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    我們知道,由鐳射器產生的光叫鐳射。鐳射有三大特點:第一是亮度極高,比太陽的光亮度高100萬倍;第二是方向性好,鐳射器產生的光幾乎是一束理想的平行光;第三是單色性好,鐳射器產生的某一波長的單色光,其波長浮動範圍極小。

    鐳射是在一種專門設計的鐳射器中產生的。鐳射器主要由激勵系統、鐳射物質和光學諧振腔三部分組成。簡單說,激勵系統的作用就是為能產生鐳射創造條件、提供能量,鐳射物質就是能產生鐳射的物質(如紅寶石、釹玻璃、氖氣、半導體等)。

    在工業上,鐳射可以輕而易舉地切割幾釐米厚的鋼板,能把陶瓷和金屬焊接在一起,能在一塊茶杯口大小的面積上鑽出上萬個比頭髮絲還細的小眼。鐳射還被應用到光纖通訊之中。

    鐳射加工技術是利用鐳射束與物質相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及作為光源、識別物體等的一門技術,傳統應用最大的領域為鐳射加工技術。鐳射技術是涉及光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術。傳統上看,它的研究範圍一般可分為:

    鐳射加工系統。包括鐳射器、導光系統、加工機床、控制系統及檢測系統。

    鐳射加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標、畫線、微調等各種加工工藝。

    鐳射焊接:汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接汙染和變形的器件。

    鐳射切割:汽車行業、計算機、電氣機殼、木刀模業、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2毫米以下的電子機件用銅板、一些金屬網板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、矽橡膠、1毫米以下氧化鋁陶瓷片、航天工業使用的鈦合金等。

    鐳射打標:在各種材料和幾乎所有行業均得到廣泛應用。

    鐳射打孔:鐳射打孔主要應用在航空航天、汽車製造、電子儀表、化工等行業。國內目前比較成熟的鐳射打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產及鐘錶和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業的生產中。

    鐳射熱處理:在汽車工業中應用廣泛,如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理,同時在航空航天、機床行業和其他機械行業也應用廣泛。中國的鐳射熱處理應用遠比國外廣泛得多。

    鐳射快速成型:將鐳射加工技術和計算機數控技術及柔性製造技術相結合而形成。多用於模具和模型行業。

    鐳射塗敷:在航空航天、模具及機電行業應用廣泛。

    美國得克薩斯州大學的科學家研製出世界上功率最強大的可操作鐳射,這種鐳射每萬億分之一秒產生的能量是美國所有發電廠發電量的2000倍,輸出功率超過1 皮瓦——相當於10×1014瓦。這種鐳射第一次啟動是在1996年。馬丁尼茲說,希望他的專案能夠在2008年打破這一紀錄,也就是說,讓鐳射的功率達到1.3~1.5皮瓦之間。超級鐳射專案負責人麥卡爾·馬丁尼茲表示:“我們可以讓材料進入一種極端狀態,這種狀態在地球上是看不到的。我們打算在德州觀察的現象相當於進入太空觀察一顆正在爆炸的恆星。”

    鐳射測速是對被測物體進行兩次有特定時間間隔的鐳射測距。

    取得在該一時段內被測物體的移動距離,從而得到該被測物體的移動速度。

    因此,鐳射測速具有以下幾個特點:

    (1)由於該鐳射光束基本為射線,估測速距離相對於雷達測速有效距離遠,可測1000米外。

    (2)測速精度高,誤差小於1千米。

    (3)鑑於鐳射測速的原理,鐳射光束必須要瞄準垂直與鐳射光束的平面反射點,又由於被測車輛距離太遠,且處於移動狀態,或者車體平面不大,而導致鐳射測速成功率低、難度大,特別是執勤警員的工作強度很大、很易疲勞。

    (4)鑑於鐳射測速的原理,鐳射測速器不可能具備在運動中使用,只能在靜止狀態下應用。因此,鐳射測速儀不能稱之為“流動電子警察”。在靜止狀態下使用時,司機很容易發現有檢測,因此達不到預期目的。

