激光在信息技术领域的应用的论文题目是什么
激光在信息技术领域的应用的论文题目是什么
引言 光全息学是在现代激光的发现之后才迅速发展起来的,本文将就光全息学的一些主要的研究课题进行探讨,并针对一些应用课题进行研究。现代光全息学的起源,发展和人物,新型应用,本文将告诉你 利用干涉原理,将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来,使物光波前的全部信息都储存在记录介质中,这样记录下来的干涉条纹图样称为“全息图”,而当用光波照射全息图时,由于衍射原理能重现出原始物光波,从而形成与原物体逼真的三维象,这个波前记录和重现过程称为“全息术”或“全息照相” 光束 全息照相由盖伯于1948年提出的,而当时没有足够强的相干辐射源全息研究处于萌芽时期。当时的全息照相采用汞灯为光源,且是同轴全息图,它的+/-1级衍射波是分不开的,即存在所谓的“孪生像”问题,不能获得很好的全息像。这是第一代全息图。 1960年激光的出现,1962年美国科学家利思和乌帕特尼克斯将通信理论中的射频概念推广到空域中,提出离轴全息术,他用离轴的参考光照射全息图,使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量,其中一个复制出原始物光,第一代全息图的两大难题因此得以解决,产生了激光记录,激光再现的第二代全息图。 当代光全息学发展主要课题有: 球面透镜光学系统 光源和光学技术 平面全息图分析 体积全息图衍射 脉冲激光全息学 非线性记录,散斑和底片颗粒噪声 信息储存 彩色全息学 合成全息图 计算机产生全息图 复制,电视传输和非相干光全息图 而伴随光全息学的发展也产生一些光全息技术应用,比如高分辨率成像,漫射介质成像,空间滤波,特征识别,信息储存与编码,精密干涉测量,振动分析,等高线测量,三维图象显示等方面的用途。 本论文将就当代光全息学的研究与应用两大课题进行学术研究 一. 当代光全息学研究 球面透镜不仅能形成光振幅分布的影象,而且易形成该分布的傅立叶变换图形。因此,用一个简单透镜可使物光在全息平面上成为某原始图形的傅立叶变换。存储在全息图中的变换所具有的特性,在光学图形识别中有重要的应用。透镜,作为形成影象的器件,可以在全息术中用来构成像面全息图。一个透镜可以形成:傅立叶变换和输入复振幅分布的影象 由于利用激光光源来制作全息图片,使得全息学开始成为一门实用的学科。对形成全息图所用光源提出的要求取决于由于物体和必要的光学部件的安排所决定的参数。 从单一光源取得物波和参考波有如下图所示两种普通方法: A 分波前法 B 分振幅法 在光源与全息图之间(通过物表面或参考镜的反射)传播的光线的最大光程差必须小于相干长度。激光的相干性与激光器的振荡模式有关,就全息术而论,它要求在任一个横模振荡的激光器的空间相干的辐射,由于高介模的振荡较不稳定,并有以两个或者多个模式同时振荡的倾向,因此最好的振荡模式是最底阶的模式。 激光束的输出功率必须分成物体照明波和参考波。若物体要求从不止一个角度(以消除阴影),就需要将激光束分成好几束,一般采用分振幅法,因分振幅法能产生较均匀的照明,而且对光束的展宽要求小,既可以在分配前也可以在分配后展宽。 平面全息图分析 用非散射光记录的共线全息图上的条纹间隔与感光乳剂的厚度相比为较宽的。照明这张全息图的波前中的一条光线在通过全息图前只和一条记录条纹相互作用。因此全息图的响应近似于一个有聚焦特性的平面衍射光栅。加伯在分析这些特性时是把这样的全息图严格地当作二维的。用对二维模型分析的结果也很符合实验观察。 在应用利思与乌帕尼克首先采用的离轴技术所得到的全息图上,其条纹频率则超过共线全息图,超过了量正比于物光束与参考光束之间的夹角。条纹间隔的典型值可以考虑由两平面波的干涉得到。 正弦强度分布的周期d可以由下式决定: 2dsinθ=λ, θ为波法线与干涉条纹间的夹角,波长λ,条纹间隔d 式中当θ=15°,λ=5微米(绿光)时,则d=1微米。记录离轴全息图的感光乳剂的厚度通常为15微米,实际上,在这样的乳剂中记录的全息图已不能当作是二维的了。因此重要的是要记录住平面全息图的分析结果只能准确地应用于使用相当薄的介质所形成的全息图。 体积全息图衍射 基本的体积全息图对相干照明的响应可以用偶合波理论来描述。 假设有两个在yz平面传播的并具有单位振幅的平面波,其进入记录介质并进行干涉的情况,按折射定律,有 sin /sin =sin /sin =n n为记录介质的折射率; 及 分别表示两个波在空气中与z轴的夹角; 及 则为两个波在介质中与z轴的夹角。 布拉格定律可以用空气中的波长 ,全息片介质折射率 写成如下形式: 2dsinθ= / 体积全息图的特性由布拉格定律确定,因此对照明显示出选择响应。 二光全息学典型应用 高分辨率成像 当一张全息图用与制作全息图参考光束共轭的光束照明时,在理论上能再现没有像差没有畸变的物波,其投影实象的分辨率仅受全息图边界衍射的限制。由于分辨率将随全息图尺寸的增加而增加。由于全息图可以做的很大,因此可以指望在现场大到5×5厘米时空间频率高到1000线/毫米。显然此种情况下放大率为1,但1:1的高分辨率投影成像,在集成电路的光刻工艺中有重要的潜在应用。将光刻掩模精密成象在半导体薄片上的工作,目前是用接触印象法来完成的。但这方法很快就会使模板损坏。