什么叫激光

什么叫激光

激光在我國最初被稱為“萊塞”，既英語“Laser”的譯音，而“Laser”是“Light amplification by stimulated emission of radiation”（意為“輻射的受激發(fā)射光放大”）的縮寫。大約在1964年，根據(jù)錢學(xué)森院士的建議，把光受激發(fā)器改稱為“激光”或“激光器”。

世界上第一臺激光器是美國科學(xué)家梅曼（T.H.Maiman）于1960年研究成功的。這臺紅寶石激光器是用一根紅寶石棒作為發(fā)光物質(zhì)（棒兩頭鍍上銀膜形成反射鏡面），棒外套上一支螺旋狀的疝氣燈，為了充分利用疝燈光，梅曼又在螺旋疝燈外套上一個(gè)反射率很高的圓柱，以便使更多的疝燈光照到紅寶石上。

早在1916年愛因斯坦就曾發(fā)表過一篇論文，提出了一種現(xiàn)在叫光學(xué)感應(yīng)吸收和光學(xué)感應(yīng)發(fā)射的觀點(diǎn)（又叫受激吸收和發(fā)射）。有誰能想到，這一觀點(diǎn)后來竟成為激光器的主要物理基礎(chǔ)。

在世界上第一臺紅寶石激光器問世不久，1960年年底，由工作在貝爾實(shí)驗(yàn)室的賈范發(fā)明了世界上第一臺氦氖激光器，并且在其影響下產(chǎn)生出一系列氣體激光器。

此后，1962年出現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器；1964年由帕特爾（C.Patel）發(fā)明了第一臺CO2激光器；1965年發(fā)明了第一臺YAG激光器；1968年開始發(fā)展高功率CO2激光器；直至1971年出現(xiàn)了第一臺商用1KWCO2激光器。

由王之江領(lǐng)導(dǎo)建立的國內(nèi)第一個(gè)固體紅寶石激光器裝置是1961年9月在中國科學(xué)院長春光機(jī)所成功運(yùn)行的；由鄧錫銘領(lǐng)導(dǎo)建立的我國第一臺氣體激光裝置（氦氖激光器）是1963年7月也是在中國科學(xué)院長春光機(jī)所成功運(yùn)行的。其后在該所相繼由王乃弘建立了鎵砷半導(dǎo)體激光器；劉頌豪、沃新能用所里生產(chǎn)的晶體建立了氟化鈣激光器；干福熹等建立了釹玻璃激光器；劉順福建立了含釹鎢酸鈣晶體激光器；呂大元、余文炎建立了轉(zhuǎn)鏡Q開關(guān)激光器。

激光有四大特性即高亮度、高方向性、高單色性和高相干性。激光所具有的上述優(yōu)異特性是普通光源望塵莫及的。

由于激光具有的寶貴特性，因此就給激光加工帶來如下一些其他方法所不具備的可貴特點(diǎn)：

（1）由于它是無接觸加工，并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調(diào)，因此可以實(shí)現(xiàn)多種加工的目的；
（2）它可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點(diǎn)的材料；
（3）激光加工過程中無“刀具”磨損，無“切削力”作用于工件；
（4）激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小。因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工量小；
（5）它可通過透明介質(zhì)對密閉容器內(nèi)的工作進(jìn)行各種加工；
（6）由于激光束易于導(dǎo)向、聚焦實(shí)現(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合，對復(fù)雜工件進(jìn)行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法。

激光技術(shù)具有很廣又很強(qiáng)的滲透性。如今，激光技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍工、科學(xué)研究以及人們的現(xiàn)代生活中得到了廣泛應(yīng)用。激光應(yīng)用于檢測、測距、準(zhǔn)直，可大大提高測量精度和自動化程度，使其在機(jī)械、建筑、冶金、汽車、石油和國防等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。美國原國家標(biāo)準(zhǔn)局曾預(yù)測：工業(yè)檢測任務(wù)的百分之九十將由激光和光電檢測來完成。激光應(yīng)用于通訊，使通訊技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍；激光應(yīng)用于信息儲存，已使視聽技術(shù)發(fā)生了重大變革；激光分色、打印促進(jìn)了印刷技術(shù)的發(fā)展；激光應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，已可治療110多種疾病，具有獨(dú)特的效果，是其它醫(yī)療器械無法比擬的。

激光應(yīng)用于材料加工，如打孔、切割、焊接、熱處理、打標(biāo)和微加工等，解決了許多常規(guī)方法無法解決或很難解決的難題，大大提高惡劣工作效率和加工質(zhì)量，被譽(yù)為未來制造系統(tǒng)共同的加工手段。在發(fā)達(dá)國家的加工業(yè)中，已逐步進(jìn)入“光加工”時(shí)代。日本估計(jì)到2000年激光加工將占整個(gè)加工業(yè)的10%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國外已有3600多臺同業(yè)激光器在汽車生產(chǎn)中應(yīng)用，如僅西門子公司的一個(gè)部分在流水線上就采用了400多臺激光器。單是激光點(diǎn)焊代替電阻焊，沒每輛轎車就可節(jié)省56kg金屬，而且還可減少大量燃油消耗，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分可觀。應(yīng)用激光毛化軋錕比噴丸毛化軋錕的壽命提高三倍，同時(shí)還提高了軋板的質(zhì)量。在國外，激光毛化板比噴丸毛化板的售價(jià)高15%左右，可見其效益十分可觀。我國在60年代中期開始就在鐘表行業(yè)的寶石軸承加工中采用激光打孔，現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)值已達(dá)22億元。

隨著對有關(guān)基本理論研究的不斷深化，各類激光器件不斷的發(fā)展，從而使其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬，應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大，所獲得的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益更加顯著。作為高技術(shù)重要組成部分之一的激光技術(shù)，是20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志和現(xiàn)代信息社會光電子技術(shù)重要支柱之一。其發(fā)展不僅受到技術(shù)先進(jìn)國家的高度重視，而且也受到許多發(fā)展中國家的高度重視，并給予高強(qiáng)度的投入。80年代以來，不少國家政府都把激光技術(shù)列入國家級發(fā)展計(jì)劃。例如，美國的“激光核聚變計(jì)劃”、德國的“激光2000”、英國的“阿維爾計(jì)劃”、日本的“激光研究五年計(jì)劃”等等。這些計(jì)劃的實(shí)施使激光技術(shù)得到迅速發(fā)展，并且已經(jīng)形成了一個(gè)生機(jī)勃勃的新興產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，激光技術(shù)的發(fā)展大大促進(jìn)了多種學(xué)科、多種技術(shù)和多種生產(chǎn)水平的進(jìn)步和提高，其影響之大，舉世矚目。