激光的發(fā)展及應(yīng)用

1、激光的發(fā)展及應(yīng)用1激光的誕生偉大的科學(xué)家A愛因斯坦早在1916年發(fā)表了一篇綜述量子論發(fā)展成就的論文一一關(guān)于輻射的量子理論，其中提出了受激發(fā)射的概念，為激光技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)20世紀(jì)40年代末、50年代初，人們在研究微波波譜學(xué)時注意到利用物質(zhì)體系特定能級間粒子數(shù)分布的反轉(zhuǎn)和相應(yīng)的受激輻射過程，對人射的微波電磁輻射信號進(jìn)行相干放大的可能在此設(shè)想的啟發(fā)下，美國和蘇聯(lián)兩國科學(xué)家分別在1954年前后研制成一批微波激射器(簡稱MASER)很自然地，人們想到用相同原理推廣到電磁波譜的光頻波段，以產(chǎn)生強(qiáng)的相干光輻射1958年，美國物理學(xué)家A肖洛和C湯斯在物理評論雜志上發(fā)表題為紅外與光學(xué)激射器的論文，提出了研制

2、激光器的可能性和有關(guān)條件的設(shè)想蘇聯(lián)科學(xué)家普羅霍洛夫及巴索夫也在同時提出了類似的設(shè)想于是，許多國家的科學(xué)家競相研制激光器1960年7月7日，當(dāng)時在美國休斯飛機(jī)公司實驗室工作的T梅曼博士，在紐約Delmonico飯店宣布他于5月15日研制成了紅寶石激光器這是世界上第一束激光這臺輸出功率僅幾瓦的器件立即在科學(xué)界引起了極為強(qiáng)烈的反響，并吸引了各國政府、軍方和社會各界的廣泛關(guān)注激光的誕生意味著光學(xué)科學(xué)的一場革命激光在很大范圍內(nèi)改變了可用的物理量比如，激光的亮度比普通強(qiáng)光源還要高20個量級;其光波段可包括紅外、可見光、紫外直至X射線波段在如此廣闊的波段內(nèi)有了相干輻射源，不僅可以做過去想做而做不到的許多事，

3、而且還可以做過去根本沒有想過的許多事第一臺紅寶石激光器誕生之后，有關(guān)研究工作在兩個方面迅速展開一方面是積極探索應(yīng)用其它工作物質(zhì)的激光器在短短幾個月里，各種不同工作物質(zhì)的激光器像雨后春筍般地冒了出來，如有:1960年12月，摻鈾的氟化鈣激光器，波長25m;1961年1月，摻釤的氯化鈣激光器，波長708nm;1961年2月，波長7009nm的紅寶石激光器(第一臺紅寶石激光器波長為6943nm);1961年5月，氯化鋇激光器，波長26m不久，第一臺氣體激光器一一氦氖激光器、第一臺半導(dǎo)體激光器一一同質(zhì)結(jié)砷化鎵激光器等亦相繼問世另一方面是廣泛開展激光的應(yīng)用研究并初見成效比如用紅寶石激光器輸出的脈沖激光在

4、鐘表軸承(碰巧也是紅寶石晶體)上打孔，工效比傳統(tǒng)工藝提高成千上萬倍;用激光脈沖焊接已脫落的人眼視網(wǎng)膜，立即恢復(fù)視力，既無痛苦又節(jié)省費用除了五花八門的中小應(yīng)用之外，美、蘇、西歐、日本等發(fā)達(dá)國家還制訂專項計劃，投以巨資，開始研制以核聚變?yōu)槟繕?biāo)的大型高功率激光系統(tǒng)和以激光武器特別是反導(dǎo)彈武器為背景的高能量激光器系統(tǒng)激光的誕生為人類增添了認(rèn)識世界和改造世界的嶄新手段，對當(dāng)代信息社會產(chǎn)生了并將繼續(xù)產(chǎn)生重大而深刻的影響2激光的應(yīng)用和影晌激光的應(yīng)用很廣，影響深遠(yuǎn)從激光誕生40年的發(fā)展，擇其主要的來講，大致可以概括為以下幾個方面21科研的得力助手激光技術(shù)廣泛用于科研各領(lǐng)域，成為科研人員的得力助手光譜分析是研究