用投影方法将影象转移到薄片上是一理想的可供选择的方法,但要非常优良和非常昂贵的镜头才能使投影的掩模象达到要求的分辨率和视场。 当用相干光源照明制作全息图时,摄影乳剂的收缩,表面变形,非线性及洽谈噪声源的影响就更大了。它们可使图象产生斑纹,衬度降低和边缘模糊,这些缺陷又是用光刻法制作集成电路所不允许的。新的,更稳定的材料可能是这些问题的解答。 特征识别 由空间调制参考波形成的傅立叶变换全息图的许多特性,曾被范德鲁等人用于特征识别。他们采用全息法作成的空间滤波器完成了“匹配滤波”在特征识别中的应用。 匹配滤波与概念,形成与应用可由下图说明 当要把形成的空间滤波器作为特征识别时,在输入平面内z轴上方部分是一个由平面波透明的,在不透明背景上包含M个透明字符的透明片。我们将这一组字符阵列的透过率表示为 这里所有字符均围绕 点对称分布, 是阵列中的一个典型字符,其中心在 点。另外,在输入平面内 处,有一光强度为 δ 的明亮的点光源,并在空间频率面εη面上形成一张傅立叶变换全息图。这一全息图可以看作是t 与δ函数形成的平面波干涉的记录。但是当全息图完成识别功能时,仅由透过t的一小部分,即通过入射平面内的一个或几个字符的光所照明,我们将会看到,在输出平面上我们所关心的再现,是表示识别结果的一个明亮的象点。 信息储存与编码 全息图既可以存储二维信息也可以存储三维信息。信息可以是彩色的或者编码的,图象的或者字母数字的;可以存储在全息图的表面,或存储在整个体积中;可以为空间上分离的,或者重叠的;可以是永久记录或者是可以消象的。记录的内容可以是彼此无关的或者相互成对的;可以是可辨认的影象或似乎是无意义的图形。 现代光全息学的发展前景十分广阔,而其实用技术必然会实现普及,有识之士当携手共同研究以促进社会进步
激光加工属于无接触加工,它具有以下优点: 光点小,能量集中,热影响区小; 不接触加工工件,对工件无污染; 3不受电磁干扰,与电子束加工相比应用更方便; 4激光束易于聚焦、导向,便于自动化控制。 5范围广泛:几乎可对任何材料进行雕刻切割。6安全可靠:采用非接触式加工,不会对材料造成机械挤压或机械应力。7精确细致:加工精度可达到1mm8效果一致:保证同一批次的加工效果几乎完全一致。9高速快捷:可立即根据电脑输出的图样进行高速雕刻和切割,且激光切割的速度与线切割的速度相比要快很多。10成本低廉:不受加工数量的限制,对于小批量加工服务,激光加工更加便宜。11热变形小:激光加工的激光割缝细、速度快、能量集中,因此传到被切割材料上的热量小,引起材料的变形也非常小。12适合大件产品的加工:大件产品的模具制造费用很高,激光加工不需任何模具制造,而且激光加工完全避免材料冲剪时形成的塌边,可以大幅度地降低企业的生产成本提高产品的档次。
激光在信息技术领域的应用的论文题目是什么类型
在信息工程中,激光广泛应用于激光通信、激光信息储存、激光打印、激光复印、激光印刷、激光电视、激光大屏幕立体显示、证券核实与识别、指纹检验与核实、激光图像处理等方面。激光光盘可以用作电脑的大容量存储系统。由于光盘存储器比较便宜、耐用、信息量大,因而在电脑应用上已经普及。激光通信的信道容量大、传送路数多,它至少可以容纳几十亿个通信线路或者同时播送近一千万套电视节目,这是过去任何一种通信工具都不能达到的。未来光通信将是现代化城市内和城市间通信的主要手段。
对的 绝对顶起,找的好费劲。
!!题目要精确,不然过不了
激光在信息技术领域的应用的论文题目怎么写
激光发展史激光以全新的姿态问世已二十余年。然而,发明激光器的历程却鲜为人知,至于发明者如何从事艰难曲折的探索,就更少人问津了。其实,每一项重大发明,都是科学家们智慧的结晶,里面包涵着他们的汗水和心血。自然,激光器的发明也不例外。 说得准确些,对激光的研究,只是到了20世纪50年代末才出现一个崭新阶段。在此之前,人们只对无线电波和微波有较深研究。科学家们把无线电波波长缩短到十米以内,使得世界性的通讯成为可能,那是30年代的事情。后来,随着速调管和空穴磁控管的发明,科学家便对厘米波的性质进行研究。二次世界大战中,由于射频和光谱学的发展,辐射波和原子只间的联系又重新被强调。大战期间,科学家们发明并研制了雷达(战争对雷达的制造起了推动的作用)。从技术本身来说,雷达是电磁波向超短波、微波发展的产物。大战以后,科学家又开创了微波波谱学,目的是探索光谱的微波范围并把其推广到更短的波长。当时,哥仑比亚大学有一个由汤斯(CHTownes)领导的辐射实验小组,他们一直从事电磁方面以及毫米辐射波的研究。1951年,汤斯提出了微波激射器(Maser全称Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的概念。经过几年的努力,1954年汤斯和他的助手高顿(J Cordon)、蔡格(H Zeiger)发明了氨分子束微波激射器并使其正常运行。这为以后激光器的诞生奠定了基础。当时,汤斯希望微波激射器能产生波长为半毫米的微波,遗撼的是,激射器却输出波长为1。25cm的微波。微波激射器问世以后,科学家就希望能制造输出更短波长的激射器。汤斯认为可将微波推到红外区附近,甚至到可见光波段。1958年,肖洛(ALSchawlow)与汤斯合作,率先发表了在可见光频段工作的激射器的设计方案和理论计算。这又将激光研究推上了一个新阶段。 现在,人们都知道,产生激光要具备两个重要条件:一是粒子数反转;二是谐振腔。