激光技術(shù)及應(yīng)用

激光技術(shù)及應(yīng)用匯報人：2024-01-16激光技術(shù)基本原理激光加工技術(shù)與應(yīng)用激光測量與檢測技術(shù)激光在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用激光在通信與傳感中的應(yīng)用激光在其他領(lǐng)域的應(yīng)用及前景展望contents目錄01激光技術(shù)基本原理

激光產(chǎn)生機(jī)制受激輻射處于高能級的粒子在受到能量等于兩能級差的外界光子的激勵下，躍遷到低能級，并輻射出與激勵光子全同的光子。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)通過外界激勵使得高能級上的粒子數(shù)多于低能級上的粒子數(shù)，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。光學(xué)諧振腔提供正反饋機(jī)制，使得受激輻射的光子在腔內(nèi)多次反射、放大，最終形成強(qiáng)相干光輸出。固體激光器氣體激光器液體激光器半導(dǎo)體激光器激光器類型與特點以固體材料作為工作物質(zhì)，具有體積小、重量輕、效率高、壽命長等特點。以液體染料作為工作物質(zhì)，具有寬調(diào)諧范圍、高光束質(zhì)量等特點。以氣體作為工作物質(zhì)，具有光束質(zhì)量好、輸出功率大、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。以半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)，具有體積小、重量輕、效率高、壽命長等優(yōu)點，且易于集成和調(diào)制。激光束特性及參數(shù)激光的波長決定了其顏色以及與物質(zhì)的相互作用方式。描述激光束的聚焦能力和傳輸特性，通常用M^2因子來衡量。激光的功率和能量決定了其加工能力和應(yīng)用范圍。對于脈沖激光，其脈沖寬度、重復(fù)頻率和峰值功率等參數(shù)對應(yīng)用有重要影響。波長光束質(zhì)量功率與能量脈沖特性02激光加工技術(shù)與應(yīng)用激光切割技術(shù)利用高能激光束對材料進(jìn)行快速、精確的切割，具有高精度、高速度和高效率的特點。高精度切割激光切割是一種無接觸加工方式，避免了傳統(tǒng)機(jī)械切割中刀具磨損和工件受力變形等問題。無接觸加工激光切割技術(shù)可應(yīng)用于金屬、非金屬、復(fù)合材料等多種材料的切割，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、電子、石油等領(lǐng)域。廣泛應(yīng)用激光切割技術(shù)精密控制激光焊接技術(shù)可實現(xiàn)精密的焊接過程控制，包括焊接深度、寬度和形狀等參數(shù)的精確調(diào)控。高質(zhì)量焊接激光焊接技術(shù)利用高能激光束對材料進(jìn)行快速熔化并實現(xiàn)焊接，具有焊接質(zhì)量高、變形小、速度快等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用激光焊接技術(shù)可應(yīng)用于金屬、塑料等材料的焊接，廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子設(shè)備、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。激光焊接技術(shù)提高耐磨性通過激光表面處理技術(shù)，可以在材料表面形成硬度高、耐磨性好的強(qiáng)化層，提高工件的耐磨性能。廣泛應(yīng)用激光表面處理技術(shù)可應(yīng)用于金屬、陶瓷等材料的表面處理，廣泛應(yīng)用于汽車、模具、航空航天等領(lǐng)域。表面改性激光表面處理技術(shù)利用激光束對材料表面進(jìn)行快速加熱和冷卻，從而改變材料表面的物理、化學(xué)和機(jī)械性能。激光表面處理技術(shù)123激光3D打印技術(shù)利用激光束對粉末或絲狀材料進(jìn)行逐層熔化堆積，從而實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)工件的快速成型。快速成型激光3D打印技術(shù)可實現(xiàn)個性化定制生產(chǎn)，滿足不同客戶的特殊需求，具有高度的靈活性和可定制性。個性化定制激光3D打印技術(shù)可應(yīng)用于金屬、塑料等材料的打印，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、藝術(shù)等領(lǐng)域。廣泛應(yīng)用激光3D打印技術(shù)03激光測量與檢測技術(shù)通過測量激光脈沖往返時間計算距離，具有高精度、高分辨率、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點。脈沖激光測距相位激光測距干涉激光測距利用調(diào)制光波的相位差來測量距離，適用于中短距離的高精度測量?；诩す飧缮嬖恚ㄟ^測量干涉條紋的變化來推算距離，具有極高的測量精度。030201激光測距技術(shù)03光纖激光干涉測量將激光干涉測量技術(shù)與光纖傳感技術(shù)相結(jié)合，具有抗電磁干擾、易于實現(xiàn)遠(yuǎn)程測量等優(yōu)點。