21世紀(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)占主導(dǎo)地位,大力發(fā)展*是迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代到來的必然選擇。目前業(yè)界*的發(fā)展zui快的、應(yīng)用日趨廣泛的zui重要的*就是光電技術(shù),他必將成為21世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。而在光電技術(shù)中,其基礎(chǔ)技術(shù)之一就是激光技術(shù)??茖W(xué)界預(yù)測(cè),到2005年,光電產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值將達(dá)到電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值水平,到2010年,以光電信息技術(shù)為主導(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)將形成5萬億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,到2010年至2015年,光電產(chǎn)業(yè)可能會(huì)取代傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)。光電技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類科學(xué)技術(shù)的革命和進(jìn)步。
21世紀(jì)的激光技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將支撐并推進(jìn)高速、寬帶、海量的光通信以及網(wǎng)絡(luò)通信,并將引發(fā)一場照明技術(shù)革命,小巧、可靠、壽命長、節(jié)能半導(dǎo)體(led)將主導(dǎo)市場,此外將推出品種繁多的光電子消費(fèi)類產(chǎn)品(如vcd、d vd、數(shù)碼相機(jī)、新型彩電、掌上電腦電子產(chǎn)品、智能手機(jī)、手持音響播放設(shè)備、攝影、投影和成像、辦公自動(dòng)化光電設(shè)備如激光打印、傳真和復(fù)印等)以及新型的信息顯示技術(shù)產(chǎn)品(如crt、lcd及pdp、fed、oel平板顯示器等)并進(jìn)入人們的日常生活中。激光產(chǎn)品已成為現(xiàn)代武器的眼睛和神經(jīng),光電子軍事裝備將改變21世紀(jì)戰(zhàn)爭的格局。
在未來推動(dòng)光電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的進(jìn)程中,激光技術(shù)與其他技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的結(jié)合有以下方面:
1.激光化學(xué):傳統(tǒng)的化學(xué)過程,一般是把反應(yīng)物混合在一起,然后往往需要加熱(或者還要加壓)。加熱的缺點(diǎn),在于分子因增加能量而產(chǎn)生不規(guī)則運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)破壞原有的化學(xué)鍵,結(jié)合成新的鍵,而這些不規(guī)則運(yùn)動(dòng)破壞或產(chǎn)生的鍵,會(huì)阻礙預(yù)期的化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
但是如果用激光來指揮化學(xué)反應(yīng),不僅能克服上述不規(guī)則運(yùn)動(dòng),而且還能獲得更大的好處。這是因?yàn)榧す鈹y帶著高度集中而均勻的能量,可地打在分子的鍵上,比如利用不同波長的紫外激光,打在硫化氫等分子上,改變兩激光束的相位差,則控制了該分子的斷裂過程。也可利用改變激光脈沖波形的方法,十分和有效地把能量打在分子身上,觸發(fā)某種預(yù)期的反應(yīng)。
激光化學(xué)的應(yīng)用非常廣泛。制藥工業(yè)是*個(gè)得益的領(lǐng)域。應(yīng)用激光化學(xué)技術(shù),不僅能加速藥物的合成,而又可把不需要的副產(chǎn)品剔在一旁,使得某些藥物變得更安全可靠,價(jià)格也可降低一些。又如,利用激光控制半導(dǎo)體,就可改進(jìn)新的光學(xué)開關(guān),從而改進(jìn)電腦和通信系統(tǒng)。激光化學(xué)雖然尚處于起步階段,但其前景十分光明。
2.激光醫(yī)療:激光在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用分為兩大類:激光診斷與*,前者是以激光作為信息載體,后者則以激光作為能量載體。多年來,激光技術(shù)已成為臨床治療的有效手段,也成為發(fā)展醫(yī)學(xué)診斷的關(guān)鍵技術(shù)。它解決了醫(yī)學(xué)中的許多難題,為醫(yī)學(xué)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。現(xiàn)在,在基礎(chǔ)研究、新技術(shù)開發(fā)以及新設(shè)備研制和生產(chǎn)等諸多方面都保持持續(xù)的、強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。