值得注意的是,自1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念以后,1940年前后就有人在研究气体放电实验中,观察到粒子反转现象。按当时的实验技术基础,就具备建立某种类型的激光器的条件。但为什么没能造出来呢?因为没有人,包括爱因斯坦本人没把受激辐射,粒子数反转,谐振腔联系在一起加以考虑。因而也把激光器的发明推迟了若干年。在研究激光器的过程中,应把引进谐振腔的功劳归于肖洛。肖洛长期从事光谱学研究。谐振腔的结构,就是从法——珀干涉仪那里得到启示的。正如肖洛自己所说:“我开始考虑光谐振器时,从两面彼此相向镜面的法——珀干涉仪结构着手研究,是很自然的。”实际上,干涉仪就是一种谐振器。肖洛在贝尔电话实验室的七年中,积累了大量数据,于1958年提出了有关激光的设想。几乎同时,许多实验室开始研究激光器的可能材料和方法,用固体作为工作物质的激光器的研究工作始于1958年。如肖洛所述:“我完全彻底地受到灌输,使我相信,可以在气体中做的任何事情,在固体中同样可以做,且在固体中做得更好些。因此,我开始探索、寻找固体激光器的材料…”的确,不到一年,在1959年9月召开的第一次国际量子电子会议上,肖洛提出了用红宝石作为激光的工作物质。不久,肖洛又具体地描述了激光器的结构:“固体微波激射器的结构较为简单,实质上,它有一棒(红宝石),它的一端可作全反射,另一端几乎全反射,侧面作光抽运。”遗撼的是,肖洛没有得到足够的光能量使粒子数反转,因而没获成功。可喜的是,科学家迈曼(THMaiman)巧妙地利用氙灯作光抽运,从而获得粒子数反转。于是,1960年6月,在Rochester大学,召开了一个有关光的相干性的会议,会议上,迈曼成功地操作了一台激光器。7月份,迈曼用红宝石制成的激光器被公布于众。至此,世界上第一台激光器宣告诞生。 激光具有单色性,相干性等一系列极好的特性。从诞生那天开始,人们就预言了它的美好前景。20多年来,人们制造了输出各种不同波长的激光器,甚至是可调激光器。大功率激光器的研制成功,又开拓了新的领域。1977年出现的自由电子激光器,机制则完全不同,它的工作物质是具有极高能量的自由电子,人们可以期望通过这种激光器,实现连续大功率输出,而且覆盖频率范围可向长短两个方向发展。 现在,激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域,它标志着新技术革命的发展。诚然,如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比,你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段,更令人激动的美好前景将要来到。 能发1954年制成了第一台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。1958年AL肖洛和CH汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围,并指出了产生激光的方法。1960年TH梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A贾文等人制成了氦氖激光器。1962年RN霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后,激光器的种类就越来越多。按工作介质分,激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器,其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束,激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分,有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种,最长的波长为微波波段的7毫米,最短波长为远紫外区的210埃,X射线波段的激光器也正在研究中。 除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同,装置的必不可少的组成部分包括激励(或抽运)、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔( 见光学谐振腔)3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的定向性和相干性。 激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系,有时也称为激光增益媒质,它们可以是固体(晶体、玻璃)、气体(原子气体、离子气体、分子气体)、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求,是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转,并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去;为此,要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。 