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激光技术的发展

文章出处:人气: 发表时间:2018-10-27 15:42:24

激光的产生是利用物质的一种叫受激辐射的特性,通常是物质未受到外界能量的激发时全部电子都集居在基态能级A,受到外界的能量激发后,一部分电子就会上升到能级B的高能级而后它们很快要以荧光跃迁的形式,衰落到次能级C物质。受到刺激后电子在最高能级停留的时间都非常短,大约在10的负八次方秒以下。但有些物质当电子跃迁到次高能级能停留较长时间。如红宝石的铬离子就能停留几个毫秒,因而在那里形成一种稳定的停留状态(亚稳态)。

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电子从亚稳态进一步向低能级跃迁时,产生光子。如果这个光子在光学谐振腔(两端是反射镜的一个腔体)中反射回来,就会诱发同样性质的跃迁,产生同频率、同相位的光子。这两个光子又会再起诱发作用,如此下去就会产生足够强的同频率,同相位的光从光学谐振腔中具有半透性的那个反射镜中射出去,这就是受激辐射。

受激辐射光经谐振腔多次的反复、反馈、放大后最终形成一束频率一样、相位相同、方向一致的强大光流,从半反半透的那个镜片中射出,这就是激光。

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激光被应用在不同的行业,其中,激光加工技术是集光学、机械学、电子学、计算机学等为一体的高技术,是激光应用最有发展前途的领域。目前已开发出20多种激光加工技术,如雨后春笋般地应用于各个新工艺领域,如激光切割、激光打标、激光打孔、激光焊接、激光表面热处理、激光快速成型、激光清洗、激光冗余修正、激光退火、激光光刻与存储等。激光加工技术的出现是对传统的加工工艺和加工方法具有重大影响的技术变革,很快被广泛应用于汽车、电子电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要行业,推动了工业的快速发展,并产生了巨大经济效益。

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激光焊接是把激光聚焦成很细的高能量密度光束照射到工件上,使工件受热熔化,然后冷却得到焊缝。激光焊缝熔深大,速度快,效率高激光焊缝窄,热影响区很小,工件变形也很小,可实现精密焊接激光焊缝结构均匀,晶粒很小,气孔少,夹杂缺陷少,在机械性能,抗蚀性能和电磁学性能上优于常规焊接方法。激光焊接技术具有溶池净化效应,能纯净焊缝金属,适用于相同和不同金属材料间的焊接。

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激光也被应用在了医学行业,激光在医学上的应用分为两大类:激光诊断与激光治疗,激光诊断是以激光作为信息载体,激光治疗则是以激光作为能量载体。多年来,激光技术已成为临床治疗的有效手段,也成为发展医学诊断的关键技术。它解决了医学中的许多难题,为医学的发展做出了贡献。现在,在基础研究、新技术开发以及新设备研制和生产等诸多方面都保持持续的、强劲的发展势头。当前激光医学的出色应用研究主要表现在以下方面:光动力疗法治癌;激光治疗心血管疾病;准分子激光角膜成形术;激光治疗前列腺良性增生;激光美容术;激光纤维内窥镜手术;激光腹腔镜手术;激光胸腔镜手术;激光关节镜手术;激光碎石术;激光外科手术;激光在吻合术上的应用;激光在口腔、颌面外科及牙科方面的应用;弱激光疗法等。

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