    (5)價格昂貴,現在經過正規途徑進口的鐳射測速儀(不含取景和控制部分)價格至少在1萬美金左右。

    鐳射標記相比傳統標記方式(如噴墨、腐蝕、電火花、衝壓、絲網印刷等)具有以下特點:

    (2)鐳射標記後,不會因環境關係(如潮溼、酸性及鹼性)自然消退,而是永久保持,不易被人假冒,具有良好的防偽功能。

    (3)無刀具磨損,無毒,無環境汙染,高環保。

    (4)標記質量好——屬於非接觸式加工,對加工材料不產生機械應力,不損壞被加工物品,精確、精美。

    (5)可進行超精微細圖文標記。

    (6)圖文精美、加工快捷、個性化設計。

    其主要應用範圍:金銀首飾、鐘錶、眼鏡、服飾、餐具、菸酒、飲料、禮品、模具、醫療器械、儀表儀器、衛生潔具、辦公用品、家居用品、五金工具、燈光音響、商標標牌、電子元件、汽車製造及航天航空等行業。

    鐳射通訊,是鐳射在大氣空間傳輸的一種通訊方式。鐳射大氣通訊的傳送裝置主要由鐳射器(光源)、光調製器、光學發射天線(透鏡)等組成;接收裝置主要由光學接收天線、光檢測器等組成。

    資訊傳送時,先轉換成電訊號,再由光調製器將其調製在鐳射器產生的鐳射束上,經光學天線發射出去。資訊接收時,光學接收天線將接收到的光訊號聚焦後,送至光檢測器恢復成電訊號,在還原為資訊。大氣鐳射通訊的容量大、保密性好,不受電磁干擾。但鐳射在大氣中傳輸時受雨、霧、雪、霜等影響,衰耗要增大,故一般用於邊防、海島、跨越江河等近距離通訊,以及大氣層外的衛星間通訊和深空通訊。

    1988年,巴西宣佈研製成功一種行動式半導體鐳射大氣通訊系統。這種透過鐳射器聯通線路的軍用紅外通訊裝置,其外形如同一架雙筒望遠鏡,在上面安裝了鐳射二極體和麥克風。使用時,一方將雙筒鏡對準另一方即可實現通訊,通訊距離為1千米,如果將光學天線固定下來,通訊距離可達15千米。1989年,美國成功地研製出一種短距離、隱蔽式的大氣鐳射通訊系統。1990年,美國試驗了適用於特種戰爭和低強度戰爭需要的紫外光波通訊,這種通訊系統完全符合戰術任務的要求,通訊距離為2~5千米;如果對光束進行適當處理,通訊距離可達5~10千米。

    20世紀90年代初,俄羅斯研製成功了大功率半導體鐳射器,並開始了鐳射大氣通訊系統技術的實用化研究。不久便推出了10千米以內的半導體鐳射大氣通訊系統並在莫斯科、瓦洛涅什、圖拉等城市應用。在瓦涅什河兩岸相距4千米的兩個電站之間,架設起了半導體鐳射大氣通訊系統。該系統可同時傳輸8路數字電話。在距離瓦洛涅什城約200千米以及在距莫斯科不遠的地方,也開通了半導體鐳射大氣通訊系統線路。

    隨著半導體鐳射器的不斷成熟、光學天線製作技術的不斷完善、訊號壓縮編碼等技術的合理使用,鐳射大氣通訊正重新煥發出生機。

    鐳射的軍事用途

    中國古代傳說中就有“用光殺人”的記載。《封神演義》中有“哼”“哈”二將,可從鼻中噴出光來,使敵人喪命。科學幻想中也早有“魔光”、“死光”之說。但只有到1960年出現鐳射後,這些幻想才變成了現實。

    1975年10月18日,美國北美防空司令部一片混亂。事情是從一個報警電話開始的。

    “哈羅,我是控制中心的監測員。我們在印度洋上空的647預警衛星的在外探測器,受到來自蘇聯西部的強紅外閃光的干擾,不能正常工作。”

    這是怎麼回事?