激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同,可以采取不同的激励方式和激励装置,常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的,整个激励装置,通常是由气体放电光源(如氙灯、氪灯)和聚光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的,整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的,通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。 激光器的种类是很多的。下面,将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。 按工作物质分类 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类:①固体(晶体和玻璃)激光器,这类激光器所采用的工作物质,是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的;②气体激光器,它们所采用的工作物质是气体,并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同,而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等;③液体激光器,这类激光器所采用的工作物质主要包括两类,一类是有机荧光染料溶液,另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子(如Nd)起工作粒子作用,而无机化合物液体(如SeOCl)则起基质的作用;④半导体激光器,这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用,其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入),在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间,通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转,从而产生光的受激发射作用;⑤自由电子激光器,这是一种特殊类型的新型激光器,工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束,只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射,原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域,因此具有很诱人的前景。 按激励方式分类 ①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器,包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器,以及少数气体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电(直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入)方式进行激励,而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励,某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器,反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器,如核泵浦氦氩激光器等。 按运转方式分类 由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同,其运转方式和工作状态亦相应有所不同,从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器,其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出,可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行,以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器,均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应,因此多数需采取适当的冷却措施。②单次脉冲激光器,对这类激光器而言,工作物质的激励和相应的激光发射,从时间上来说均是一个单次脉冲过程,一般的固体激光器、液体激光器以及某些特殊的气体激光器,均采用此方式运转,此时器件的热效应可以忽略,故可以不采取特殊的冷却措施。③重复脉冲激光器,这类器件的特点是其输出为一系列的重复激光脉冲,为此,器件可相应以重复脉冲的方式激励,或以连续方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,通常亦要求对器件采取有效的冷却措施。