目前,激光在当代的应用可谓是越来越广泛,通过对上一遍文章的了解,我们也大致已经对激光多多少少有所了解了,现在我们就继续来深入了激光,关于激光的光谱、激光的传感器、激光的雷达、激光的武器、中国激光研究新进展对军事科学意义重大、皮秒连续锁模激光器、激光的打标设备。
激光
激光的光谱
激光光谱(laser spectra)以激光为光源的光谱技术。与普通光源相比,激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点,是用来研究光与物质的相互作用,从而辨认物质及其所在体系的结构、组成、状态及其变化的理想光源。激光的出现使原有的光谱技术在灵敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能获得强度极高、脉冲宽度极窄的激光,对多光子过程、非线性光化学过程以及分子被激发后的弛豫过程的观察成为可能,并分别发展成为新的光谱技术。激光光谱学已成为与物理学、化学、生物学及材料科学等密切相关的研究领域。
激光的传感器
激光传感器(laser transducer)利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表,它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等。
激光的雷达
激光雷达(laser radar)是指用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物 。由发射机 、天线 、接收机 、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器,如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等;天线是光学望远镜;接收机采用各种形式的光电探测器,如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式,探测方法分直接探测与外差探测。
激光的武器
激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。根据作战用途的不同,激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。武器系统主要由激光器和跟踪、瞄准、发射装置等部分组成,目前通常采用的激光器有化学激光器、固体激光器、CO2激光器等。激光武器具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点,但也存在易受天气和环境影响等弱点。激光武器已有30多年的发展历史,其关键技术也已取得突破,美国、俄罗斯、法国、以色列等国都成功进行了各种激光打靶试验。目前低能激光武器已经投入使用,主要用于干扰和致盲较近距离的光电传感器,以及攻击人眼和一些增强型观测设备;高能激光武器主要采用化学激光器,按照现有的水平,今后5—10年内可望在地面和空中平台上部署使用,用于战术防空、战区反导和反卫星作战等。
中国激光研究新进展对军事科学意义重大
2003年,据中国科学院消息,经过中国科学院物理所王树铎研究开发小组人员的努力,首次实现了对大面积准分子激光能量的直接测量,其有效测量直径达100mm,在热释电型激光探测器的尺寸上为世界之最。经过与中国原子能科学研究院的有关专家合作以及在国家实验室进行的试验表明,此系统在不同能量区域(10-20J和100-200mJ)均达到了预期的技术指标。
据介绍,激光聚变研究是一个很有发展前途的能源开发课题,激光可控热核聚变反应必将给人类生活带来新的转折。激光聚变在军事科学研究中也具有重要意义。在激光聚变实验,特别是在间接驱动聚变研究中,为了生产强的辐射驱动场,人们正在追求高的X光转换效率,良好的辐射输运环境,最佳的辐射驱动场。在这些研究过程中,对准分子激光的能量进行直接监测和研究是非常重要的。
该项研究成果表明,该项目的研究开发除了有实力对已开发的产品市场不断开拓外,对国家正在发展的应用需求项目也具备了承担和开发能力。
皮秒连续锁模激光器
皮秒连续锁模激光器就是脉冲宽度压缩到ps量级(10-12s) 的“超短”脉冲连续锁模激光器。按照泵浦方式,可以分为灯泵浦皮秒连续锁模激光器和半导体泵浦皮秒连续锁模激光器;按照锁模方式,可以分为半导体可饱和吸收体连续锁模皮秒激光器和染料连续锁模皮秒锁模激光器;按照激光媒质,可以分为固体皮秒连续锁模激光器和光纤皮秒连续锁模激光器等。
一般采用半导体可饱和吸收镜作为锁模器件,LD泵浦的皮秒连续锁模激光器。所谓半导体可饱和吸收镜,一般是采用外延法将半导体可饱和吸收体直接生长在半导体布拉格反射镜上,因此被叫做可饱和半导体布拉格反射镜(Saturable Bragg Reflector,简称SBR)或半导体可饱和吸收镜(Semiconductor Saturable Absorber Mirror,简称SESAM)。所谓SESAM,它是一种将半导体可饱和吸收材料和反射镜结合在一起的新型器件,当激光入射到可饱和吸收体表面时,下能级的粒子受到激发跃迁到上能级,当上能级的粒子数饱和后,吸收体便被漂白。半导体可饱和吸收体具有两个特征的驰豫时间:带内驰豫时间和带间驰豫时间。带内驰豫时间很短,约为100-200fs;而带间驰豫时间相对较长,约为几皮秒到几百皮秒。
激光
在SESAM锁模过程中,带间驰豫时间提供了锁模自启动机制,带内驰豫时间有效压缩脉宽、维持锁模稳定。
激光的打标设备
激光打标设备的核心是激光打标控制系统和激光打标头,因此,激光打标的发展历程就是打标控制系统和 激光打标头的发展过程。从1995年起,在激光打标领域就经历了大幅面时代、转镜时代和振镜时代,控制方式也完成了从软件直接控制到上下位机控制到实时处理、分时复用的一系列演变,如今,半导体激光器、光纤激光器、乃至紫外激光的出现和发展又对光学过程控制提出了新的挑战,振镜式激光打标头(振镜式扫描系统)是最新产品。1998年,振镜式扫描系统在中国的大规模应用开始到来。所谓振镜,又可以称之为电流表计,它的设计思路完全沿袭电流表的设计方法,镜片取代了表针,而探头的信号由计算机控制的-5V—5V或-10V-+10V的直流信号取代,以完成预定的动作。同转镜式扫描系统相同,这种典型的控制系统采用了一对折返镜,不同的是,驱动这套镜片的步进电机被伺服电机所取代,在这套控制系统中,位置传感器的使用和负反馈回路的设计思路进一步保证了系统的精度,整个系统的扫描速度和重复定位精度达到一个新的水平。
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