01雙頻激光干涉測量利用兩個不同頻率的激光束產(chǎn)生的干涉條紋進(jìn)行測量，具有消除環(huán)境干擾、提高測量精度的優(yōu)點。02外差式激光干涉測量通過外差式光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生干涉信號，進(jìn)而實現(xiàn)位移、角度等物理量的高精度測量。激光干涉測量技術(shù)激光拉曼光譜分析01利用拉曼散射效應(yīng)對物質(zhì)進(jìn)行無損檢測和分析，具有分子結(jié)構(gòu)識別能力。激光熒光光譜分析02通過激發(fā)物質(zhì)熒光特性進(jìn)行測量和分析，具有高靈敏度、高選擇性等優(yōu)點。激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析（LIBS）03利用高能激光脈沖激發(fā)物質(zhì)產(chǎn)生等離子體，進(jìn)而對物質(zhì)成分進(jìn)行分析，具有無需樣品制備、快速分析等優(yōu)點。激光光譜分析技術(shù)04激光在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用利用激光的照射作用，對生物組織進(jìn)行刺激、激活或抑制，以達(dá)到治療目的。如激光治療皮膚病、眼病等。激光照射治療利用激光的高能量密度，對生物組織進(jìn)行加熱，以達(dá)到破壞病變組織、促進(jìn)正常組織修復(fù)的效果。如激光消融腫瘤、激光止血等。激光熱療結(jié)合特定藥物，利用激光激發(fā)藥物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而殺死病變細(xì)胞。如光動力治療癌癥、光敏劑治療等。光動力療法激光治療技術(shù)利用激光的高能量密度和精確性，進(jìn)行切割、氣化或凝固生物組織的手術(shù)器械。具有出血少、感染風(fēng)險低、恢復(fù)快等優(yōu)點。激光手術(shù)刀結(jié)合激光技術(shù)和顯微鏡技術(shù)，對生物樣本進(jìn)行高分辨率、無損傷的觀察和研究。廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷。激光顯微鏡針對不同病癥和治療需求，集成了多種激光治療技術(shù)的設(shè)備。如皮膚科激光治療儀、眼科激光治療儀等。激光治療儀激光手術(shù)器械與設(shè)備組織光學(xué)參數(shù)測量研究生物組織對光的吸收、散射、反射等光學(xué)特性，為激光治療和診斷提供理論依據(jù)。如測量皮膚、眼睛等組織的光學(xué)參數(shù)。光在組織中的傳播規(guī)律研究光在生物組織中的傳播路徑、能量分布等規(guī)律，為優(yōu)化激光治療和診斷技術(shù)提供指導(dǎo)。如蒙特卡羅模擬光在組織中的傳播過程。生物組織光學(xué)成像技術(shù)利用光學(xué)成像技術(shù)，對生物組織進(jìn)行高分辨率、無損傷的結(jié)構(gòu)和功能成像。如光學(xué)相干斷層掃描（OCT）、熒光成像等技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷中的應(yīng)用。生物組織光學(xué)特性研究05激光在通信與傳感中的應(yīng)用采用半導(dǎo)體激光器作為光源，通過電流調(diào)制實現(xiàn)信號加載。光源與調(diào)制利用光纖的全反射原理，將激光信號長距離、低損耗地傳輸。光纖傳輸采用光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，實現(xiàn)信號的接收與處理。光檢測與接收光纖通信中的激光技術(shù)利用激光脈沖的飛行時間測量目標(biāo)距離，實現(xiàn)高精度測距。激光雷達(dá)測距通過掃描激光雷達(dá)獲取目標(biāo)的三維坐標(biāo)信息，實現(xiàn)三維成像。激光雷達(dá)成像利用激光雷達(dá)對大氣、地表等目標(biāo)進(jìn)行探測，獲取環(huán)境參數(shù)。遙感探測激光雷達(dá)與遙感探測技術(shù)大氣傳輸采用高速調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)Gbps級別的通信速率。高速通信保密通信利用激光的方向性和不可見性，實現(xiàn)高保密性的通信。利用大氣作為傳輸介質(zhì)，實現(xiàn)激光信號的無線傳輸。無線光通信技術(shù)06激光在其他領(lǐng)域的應(yīng)用及前景展望高能激光武器具有速度快、精度高、無需彈藥等優(yōu)點，可用于攔截導(dǎo)彈、摧毀無人機(jī)等目標(biāo)。激光武器激光測距、激光制導(dǎo)、激光雷達(dá)等技術(shù)在軍事偵察、目標(biāo)識別和精確打擊等方面發(fā)揮重要作用。戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用軍事領(lǐng)域中的激光武器和戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用利用激光束的顏色、亮度和方向性，創(chuàng)造出豐富多彩的視覺效果，用于音樂會、慶典等場合。激光投影顯示技術(shù)具有高分辨率、大色域、長壽命等優(yōu)點，可用于家庭影院、數(shù)