④调激光器,这是专门指采用一定的 开关技术以获得较高输出功率的脉冲激光器,其工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使其产生激光振荡 (开关处于关闭状态),待粒子数积累到足够高的程度后,突然瞬时打开 开关,从而可在较短的时间内(例如10~10秒)形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出(见技术'" class=link>激光调 技术)。⑤锁模激光器,这是一类采用锁模技术的特殊类型激光器,其工作特点是由共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系,因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲(脉宽10~10秒)序列,若进一步采用特殊的快速光开关技术,还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲(见激光锁模技术)。⑥单模和稳频激光器,单模激光器是指在采用一定的限模技术后处于单横模或单纵模状态运转的激光器,稳频激光器是指采用一定的自动控制措施使激光器输出波长或频率稳定在一定精度范围内的特殊激光器件,在某些情况下,还可以制成既是单模运转又具有频率自动稳定控制能力的特种激光器件(见激光稳频技术)。⑦可调谐激光器,在一般情况下,激光器的输出波长是固定不变的,但采用特殊的调谐技术后,使得某些激光器的输出激光波长,可在一定的范围内连续可控地发生变化,这一类激光器称为可调谐激光器(见激光调谐技术)。 按输出波段范围分类 根据输出激光波长范围之不同,可将各类激光器区分为以下几种。①远红外激光器,输出波长范围处于25~1000微米之间, 某些分子气体激光器以及自由电子激光器的激光输出即落入这一区域。②中红外激光器,指输出激光波长处于中红外区(5~25微米)的激光器件,代表者为CO分子气体激光器(6微米)、 CO分子气体激光器(5~6微米)。③近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区(75~5微米)的激光器件,代表者为掺钕固体激光器(06微米)、CaAs半导体二极管激光器(约 8微米)和某些气体激光器等。④可见激光器,指输出激光波长处于可见光谱区(4000~7000埃或4~7微米)的一类激光器件,代表者为红宝石激光器 (6943埃)、 氦氖激光器(6328埃)、氩离子激光器(4880埃、5145埃)、氪离子激光器(4762埃、5208埃、5682埃、6471埃)以及一些可调谐染料激光器等。⑤近紫外激光器,其输出激光波长范围处于近紫外光谱区(2000~4000埃),代表者为氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)准分子激光器(3511埃、3531埃)、 氟化氪(KrF)准分子激光器(2490埃)以及某些可调谐染料激光器等⑥真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50~2000埃)代表者为(H)分子激光器 (1644~1098埃)、氙(Xe)准分子激光器(1730埃)等。⑦X射线激光器, 指输出波长处于X射线谱区(01~50埃)的激光器系统,目前软X 射线已研制成功,但仍处于探索阶段[编辑本段]激光器的发明 激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程,从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线(以至X射线和γ射线)的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。 激光器的诞生史大致可以分为几个阶段,其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。这一理论指出,处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用,将转变到低能态,并产生第二个光子,同第一个光子同时发射出来,这就是受激辐射。这种辐射输出的光获得了放大,而且是相干光,即如多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。 此后,量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深入的认识,微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到了更有力的证明,这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论,为激光器的产生进一步奠定了理论基础。20世纪40年代末,量子电子学诞生后,被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用,并研制出许多相应的器件。这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件。 