5、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要手段。激光引人光譜分析后，至少從5個方面擴(kuò)展和增強(qiáng)了光譜分析能力:分析的靈敏度大幅度提高;光譜分辨率達(dá)到超精細(xì)程度;可進(jìn)行超快(10100fs量級)光譜分析;把相干性和非線性引人光譜分析;光譜分析用的光源波長可調(diào)諧自從激光引人之后，先進(jìn)的光譜分析已經(jīng)激光化了計量基準(zhǔn)引人激光技術(shù)1889年國際計量大會將米原器定為長度基準(zhǔn);1960年改為Kr一86燈，精度提高100倍;1983年又改為穩(wěn)頻激光器的頻率(共8種)，精度再提高一倍目前正在研究用激光來定義時間單位一一-秒和質(zhì)量自然基準(zhǔn)，還有可能用激光技術(shù)來定義溫度、光度等物理量的基準(zhǔn)超遠(yuǎn)程高精度激光測距對天文學(xué)、地學(xué)作出了重要貢獻(xiàn)已建立全

6、球和區(qū)域人造地球衛(wèi)星觀測網(wǎng)和月面觀測站利用高精度測距儀，對人衛(wèi)的觀測距離從幾千Km至210Km，測距精度達(dá)13cm，已積累了大量數(shù)據(jù)，用于改進(jìn)地球重力場模型，研究地球大陸板塊漂移、極移、固體潮，還用于研究宇宙膨脹過程中內(nèi)在重力是否減弱;對月球表面由宇宙飛船登月時放置的角反射器陣的觀測數(shù)據(jù)已用于研究月球軌道的微小變動及其對地球的影響這些研究有助于精確守時和慣性導(dǎo)航以及確證廣義相對論美、德等國正在建造長基線(34Km)激光干涉儀以驗證愛因斯坦早就預(yù)言過的引力波的存在此外，高功率超短脈沖激光經(jīng)聚焦后的強(qiáng)度可達(dá)1010W/cm，其場強(qiáng)大于原子的庫侖場強(qiáng)，這可能引發(fā)一系列未曾有過的物理現(xiàn)象;激光誘導(dǎo)化學(xué)

7、反應(yīng)，可以加速某些化學(xué)反應(yīng)過程并實現(xiàn)某些從未有過的化學(xué)反應(yīng);共焦激光掃描顯微鏡可以看清活細(xì)胞的斷層圖像;激光懾子可用于改造細(xì)胞，也可用于搬運極微小的物體;激光雷達(dá)已用于監(jiān)視和研究氣象及環(huán)境污染，等等22新學(xué)科的源泉自從激光誕生之后，一批新學(xué)科隨之誕生，而一批原有學(xué)科也得到蓬勃發(fā)展非線性光學(xué)現(xiàn)象雖然早就被發(fā)現(xiàn)，但是非線性光學(xué)發(fā)展成為今天這樣一門重要學(xué)科是從激光出現(xiàn)后才開始的激光的介入，迅速出現(xiàn)大量非線性光學(xué)效應(yīng)，如光學(xué)諧波(二倍頻和高次倍頻)、光學(xué)和頻與差頻、光參量振蕩與放大、多光子吸收、光束自聚焦、受激光散射、非線性光譜效應(yīng)、瞬態(tài)相干效應(yīng)、光致?lián)舸┑鹊?非線性光學(xué)效應(yīng)研究從固體擴(kuò)展到氣體、原子

8、蒸氣、液體、液晶等各類材料，由二階效應(yīng)發(fā)展到三階、五階以至更高階效應(yīng)，而時間范疇則從ns發(fā)展到ps、fs領(lǐng)域同時，研制出各種非線性晶體、有機(jī)非線性材料和非線性光學(xué)元器件全息術(shù)是1947年D伽柏為了提高電子顯微鏡分辨率而提出的設(shè)想，并于次年用隸燈首次獲得了全息圖及其再現(xiàn)像，1971年為此獲得諾貝爾物理學(xué)獎然而，由于光源相干性的限制，全息術(shù)在50年代進(jìn)入低潮激光的出現(xiàn)為全息術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊前景，如今全息術(shù)已在三維圖像存儲和再現(xiàn)、防偽、檢測、干涉量度等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，全息存儲也呈現(xiàn)美好前景，全息光學(xué)元件被廣泛使用激光光譜學(xué)使光譜學(xué)發(fā)生革命性變化，對光物理、光化學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響激光醫(yī)學(xué)和激光生物學(xué)已取

