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軌道交通新聞

機器人時代 激光技術(shù)扮演什么角色

星之球科技 來源:科學(xué)網(wǎng)(北京)2015-08-20 我要評論(0 )   

隨著2014年工業(yè)4.0概念的提出,激光行業(yè)的自動化已成為大勢所趨,機器代替人將成為激光企業(yè)下一個發(fā)力點。

        激光的英文“Laser”在我國曾被翻譯成“萊塞”“光激射器”“光受激輻射放大器”等。1964年10月,物理學(xué)家錢學(xué)森建議稱之為“激光”,既反映了“受激輻射”的科學(xué)內(nèi)涵,又表明它是一種很強烈的新光源,得到我國科學(xué)界的一致認(rèn)同并沿用至今。
 
       1960年,西奧多·梅曼在加利福尼亞州馬里布的休斯研究實驗室設(shè)計和建造了一臺小型的激光發(fā)生器。將閃光燈線圈纏繞在指尖大小的紅寶石棒上,產(chǎn)生了第一條激光,從此開啟了激光時代。
 
“超能”的激光
        激光的誕生意味著光學(xué)科學(xué)的一場革命,激光在很大范圍內(nèi)改變了可用的物理量。“普通光源是光的自發(fā)輻射,在向四面八方輻射時,光線分散到4π球面度的立體角內(nèi)。”中國科學(xué)院光電研究院副研究員王斌告訴《中國科學(xué)報》記者,其特點是多波長、任意方向和不相干。
 
       而激光是光的受激輻射,其單色性、方向性和相干性都較普通光源好,亮度也高,基本沿某一條直線傳播,通常發(fā)散角限制在10-6球面度量級的立體角內(nèi)。
 
       據(jù)王斌介紹,激光器發(fā)出的激光發(fā)射角很小,接近于一毫弧度,只有一般探照燈發(fā)射角的一百萬分之一。即使將其發(fā)射到幾千米以外,光束的直徑也不過增加幾厘米。因此輸出的能量集中在很小的范圍里。
 
       除此之外,激光還具有很好的單色性,是普通光源完全達(dá)不到的。在激光出現(xiàn)之前,以同位素86Kr燈的單色性最好,譜線寬度為10~4nm的量級,而最普通的氦氖激光器所輸出的紅色激光(632.8nm)的譜線寬度達(dá)到10~8nm的數(shù)量級?,F(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用可以使譜線寬度縮到更小的范圍。
 
       能量密度方面,激光的亮度是普通光源的上百萬倍。與太陽光比,一支功率僅為1毫瓦的氦氖激光器的亮度比太陽光強100倍;而一臺巨型脈沖固體激光器的亮度可比太陽亮度高100億倍。
 
激光應(yīng)用技術(shù)
        21世紀(jì)已進(jìn)入光電子時代,激光的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用將極大改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活。激光加工因?qū)崿F(xiàn)了光、機、電技術(shù)的結(jié)合,作為一種先進(jìn)的制造技術(shù),目前正處于向傳統(tǒng)制造技術(shù)工藝過程積極滲透的階段。如今已廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)、檢測技術(shù)、材料加工、醫(yī)學(xué)、軍事、航空、科學(xué)研究等諸多方面。
 
        激光武器。軍事機構(gòu)和小說家目睹了射線槍從漫畫書里的虛構(gòu)變?yōu)楝F(xiàn)實的過程,所以他們在激光剛剛被發(fā)明時,就看到了激光作為武器的潛力。“1964年,007電影《金手指》中大反派‘金手指’奧瑞克威脅邦德,要用激光將他鋸成兩半——這在當(dāng)時,還是純粹的幻想。”王斌表示。
        不過現(xiàn)在,激光技術(shù)在軍事中的應(yīng)用,不僅可以提高現(xiàn)有常規(guī)武器的命中率,而且可為軍隊提供新型戰(zhàn)術(shù)武器,從而大大增強軍隊在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的作戰(zhàn)能力,其應(yīng)用領(lǐng)域涉及制導(dǎo)、雷達(dá)、測距、通信、模擬、偵查、告警、對抗等方面,受到各大軍事強國的重視,未來有望成為軍事技術(shù)最活躍的一個領(lǐng)域。
 
       三維激光。全息技術(shù)發(fā)明于1948年,以提高電子顯微鏡的分辨率,但埃米特·利斯和朱瑞思·烏帕特尼克斯在1964年使用激光對全息技術(shù)進(jìn)行了徹底改造,發(fā)明了第一個不需特制眼鏡就能看到的三維圖像。
        “他們用分裂的激光光束將全息圖記錄在感光片上,其中一束激光先被反射到被攝物體上,然后再與另一束會合,在感光片上成像。用一束與成像時相同方向的激光照射感光片,就會在觀看者眼前產(chǎn)生一幅逼真的三維圖像。”王斌講述道。
 
       夢幻激光?,F(xiàn)在每逢重要慶典,激光秀都是烘托氣氛的絕佳利器。不過剛開始時,激光的色彩是相當(dāng)有限的:氦氖激光器和紅寶石發(fā)出紅光,其他激光器則產(chǎn)生不可見的紅外光。
        第一次實現(xiàn)七彩激光的是離子激光器,它通過在氬或氪中的高壓放電產(chǎn)生激光。氬氣產(chǎn)生藍(lán)色和綠色的光,氪產(chǎn)生其他幾種顏色,兩種氣體的混合可以產(chǎn)生整個可見光譜中的顏色。激光秀就此誕生。

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工業(yè)4.0自動化激光應(yīng)用
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