當(dāng)前激光醫(yī)學(xué)的出色應(yīng)用研究主要表現(xiàn)在以下方面:光動(dòng)力療法治癌;*心血管疾病;準(zhǔn)分子激光角膜成形術(shù);*前列腺良性增生;激光美容術(shù);激光纖維*;激光*手術(shù);激光*手術(shù);激光*手術(shù);激光碎石術(shù);激光*;激光在吻合術(shù)上的應(yīng)用;激光在口腔、頜面外科及牙科方面的應(yīng)用;弱激*法等。
激光醫(yī)療近期研究重點(diǎn)包括:
(1)研究激光與生物組織間的作用關(guān)系,特別是在諸多有效療法中已獲得重要應(yīng)用的激光與生物組織間的作用關(guān)系;研究不同激光參數(shù)(包括波長、功率密度、能量密度與運(yùn)轉(zhuǎn)方式等)對(duì)不同生物組織、人體器官組織及病變組織的作用關(guān)系,取得系統(tǒng)的數(shù)據(jù);
(2)研究弱激光的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)及其作用機(jī)制,包括;弱激光與細(xì)胞生物學(xué)現(xiàn)象(基因調(diào)控和細(xì)胞凋亡)的關(guān)系、弱激光鎮(zhèn)痛的分子生物學(xué)機(jī)制以及弱激光與細(xì)胞免疫(抗菌、抗毒素、抗病毒等)的關(guān)系及其機(jī)制;
(3)深入開展有關(guān)光動(dòng)力療法機(jī)制、激光*、激光心血管成形術(shù)與心肌血管重建機(jī)制的研究,積極開拓其他新的激光醫(yī)療技術(shù)。
(4)對(duì)醫(yī)學(xué)光子技術(shù)中重要的、新穎的光子器件和儀器設(shè)置進(jìn)行開發(fā)性研究,例如:研制醫(yī)用半導(dǎo)體激光系統(tǒng)、角膜成形與血管成形用準(zhǔn)分子激光設(shè)備、激光美容(換皮去皺、植發(fā))設(shè)備或其他新激光設(shè)備,開拓新工作波段的醫(yī)用激光系統(tǒng)以及開發(fā)ho:yag及er:yag激光*等。
3.超快*激光:超快*激光主要以飛秒激光的研究與應(yīng)用為主,作為一種*的科學(xué)研究的工具和手段,飛秒激光的主要應(yīng)用可以概括為三個(gè)方面,即飛秒激光在超快領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用、在*領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用和在超微細(xì)加工中的應(yīng)用。
飛秒激光在超快現(xiàn)象研究領(lǐng)域中所起到的是一種快速過程診斷的作用。飛秒激光尤如一個(gè)極為精細(xì)的時(shí)鐘和一架超高速的相機(jī)可以將自然界中特別是原子、分子水平上的一些快速過程分析、記錄下來。
飛秒激光在*領(lǐng)域中的應(yīng)用(又稱為強(qiáng)場物理)歸因于具有一定能量的飛秒脈沖的峰值功率和光強(qiáng)可以非常之高。這樣的強(qiáng)光所對(duì)應(yīng)的電磁場會(huì)遠(yuǎn)大于原子中的庫侖場,從而很容易地將原子中的電子統(tǒng)統(tǒng)剝落出去。因此,飛秒激光是研究原子,分子體系高階非線性、多光子過程的重要工具。與飛秒激光相應(yīng)的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飛秒強(qiáng)光可以用來產(chǎn)生相干x射線和其它極短波長的光,可以用于受控核聚變的研究。
飛秒激光用于超微細(xì)加工是飛秒激光用于超快現(xiàn)象研究和*現(xiàn)象研究之外的又一個(gè)飛秒激光技術(shù)的重要的應(yīng)用研究領(lǐng)域。這一應(yīng)用是近幾年才開始發(fā)展起來的,目前已有了不少重要的進(jìn)展。與飛秒超快和飛秒*研究有所不同的是飛秒激光超微細(xì)加工與*的制造技術(shù)緊密相關(guān),對(duì)某些關(guān)鍵工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展可以起到更直接的推動(dòng)作用。飛秒激光超微細(xì)加工是當(dāng)今世界激光、光電子行業(yè)中的一個(gè)極為引人注目的前沿研究方向。
4.新型激光器研究:激光測(cè)距儀是激光在軍事上應(yīng)用的起點(diǎn),將其應(yīng)用到火炮系統(tǒng),大大提高了火炮射擊精度。激光雷達(dá)相比于無線電雷達(dá),由于激光發(fā)散角小,方向性好,因此其測(cè)量精度大幅度提高。由于同樣的原因,激光雷達(dá)不存在盲區(qū),因此尤其適宜于對(duì)導(dǎo)彈初始階段的跟蹤測(cè)量。但由于大氣的影響,激光雷達(dá)并不適宜在大范圍內(nèi)搜索,還只能作為無線電雷達(dá)的有力補(bǔ)足。還有的激光制導(dǎo)導(dǎo)彈,以及模擬戰(zhàn)場上使用的激光武器技術(shù)運(yùn)用。在激光實(shí)戰(zhàn)演習(xí)的戰(zhàn)場上,酷似實(shí)際戰(zhàn)爭場面。
激光武器的優(yōu)點(diǎn);無需進(jìn)行彈道計(jì)算;無后坐力;操作簡便,機(jī)動(dòng)靈活,使用范圍廣;無放射性污染,效費(fèi)比高。
激光武器的分類:不同功率密度,不同輸出波形,不同波長的激光,在與不同目標(biāo)材料相互作用時(shí),會(huì)產(chǎn)生不同的殺傷破壞效應(yīng)。激光器的種類繁多,名稱各異。按工作介質(zhì)區(qū)分,目前有固體激光器、液體激光器和分子型、離子型、準(zhǔn)分子型的氣體激光器等。按其發(fā)射位置可分為天基、陸基、艦載、車載和機(jī)載等類型,按其用途還可分為戰(zhàn)術(shù)型和戰(zhàn)略型兩類,即戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器。(文章來源:中國金屬加工在線)