9、得不少成果，發(fā)展勢頭很好此外，用fs超短脈沖對化學(xué)變化進(jìn)行研究的超快化學(xué)等新的學(xué)科分支正在發(fā)展23信息的理想載體光波以其極高的頻率作為信息載體是最理想的頻段激光作為光波段的相干輻射源就理所當(dāng)然地成為信息的理想載體從理論上講，通信頻道所能承載的信息量大致同其頻率成正比，在400700nm可見光波段可以容納810個電視頻道實際上，光纖通信自1970年第一次試驗至今幾乎已經(jīng)覆蓋了全球，成為因特互聯(lián)網(wǎng)的主要支撐技術(shù)之一光盤已成為重要的存儲介質(zhì)一張CD-R0M光盤可存310個漢字，比72卷本中國大百科全書(1210多個漢字)的信息量還要大CD，VCD和DVD等光盤早已進(jìn)入千家萬戶激光照排、激光分色、激光

10、打印等技術(shù)帶來了出版印刷業(yè)的革命和辦公自動化以激光為識別光源的條碼已廣泛用于商品、郵件、圖書、檔案的管理，顯著提高了工作效率24生產(chǎn)的高效工具激光加工、準(zhǔn)直和檢測已經(jīng)普及，大大提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了原材料和動力消耗在汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、造船工業(yè)和電子工業(yè)中，激光打孔、切割、劃片、焊接、集成電路的封裝、阻值微調(diào)、芯片清潔、汽車車身鋼板表面的毛化、汽缸內(nèi)壁表面改性等等都已經(jīng)離不開激光激光準(zhǔn)直已普遍用于建筑施工、礦山巷道掘進(jìn)、大型設(shè)備安裝和農(nóng)田水利建設(shè)激光檢測有的用于在線檢測，控制產(chǎn)品尺寸、精確定位或控制液面高度;有的用于成品的無損探傷;有的用于檢測精密光學(xué)、機(jī)械零件的表面光潔度、平整度和

11、曲率半徑:有的用于控制藥品質(zhì)量;有的用于檢測高壓電力線的電流;有的用于危險物質(zhì)泄漏的監(jiān)測25醫(yī)療的便利設(shè)備激光治療幾乎遍及眼科、皮膚科、婦科、肛腸科及上消化道、泌尿科、心血管、骨科、牙科等?？漆t(yī)學(xué)界和政府主管部門對醫(yī)用激光設(shè)備審查控制很嚴(yán)，在此前提下，目前還是批準(zhǔn)了許多激光設(shè)備用于臨床，有的已作為常規(guī)治療手段大多數(shù)激光治療的療程短，患者元痛苦或痛苦少，操作方便，費用省，受到廣大患者和醫(yī)生的歡迎26作戰(zhàn)的利器激光技術(shù)已滲透到各種武器平臺，成為高技術(shù)局部戰(zhàn)爭的重要支柱和顯著特征激光制導(dǎo)和激光測距極大地提高了炮彈、炸彈和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的首發(fā)命中率和命中精度;激光引信提高了彈頭的破壞力和抗干擾性;光纖通信和