如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能态的粒子数,就出现了粒子数的反转状态。那么只要有一个光子引发,就会迫使一个处于高能态的原子受激辐射出一个与之相同的光子,这两个光子又会引发其他原子受激辐射,这样就实现了光的放大;如果加上适当的谐振腔的反馈作用便形成光振荡,从而发射出激光。这就是激光器的工作原理。1951年,美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转,并获得了每秒50千赫的受激辐射。稍后,美国物理学家查尔斯·汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。 然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”,对于激光器到底能否研制成功,在当时还是很渺茫的。 但科学家的努力终究有了结果。1954年,前面提到的美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器,成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例。 汤斯等人研制的微波激射器只产生了25厘米波长的微波,功率很小。生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理,以产生新的性能优异的光源。1958年,汤斯与姐夫阿瑟·肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来,提出了采用开式谐振腔的关键性建议,并预防了激光的相干性、方向性、线宽和噪音等性质。同期,巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案。 此后,世界上许多实验室都被卷入了一场激烈的研制竞赛,看谁能成功制造并运转世界上第一台激光器。 1960年,美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里,勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子,从而产生一条相当集中的纤细红色光柱,当它射向某一点时,可使这一点达到比太阳还高的温度。 “梅曼设计”引起了科学界的震惊和怀疑,因为科学家们一直在注视和期待着的是氦氖激光器。 尽管梅曼是第一个将激光引入实用领域的科学家,但在法庭上,关于到底是谁发明了这项技术的争论,曾一度引起很大争议。竞争者之一就是“激光”(“受激辐射式光频放大器”的缩略词)一词的发明者戈登·古尔德。他在1957年攻读哥伦比亚大学博士学位时提出了这个词。与此同时,微波激射器的发明者汤斯与肖洛也发展了有关激光的概念。经法庭最终判决,汤斯因研究的书面工作早于古尔德9个月而成为胜者。不过梅曼的激光器的发明权却未受到动摇。 1960年12月,出生于伊朗的美国科学家贾万率人终于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。1962年,有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。1966年,科学家们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。此外,还有输出能量大、功率高,而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问世。 由于激光器具备的种种突出特点,因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面,并在许多领域引起了革命性的突破。比如,人们利用激光集中而极高的能量,可以对各种材料进行加工,能够做到在一个针头上钻200个孔;激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段,已在医疗、农业的实际应用上取得了良好效果;在通信领域,一条用激光柱传送信号的光导电缆,可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量;激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外,多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。 今后,随着人类对激光技术的进一步研究和发展,激光器的性能将进一步提升,成本将进一步降低,但是它的应用范围却还将继续扩大,并将发挥出越来越巨大的作用。
对的 绝对顶起,找的好费劲。
关于把光速减慢到比自行车还慢的技术
我正在写呢,晕,找不到
激光在信息技术领域的应用的论文题目有哪些
关于把光速减慢到比自行车还慢的技术