    最初,人們從自然原因分析,認為可能是流星群的強光干擾,或者是蘇聯的天然氣管道破裂失火,形成強光。

    “這不可能。”北美防空司令部的高階參謀反駁說,“我們的衛星有濾光鏡,它對自然光不敏感。流星群每月都有,衛星從來不受干擾……”

    “據估計,這次神秘的閃光,比洲際導彈發射的光強要大1千倍。天然氣管道失火絕不可能有如此強光發射……”另一個參謀說。

    “也許是蘇聯研製出了新的鐳射武器。”一位軍官說出了大家最擔心的一句話。

    “天哪,但願不是這樣。”有人喊道。

    這場風波尚未平息,一個月後,即1975年11月17日、18日兩天,美國空軍的兩顆資料中繼衛星,由於受來自蘇聯的紅外干擾,又停止了工作。據檢查,是紅外姿態控制儀失靈。

    很快,“蘇聯鐳射武器攻擊並破壞了美國衛星”的訊息,像一場颱風,席捲了整個美國,在全世界也引起了強烈震動。

    但紙包不住火。幾句安慰的話絲毫沒有平息輿論的壓力。1980年5月22日,美國負責公共事務的助理國防部長兼五角大樓發言人托馬斯·羅斯,在新聞釋出會上說:

    “中央情報局和其他情報部門業已查明,蘇聯正在研製一種能夠摧毀衛星的鐳射武器系統。”他接著又說:“但是,這項研究在美國也在進行著。蘇聯在達到的功率方面也許稍稍領先。”

    上述事件講的便是鐳射武器的威力。那麼,什麼是鐳射武器呢?

    鐳射武器是一種利用定向發射的鐳射束直接毀傷目標或使之失效的定向能武器。根據作戰用途的不同,鐳射武器可分為戰術鐳射武器和戰略鐳射武器兩大類。武器系統主要由鐳射器和跟蹤、瞄準、發射裝置等部分組成。目前通常採用的鐳射器有化學鐳射器、固體鐳射器、CO2鐳射器等。

    鐳射武器具有攻擊速度快、轉向靈活、可實現精確打擊、不受電磁干擾等優點,但也存在易受天氣和環境影響等弱點。鐳射武器已有30多年的發展歷史,其關鍵技術也已取得突破。美國、俄羅斯、法國、以色列等國都成功進行了各種鐳射打靶試驗。目前,低能鐳射武器已經投入使用,主要用於干擾和致盲較近距離的光電感測器,以及攻擊人眼和一些增強型觀測裝置;高能鐳射武器主要採用化學鐳射器。

    鐳射武器的分類是怎樣的呢?

    不同功率密度,不同輸出波形,不同波長的鐳射,在與不同目標材料相互作用時,會產生不同的殺傷破壞效應。用鐳射作為“死光”武器,不能像在鐳射加工中那樣藉助於透鏡聚焦,而必須大大提高鐳射器的輸出功率,作戰時可根據不同的需要選擇適當的鐳射器。目前,鐳射器的種類繁多,名稱各異,有體積整整佔據一幢大樓、功率為上萬億瓦、用於引發核聚變的鐳射器;也有比人的指甲還小、輸出功率僅有幾毫瓦、用於光電通訊的半導體鐳射器。按工作介質區分,目前有固體鐳射器、液體鐳射器和分子型、離子型、準分子型的氣體鐳射器等。同時,按其發射位置可分為天基、陸基、艦載、車載和機載等型別,按其用途還可分為戰術型和戰略型兩類。

    戰術鐳射武器是利用鐳射作為能量,是像常規武器那樣直接殺傷敵方人員、擊毀坦克、飛機等,打擊距離一般可達20千米。這種武器的主要代表有鐳射槍和鐳射炮,它們能夠發出很強的鐳射束來打擊敵人。

    1978年3月,世界上的第一支鐳射槍在美國誕生。鐳射槍的樣式與普通步槍沒有太大區別,主要由四大部分組成:鐳射器、激勵器、擊發器和槍托。目前,國外已有一種紅寶石袖珍式鐳射槍,外形和大小與美國的派克鋼筆相當。但它能在距人幾米之外燒燬衣服、燒穿皮肉,且無聲響,在不知不覺中致人死命,並可在一定的距離內,使火藥爆炸,使夜視儀、紅外或鐳射測距儀等光電裝置失效。還有七種稍大重量與機槍相仿的小巧鐳射槍,能擊穿鋼盔,在1500米的距離上燒傷皮肉、致瞎眼睛等。