12、激光大氣通信是軍事指揮控制通信網(wǎng)的重要組成部分;武器平臺內(nèi)部的光纖數(shù)據(jù)總線既有強(qiáng)的抗干擾能力又無電磁波泄漏激光武器被認(rèn)為是反導(dǎo)彈、反衛(wèi)星的最佳選擇之一，目前幾個強(qiáng)國正投巨資競相研制，包括車載、船載、機(jī)載和星載激光武器都在加緊研制以上列舉了激光的許多重要應(yīng)用，從中可以發(fā)現(xiàn)一個共同特點，即激光在大部分(不是全部)應(yīng)用中扮演著“賦能技術(shù)(enablingtechnolo-gy)的作用它在設(shè)備或系統(tǒng)中在技術(shù)上起關(guān)鍵性、決定性作用，沒有它是不行的，但在設(shè)備或系統(tǒng)的成本上卻不一定占很大比例比如激光制導(dǎo)炸彈，激光好像眼睛，保證炸彈命中目標(biāo)，但炸毀目標(biāo)則不是激光的事3激光在中國激光在中國從開始就受到黨中央和國

13、務(wù)院的高度重視，激光科研成就受到國際同行高度評價中國的第一臺激光器，也是紅寶石激光器，1961年9月誕生于中科院長春光機(jī)所幾年之內(nèi)，有關(guān)大學(xué)、研究所和個別工廠紛紛開展激光研究，形成了一支幾千人的科研隊伍盡管受到10年動亂的嚴(yán)重沖擊，1978年全國科技大會時仍有約80項激光科研成果獲大會獎勵1986年開始的“863計劃將激光技術(shù)列為6大高技術(shù)領(lǐng)域之一，而且在信息技術(shù)領(lǐng)域中激光亦占一定份額同時，自“六五，計劃以來，國家每個五年計劃均把激光列入“攻關(guān)計劃;國家自然科學(xué)基金、國防預(yù)研計劃、若干部門和地方有關(guān)計劃亦支持了不少激光科研項目改革開放以來，不僅加強(qiáng)了國際科技交流與合作，而且以市場為導(dǎo)向的激光產(chǎn)

14、業(yè)迅速發(fā)展，激光產(chǎn)品銷售額每年以兩位百分?jǐn)?shù)增長，有的產(chǎn)品還進(jìn)入了國際市場，呈現(xiàn)了良好發(fā)展勢頭將近40年，中國的激光科研取得了大批成果其中重大和重要的成果有:核聚變研究用的一系列大型激光器系統(tǒng)，如1986年建成的神光I號，波長1053m，峰值功率210W，2束，連續(xù)運行8年，在前沿物理實驗中取得一批國際一流水平的物理成果;1999年建成神光號，1053m，(466)10W，8束;靶場激光測距技術(shù)，實現(xiàn)了外彈道測量單站定軌實時輸出彈道數(shù)據(jù)，圓滿完成洲際彈道導(dǎo)彈全程試驗再入段彈道測量、潛地導(dǎo)彈水下發(fā)射初始段彈道測量和通信試驗衛(wèi)星發(fā)射初始段彈道測量等重點工程任務(wù);人衛(wèi)激光測距技術(shù)，建成由上海、長春、武

15、漢、北京等觀測站組成的中國人衛(wèi)激光測距網(wǎng)，測程達(dá)9000Km(最遠(yuǎn)20000km)，精度35cm，達(dá)國際先進(jìn)水平，參加國際!聯(lián)測;靶場測量用紅外激光雷達(dá)在實用中效果優(yōu)異;發(fā)明了激光漢字照排技術(shù)，推廣全國甚至出口，為出版印刷技術(shù)革命作出重大貢獻(xiàn);兩種碘穩(wěn)頻氦氖激光器被國際計量大會采用為長度計量標(biāo)準(zhǔn);發(fā)明了BBO和LB0兩種極重要的非線性晶體;發(fā)明了大功率氮氛激光器、單縱橫穩(wěn)頻Nd:YAG脈沖激光器、高效率窄線寬光參量振蕩器等多種激光器在長期科研實踐中成長了一批理論基礎(chǔ)好、實踐經(jīng)驗豐富并富有創(chuàng)造性的激光科技學(xué)術(shù)帶頭人，其中近20人成為中科院或工程院院士，一大批年輕科技人才正在茵壯成長同時，近十幾年

