上所述，nikon 激光測距儀的性價比相對較低，其性價比最高的是 550AS,另外 nikon 缺少長距離的測距 儀產品。所以選擇 nikon 測距儀，你可以多對比，選擇一款自己適合的，主要是看需要多長距離，是否需 要測高測角。希望您能選擇到一款自己中意的測距儀。