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哈佛经理的科技知识
发布时间:2010-05-12
□ 激光技术与光导纤维通讯
激光科学技术是本世纪六十年代发展起来的最活跃的科技领域。激光的出现，标志着人类对光的掌握和利用进入一个新阶段。光导纤维是当今新技术革命的一个重要领域，它和激光技术、微电子技术结合，促进了信息革命的发展，推动着信息时代的到来。
1．激光技术及其应用
(1)激光器的发明。世界上第一台激光器是红宝石固体激光器，它是1960年美国科学家梅曼发明的。关于激光器的基础理论在1917年由爱因斯坦奠定。爱因斯坦在研究电磁波与原子系统相互作用时，提出了受激发射理论，这个理论是激光理论的核心，是激光器得以发明和发展的理论基石。
(2)激光器的工作原理。①激光器的工作原理：激光器一般由三大部分：工作物质、谐振腔和激励能源组成。产生激光的具体过程是：工作物质在激励能源的作用下，不断地把低能级上的粒子抽运到高能级上去，例如从能级1抽运到能级3上。在能级3上粒子停留时间(或称寿命)很短，能级3上的粒子很快转移到能级2上，能级2上粒子停留时间或寿命较长，这样抽运到能级3上的粒子大量聚集在能级2上。使能级2上的粒子数多于能级1上的粒子数，在能级2和能级1之间实现粒子数反转分布。
实现粒子数反转分布的工作物质，可以产生受激发射放大。开始时这种受激发射光强度很弱，由于光学谐振腔的存在，使得在一定方向上的受激光在两块反射镜间多次往返，当往返足够多的次数后，就可以在腔内建立起稳定的相干光振荡，其中一部分振荡光通过一块具有一定透过率的镜面输出到腔外，形成激光。②激光器的分类，按激励方式不同可分光激励激光器，电激励激光器；按波长范围不同可分远红外、中红外、近红外激光器、可见光激光器；按工作物质分类可分固体、液体、气体、半导体激光器。③激光的特性，激光与普通光不同，它具有高单色性，高方向性和高亮度的特点，相干性极好。激光的出现为技术实践提供前所未有的光频电磁相干辐射波，前景十分广阔。
④激光的应用，利用激光单色性好的特点，可作精密测量，极大地提高测量的精度和量程，利用激光光束的高定向性，它在极远的距离上传输光能和传递控制指令的能力，可进行远距离激光通信、测距，以及进行激光导航、遥控等应用。卫星激光测距与宇宙飞船的激光对接控制都是引人注目的成就。利用激光高亮度的特点(比太阳亮度高几千亿倍)，利用普通激光器输出激光的高度特性，可以把激光作为一种光学加工手段来对各种材料和产品进行特殊加工；利用激光进行细微加工，更显其优越特性。激光微精细加工用于集成电路技术中，能使集成度大为提高，有可能使集成电路工艺技术发生革命性变化。近年来，激光技术应用于机器人也开拓了广阔前景，激光可作为机器人的“眼睛”。
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