16、來成立了一批有關(guān)激光科技的國家重點實驗室、開放實驗室、國家工程研究中心和產(chǎn)學(xué)研組織，添置了許多先進(jìn)儀器、設(shè)備，科研環(huán)境條件大為改善展望未來，中國激光的前途十分光明我們企盼在新千年之初，中國在激光科技中有更多的創(chuàng)新，在激光產(chǎn)品中創(chuàng)出名牌，積極參與國際競爭，發(fā)展壯大激光產(chǎn)業(yè)，在各領(lǐng)域中更廣泛地推廣應(yīng)用激光技術(shù)，為發(fā)展經(jīng)濟(jì)、造福人民、加強(qiáng)國防作出更大貢獻(xiàn)激光的奇異性與技術(shù)應(yīng)用激光同原子能、半導(dǎo)體、計算機(jī)一起被譽為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的四大發(fā)明這不僅由于激光具有不尋常的優(yōu)異特性，而且它在眾多領(lǐng)域有著出眾的應(yīng)用隨著時間的推移和技術(shù)的不斷成熟，它將成為21世紀(jì)的重要技術(shù)，而在眾多領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用激光也是光，

17、從本質(zhì)上說光是電磁波，無論普通光還是激光概不例外但激光不同于普通光之處在于它具有高超的方向性、獨特的單色性、巨大的亮度和優(yōu)異的相干性，被稱為21世紀(jì)之光方向最單一一束光射出去總是要發(fā)散的，如手電筒的光束射出去有很大的發(fā)散角，所以在照射目標(biāo)上形成很大的光斑，普通光中方向性最好的探照燈發(fā)散角也在06度左右激光的發(fā)散角比探照燈光的發(fā)散角小10倍以上紅寶石激光發(fā)出的光束，在幾千里外接收到的光斑也只茶杯口那么大，即使照射在月亮上，其光斑也不過2km而如果普通光探照燈照射月亮(事實上由于普通光強(qiáng)度不足，不可能射到月亮上去)，則光斑直徑將達(dá)到幾萬Km，可以覆蓋整個月亮由于激光的方向性好，強(qiáng)度大，射程遠(yuǎn)，所以

18、準(zhǔn)確性好顏色最鮮艷為什么大自然如此多彩繽紛?因為太陽光正是如此多彩繽紛在太陽光的照耀下，也就造就了多彩繽紛的大自然太陽光由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七光組成，每一種顏色都有各自的波長，七種不同波長的光混在一起，便成了白色的太陽光雨后，空氣中有許多微小水滴，當(dāng)太陽斜射時，天空往往會出現(xiàn)美麗的彩虹，這同在實驗室里讓陽光通過三棱鏡，投射到屏幕上的七色光一樣的道理，都是白色的太陽光經(jīng)過折射分解后顯示出各自的顏色，非常鮮艷絢麗通過實驗，已經(jīng)研制出多種單色光源，如霓虹燈、納光燈和水銀燈等其中同位素氮燈發(fā)出的光波長范圍在低溫下只有00005nm，光波長范圍越小，它的顏色越純，越鮮艷氮氛激光器發(fā)出的光波長范圍

19、最小可達(dá)到一千億分之幾埃，可見激光的波長范圍比最好的普通光的波長范圍還要小幾億倍，所以激光是世界上顏色最純彩色最鮮艷的光利用激光所具有的獨特單色性，可以做為精確測量長度的“光尺在彩色電視技術(shù)中利用紅、綠、藍(lán)三色激光為基色可合成各種鮮艷逼真的色彩，應(yīng)用于激光大屏幕投影電視，其效果將是空前的美妙亮度最高強(qiáng)光的亮度是光源在單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度亮度的單位是熙提，光源在1平方厘米面積上發(fā)光強(qiáng)度為1燭光稱為1熙提我們可以把一些光源按亮度大小從小到大排成隊:蠟燭、電燈、炭孤燈、超高壓水銀燈、長孤?燈、高壓脈沖？燈和激光器其中長孤？燈被稱為人造小太陽，亮度與太陽相當(dāng)，而高壓脈沖?燈更比太陽亮10倍而一支功率只

