领跑全球!超越美国15年,我国一技术创多项世界纪录
激光,全称为“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”,即受激辐射的光线放大。20世纪伟大的发明家爱因斯坦,在1916年首次发现了激光(LASER)。它是一种原子受激辐射的光,具有亮度高、颜色纯、能量大的特点。
激光的四大特性
1. 方向性好
相比于普通光源(太阳、白炽灯或荧光灯向四面八方发光,激光的发光方向可以被限制在一个小小的范围内,仅为几个毫弧度立体角。这种独特的方向性好特性,使得激光在照射方向上的照度提高了千万倍。而我们通常所说的激光准直、导向和测距,正是利用了这个方向性好的特点。
激光能够以极高的精度沿着一条直线传播,并保持其狭窄的光束直径。这使得激光能够在远距离照射目标,而不会因为散射而损失大量能量。激光的导向能力也是其独特之处。由于激光具有方向性好的特点,可以通过透镜、反射镜等光学元件将激光束精确地引导到需要的位置。这为激光在通信、雷达、激光雷达等领域的应用提供了可能。我们常见的光纤通信、激光指示器等设备都是基于激光的导向性设计而来,使得信息传输更加稳定和可靠。激光的测距能力也是利用了其方向性好的特性。通过测量激光从发射到接收所需的时间,可以准确计算出目标物体与激光源之间的距离。这项技术在激光测距仪、激光雷达等领域得到广泛应用。无论是交通安全中的车距监测,还是航天探测中的行星探测,激光的测距能力都起到了至关重要的作用。
2.亮度高
激光,当代最亮的光源,胜过太阳光数倍!太阳是我们日常生活中最为常见的光源之一,但激光却拥有比太阳光更为出色的特性。据科学家们的研究显示,一台大功率激光器的输出光亮度比太阳光高出7~14个数量级。激光之所以如此闪亮,关键在于它的能量高度集中。虽然激光的总能量不一定很大,但是通过聚焦,激光能够在极小的区域内产生高压和高温。无论是钢铁还是石材,都无法抵挡激光的力量。激光打孔、切割、焊接等应用便是利用了这一特性。除了在工业领域的应用,激光在医疗行业中也发挥着重要的作用。激光外科手术是近年来备受瞩目的一项技术,其精准性可谓神奇!通过激光的高能量和高度集中的特性,医生能够在微创的情况下,精确操作和治疗病变组织。
3. 单色性好
光,是电磁波家族中的一员,也是我们日常生活中最为熟悉的能量形式之一。光的奇妙之处在于它具有丰富多样的颜色。这些颜色是由光的波长所决定的。普通的光源会发出包含多种波长的光线,因此我们可以看到各种各样的颜色。而太阳光更是一个绚丽的调色板,包含了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种可见光,还有我们无法直接看见的红外线和紫外线等。与普通光源不同,激光的特点是波长非常窄。某种激光只能集中在十分狭窄的光谱波段或频率范围内。正是由于激光的单色性,我们可以得到非常纯净且明亮的光线,这使得激光在科学实验中成为了极其有利的工具。正因为激光具有出色的单色性,它成为了精密仪器测量和激发某些化学反应等科学实验的理想工具。
4. 相干性好
因为激光的这一特性,才让全息照相成为现实。激光不同于常规光源,它的光线是高度相干的。相干性指的是波动的“有序性”,即波峰、波谷的位置关系在时间和空间上保持稳定。这种相干性源自于激光光源内部的光子之间的协同行为。全息照相是一种利用激光干涉的技术,能够将物体的三维信息以非常真实的方式记录下来。在全息照相中,我们使用激光束将物体照射到特殊的光敏材料上。
当两束激光交叠时,它们产生的干涉图样被记录在光敏材料中。与传统照相不同,全息照相记录下的是光的干涉图样,而不仅仅是物体的二维投影。这使得我们能够在观看全息照片时感受到立体感,并且从不同角度欣赏到物体的各个细节。这种具有高度相干性的激光光源为全息照相提供了理想的条件。全息照相作为一项前沿科技,在许多领域都具有广阔的应用前景。3D显示与虚拟现实,安全防伪技术,医学成像与显微技术等。
唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造且付诸使用的国家,技术领先15年
中国却成为了世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造且付诸使用的国家。从公开资料来看,中国生产的激光成形钛合金构件明显优于发达国家美国。这种优势不仅体现在质量上,更体现在成本上。加工钛合金复杂结构件,其成本仅是传统工艺的5%。中国不仅仅是在技术上取得了显著的进展,更是在全球范围内的激光薄膜损伤阈值提升竞争中实现了超越。中国在这个竞赛中从跟跑、并跑,最终达到了超越发达国家的境地。这种绝对优势强化了中国在激光领域的全球领导地位。中国在实验室研制的薄膜元件基本能用于所有的激光领域,长波从几个微米,到短波X射线基本都能够覆盖。这样的能力在全球范围内都是独一无二的,技术领先全球最少15年。
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