    戰術鐳射武器的“挖眼術”不但能造成飛機失控、機毀人亡,或使炮手喪失戰鬥能力,而且由於參戰士兵不知對方鐳射武器會在何時何地出現,常常受到沉重的心理壓力。因此,鐳射武器又具有常規武器所不具備的威懾作用。1982年英阿馬島戰爭中,英國在航空母艦和各類護衛艦上就安裝有鐳射致盲武器,曾使阿根廷的多架飛機失控、墜毀或誤入英軍的射擊火網。

    戰略鐳射武器可攻擊數千千米之外的洲際導彈;可攻擊太空中的偵察衛星和通訊衛星等。例如,1975年11月,美國的兩顆監視導彈發射井的偵察衛星在飛抵西伯利亞上空時,被蘇聯的“反衛星”陸基鐳射武器擊中,並變成“瞎子”。因此,高基高能鐳射武器是奪取宇宙空間優勢的理想武器之一,也是軍事大國不惜耗費巨資進行激烈爭奪的根本原因。據外刊透露,自上世紀70年代以來,美俄兩國都分別以多種名義進行了數十次反衛星鐳射武器的試驗。

    目前,反戰略導彈鐳射武器的研製種類有化學鐳射器、準分子鐳射器、自由電子鐳射器和調射線鐳射器。例如:自由電子鐳射器具有輸出功率大、光束質量好、轉換效率高、可調範圍寬等優點。但是,自由電子鐳射器體積龐大,只適宜安裝在地面上,供陸基鐳射武器使用。作戰時,強鐳射束首先射到處於空間高軌道上的中斷反射鏡,中斷反射鏡將鐳射束反射到處於低軌道的作戰反射鏡,作戰反射鏡再使鐳射束瞄準目標,實施攻擊。透過這樣的兩次反射,設定在地面的自由電子鐳射武器,就可攻擊從世界上任何地方發射的戰略導彈。

    高基高能鐳射武器是高能鐳射武器與航天器相結合的產物。當這種鐳射器沿著空間軌道遊弋時,一旦發現對方目標,即可投入戰鬥。由於它部署在宇宙空間,居高臨下,視野廣闊,更是如虎添翼。在實際戰鬥中,可用它對對方的空中目標實施閃電般的攻擊,以摧毀對方的偵察衛星、預警衛星、通訊衛星、氣象衛星,甚至能將對方的洲際導彈摧毀在助推的上升階段。

    據中國科學院訊息,經過中國科學院物理所王樹鐸研究開發小組人員的努力,首次實現了對大面積準分子鐳射能量的直接測量。其有效測量直徑達100毫米,在熱釋電型鐳射探測器的尺寸上為世界之最。經過與中國原子能科學研究院的有關專家合作以及在國家實驗室進行的試驗表明,此係統在不同能量區域(10?20J和100?200mJ)均達到了預期的技術指標。

    據介紹,鐳射聚變研究是一個很有發展前途的能源開發課題,鐳射可控熱核聚變反應必將給人類生活帶來新的轉折。鐳射聚變在軍事科學研究中也具有重要意義。在鐳射聚變實驗,特別是在間接驅動聚變研究中,為了生產強大的輻射驅動場,人們正在追求高的X光轉換效率,良好的輻射輸運環境,最佳的輻射驅動場。在這些研究過程中,對準分子鐳射的能量進行直接監測和研究是非常重要的。

    該項研究成果表明,該專案的研究開發,除了有實力對已開發的產品市場不斷開拓外,對國家正在發展的應用需求專案也具備了承擔和開發能力。知識點

    鐳射

    鐳射,最初的中文名叫做“鐳射”、“萊塞”,是它的英文名稱LASER的音譯,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞,意思是“透過受激發射光擴大”。鐳射的英文全名已經完全表達了製造鐳射的主要過程。1964年按照中國著名科學家錢學森建議將“光受激發射”改稱“鐳射”。

    鐳射是20世紀以來,繼原子能、計算機、半導體之後,人類的又一重大發明,被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”和“奇異的鐳射”。它的亮度為太Sunny的100億倍。

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