20、有1毫瓦的氦氖激光器的亮度比太陽高約100倍，更令人驚奇的是一臺大型脈沖固體激光器的亮度比太陽表面亮度高10倍，就是100億倍!如此高的亮度是以往所有光源都望塵莫及的，激光不愧是世界最亮的光源據(jù)觀測，到現(xiàn)在為止，只有氫彈爆炸的瞬間發(fā)出的強(qiáng)烈閃光可以與激光相媲美利用激光的高亮度可以在激光束的焦點產(chǎn)生幾千度到幾萬度的高溫，從而可裝置成工業(yè)上的精密打孔機(jī)、切割機(jī)、焊接機(jī)、手術(shù)光刀、衣服剪裁機(jī)等一疊厚厚的衣料，只要按程序令激光剪裁機(jī)在衣料上走一敞，上百件衣服就剪裁好了難熔金屬和非金屬在激光束下立即熔化或氣化，十分容易加工制造特性最奇異光的相干性是什么意思呢?看來很陌生，其實大家都看到過，或親自做過實驗

21、當(dāng)你在湖岸上向平靜的湖面同時投入兩塊石頭時，以石頭的著落點為中心將分別形成兩組凹凸相間的同心圓環(huán)狀水波，兩組水波各自獨立地從中心開始向外傳播，當(dāng)它們相遇時會發(fā)生進(jìn)一步現(xiàn)象，就是如果兩組波峰與波峰相遇，則波浪峰就更高;同樣，如果波谷與波谷相遇，則波浪谷就更深，于是湖面波浪起伏將更加劇烈;如果一組波的波峰與另一組波的波谷相遇，則波浪就相互抵消了這就是波的干涉現(xiàn)象光波與水波一樣也存在干涉現(xiàn)象，當(dāng)兩列光波相互加強(qiáng)的地方就更加明亮;而在兩列光相互削弱的地方就會更加黑暗;當(dāng)兩列光波恰好波峰與波谷相通時，則相互抵消，此處應(yīng)是全黑的，于是形成明暗相間的鮮明條紋，這就是光的干涉現(xiàn)象并非任何兩列光波相遇都可以產(chǎn)生

22、干涉現(xiàn)象，而只有兩列光波的頻率相同，振動方向相同，振動的步調(diào)始終保持一定的關(guān)系，才能產(chǎn)生干涉，形成相干波激光有十分好的方向性和單色性，所以它的相干性必定更加好激光的相干性在技術(shù)上有十分出色的應(yīng)用前景全息照相是激光相干性成功應(yīng)用的例證之一一束激光分為兩束，其中一束照射到底片上，稱為參考光束，另一束經(jīng)被拍攝的景物反射后照射到底片上，稱為景物光束，兩束光在底片上發(fā)生相干現(xiàn)象，這樣拍攝照片就是全息照相這種照片形象逼真，立體感強(qiáng)，觀察者從不同角度會看到不同位置的景物，十分奇妙更令人驚詫的是一張全息照片如果大部分破損了，只剩下一小角，仍然可以重現(xiàn)景物的全貌我們已經(jīng)了解了激光材料家族和激光的優(yōu)異特性，現(xiàn)在進(jìn)

23、一步介紹激光的一些重要應(yīng)用激光醫(yī)學(xué)與人類健康密切相關(guān)的激光醫(yī)學(xué)，正是醫(yī)學(xué)上的創(chuàng)新，把激光技術(shù)引人醫(yī)學(xué)，直接為解除人們的病痛作出了出色的貢獻(xiàn)通過光學(xué)系統(tǒng)，可以把激光束聚成小于1微米的光斑，自然比普通手術(shù)刀的鋒刃銳利得多了尤其是與光導(dǎo)纖維和內(nèi)窺鏡技術(shù)相結(jié)合，可以將激光引人體內(nèi)，在器官內(nèi)部動手術(shù)，而不損傷人體外部現(xiàn)在外科手術(shù)中所用的激光刀，就是利用激光束對人體組織作切除、止血、凝固、汽化等手術(shù)通過激光器輻射一種波長容易被人體組織吸收的激光束，在人體組織吸收的過程中，將光能轉(zhuǎn)化為熱能，破壞病態(tài)組織，達(dá)到治療的目的在手術(shù)過程中兼有消毒和止血的作用，十分方便可靠激光整容很成攻，激光在切割或汽化創(chuàng)口時，同時

24、可以消滅細(xì)菌，傷口不感染，愈合很快激光血管吻合是一項精細(xì)的激光手術(shù)，也做得很成功在眼科手術(shù)中也應(yīng)用激光技術(shù)，例如用激光束封閉視網(wǎng)膜裂孔，治療糖尿病性眼底出血，以及清除眼底血管瘤等十分有效激光雷達(dá)激光雷達(dá)與微波雷達(dá)比較有許多可貴的優(yōu)越性，如發(fā)射天線小，假定探測月球上1平方千米的區(qū)域，用微波雷達(dá)，需要裝置幾千米的天線(目前還無法實現(xiàn))，而用激光雷達(dá)只需直徑30厘米的小天線，十分簡易;微波雷達(dá)只能探查到高大建筑物和山丘，而激光雷達(dá)可探測到如電線桿之類的小目標(biāo)已經(jīng)先后研制成紅寶石、摻鐵紀(jì)鋁石榴石和二氧化碳激光器，用于軍事探測、航空導(dǎo)航、環(huán)境調(diào)查、導(dǎo)彈制導(dǎo)、目標(biāo)測距、目標(biāo)識別和跟蹤等領(lǐng)域圖1為激光雷達(dá)接

25、收系統(tǒng)30多年來，在反復(fù)的實驗中，激光器的性能不斷得到改進(jìn)，一代勝似一代強(qiáng)，呈現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的勢頭第一代紅寶石激光雷達(dá)測距機(jī)發(fā)射的激光是紅色可見光，隱蔽性不好，而且使用過程中發(fā)現(xiàn)對人的眼睛有損害，耗電大效率低，所以必須尋找新材料以取而代之科學(xué)家于是采用鐵玻璃或鐵紀(jì)鋁石榴石材料制作激光測距機(jī)這兩種激光材料發(fā)射眼睛看不見的紅外光，隱蔽性好，穿透煙霧的能力比紅寶石激光器好，戰(zhàn)場火炮命中率可高達(dá)97%，這是第二代產(chǎn)品但仍有弱點，它發(fā)射的紅外光波長106微米，這個波長的紅外光對人眼睛仍有損傷作用，而且大氣霧和戰(zhàn)場煙霧對其傳輸仍有一定影響，這些弱點限制了第二代激光器的實戰(zhàn)使用因而研制第三代激光器的任務(wù)迫在眉睫

26、為了解決上述兩個缺點，科學(xué)家們通過不懈努力，反復(fù)的研究，終于得出結(jié)論:光波長大于140微米的激光對人眼睛基本上無損傷作用實際工作中，第三激光器選用波長為154210微米和106微米的激光材料實驗同時表明這些波長的激光對大氣霧和戰(zhàn)場煙霧有比較強(qiáng)的穿透力科學(xué)家在追求完美的進(jìn)程中終于取得了階段性的成功這些材料是二氧化碳?xì)怏w，而玻璃，摻鉺路酸釔和摻鈥氟化釔鋰燈。第三代激光器已經(jīng)用于炮兵和坦克測距艦載測距和目標(biāo)指示、靶場測距、人造衛(wèi)星測距、月球表面和宇宙飛船測距等太空飛船登月計劃中，利用大功率脈沖激光和超級光學(xué)探測技術(shù)，使探測距離精度高達(dá)6厘米用激光測距機(jī)對衛(wèi)星的運行軌道進(jìn)行實測，精度高達(dá)4厘米所達(dá)到的精確程度之高超，令人驚嘆不已全球立體通信網(wǎng)通訊技術(shù)是信息時代極其重要的信息傳遞手段，它的最新發(fā)展是光通訊大家知道，有線電通訊和無線電通訊是迄今為止最重要的通訊手段，在這里信息的載體是電磁波，而光通訊的信息載體是光波從本質(zhì)上說，光波也是電戶，只是光放的被長比無線電脫得多，因此匕作為信息的載體速度要快得多空間激光通訊，包括衛(wèi)星對衛(wèi)星、飛機(jī)對飛機(jī)、空間對地面、地面對空間、陸地對海洋(對潛通訊)和以衛(wèi)星為中心的激光通訊等，形成全球立體通