激光加工属于无接触加工,它具有以下优点: 光点小,能量集中,热影响区小; 不接触加工工件,对工件无污染; 3不受电磁干扰,与电子束加工相比应用更方便; 4激光束易于聚焦、导向,便于自动化控制。 5范围广泛:几乎可对任何材料进行雕刻切割。6安全可靠:采用非接触式加工,不会对材料造成机械挤压或机械应力。7精确细致:加工精度可达到1mm8效果一致:保证同一批次的加工效果几乎完全一致。9高速快捷:可立即根据电脑输出的图样进行高速雕刻和切割,且激光切割的速度与线切割的速度相比要快很多。10成本低廉:不受加工数量的限制,对于小批量加工服务,激光加工更加便宜。11热变形小:激光加工的激光割缝细、速度快、能量集中,因此传到被切割材料上的热量小,引起材料的变形也非常小。12适合大件产品的加工:大件产品的模具制造费用很高,激光加工不需任何模具制造,而且激光加工完全避免材料冲剪时形成的塌边,可以大幅度地降低企业的生产成本提高产品的档次。
4个激光技术的前沿应用
激光在信息技术领域的应用的论文题目怎么写啊
在信息工程中,激光广泛应用于激光通信、激光信息储存、激光打印、激光复印、激光印刷、激光电视、激光大屏幕立体显示、证券核实与识别、指纹检验与核实、激光图像处理等方面。激光光盘可以用作电脑的大容量存储系统。由于光盘存储器比较便宜、耐用、信息量大,因而在电脑应用上已经普及。激光通信的信道容量大、传送路数多,它至少可以容纳几十亿个通信线路或者同时播送近一千万套电视节目,这是过去任何一种通信工具都不能达到的。未来光通信将是现代化城市内和城市间通信的主要手段。
半导体激光器解析 半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明,使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器,60年代早期,很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面,以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯(Keyes)和奎斯特(Quist)报告了砷化镓材料的光发射现象,这引起通用电气研究实验室工程师哈尔(Hall)的极大兴趣,在会后回家的火车上他写下了有关数据。回到家后,哈尔立即制定了研制半导体激光器的计划,并与其他研究人员一道,经数周奋斗,他们的计划获得成功。像晶体二极管一样,半导体激光器也以材料的p-n结特性为基础,且外观亦与前者类似,因此,半导体激光器常被称为二极管激光器或激光二极管。早期的激光二极管有很多实际限制,例如,只能在77K低温下以微秒脉冲工作,过了8年多时间,才由贝尔实验室和列宁格勒(现在的圣彼得堡)约飞(Ioffe)物理研究所制造出能在室温下工作的连续器件。而足够可靠的半导体激光器则直到70年代中期才出现。半导体激光器体积非常小,最小的只有米粒那样大。工作波长依赖于激光材料,一般为6~55微米,由于多种应用的需要,更短波长的器件在发展中。据报导,以Ⅱ~Ⅳ价元素的化合物,如ZnSe为工作物质的激光器,低温下已得到46微米的输出,而波长50~51微米的室温连续器件输出功率已达10毫瓦以上。但迄今尚未实现商品化。光纤通信是半导体激光可预见的最重要的应用领域,一方面是世界范围的远距离海底光纤通信,另一方面则是各种地区网。后者包括高速计算机网、航空电子系统、卫生通讯网、高清晰度闭路电视网等。但就目前而言,激光唱机是这类器件的最大市场。其他应用包括高速打印、自由空间光通信、固体激光泵浦源、激光指示,及各种医疗应用等。晶体管利用一种称为半导体的材料的特殊性能。电流由运动的电子承载。普通的金属,如铜是电的好导体,因为它们的电子没有紧密的和原子核相连,很容易被一个正电荷吸引。其它的物体,例如橡胶,是绝缘体 --电的不良导体--因为它们的电子不能自由运动。半导体,正如它们的名字暗示的那样,处于两者之间,它们通常情况下象绝缘体,但是在某种条件下会导电。对半导体的早期研究集中在硅上,但硅本身不能发射激光。1948年贝尔实验室的William Schockley,Walter Brattain 和 John Bardeen 发明的晶体管。这一发明推动了对其它半导体裁的研究发展进程。它也为利用半导体中的发射激光奠定了概念性基础。1952年,德国西门子公司的 Heinrich Welker指出周期表第III和第V列之间的元素合成的半导体对电子装置有潜在的用途。其中之一,砷化镓或GaAs,它在寻找一种有效的通讯激光中扮演了重要角色。对砷化镓(GaAs)的研究涉及到三个方面的研究:高纯度晶体的叠层成长的研究,对缺陷和掺杂剂(对一种纯物质添加杂质,以改变其性能)的研究以及对热化合物稳定性的影响的分析。有了这些研究成果,通用电器,IBM和麻省理工大学林肯实验室的研究小组在1962年研制出砷化镓(GaAs)激光发生器。但是有一个老问题始终悬而未决:过热。使用单一半导体,(通常是GaAs)的激光发生器效率不是很高。它们仍需大量的电来激发激光作用,而在正常的室温下,这些电很快就使它们过热。只有脉冲操作才有可能避免过热(脉冲操作:电路或设备在能源以脉冲方式提供时的工作方式),可是通过这种工作方式不能通讯传输。科学家们尝试了各种方法来驱热一例如把激光发生器放在其它好的热导体材料上,但是都没成功。然后在 1963年,克罗拉多大学的Herbert Kroemer提出了一种不同的的方式--制造一个由半导体"三明治"组成的激光发生器,即把一个薄薄的活跃层嵌在两条材料不同的板之间。把激光作用限制在薄的活跃层里只需要很少的电流,并会使热输出量保吃持在可控范围之内。这样一种激光发生器不是只靠象把奶酪夹在两片面包那样,简单地塞进一个活跃层就能制造出来的。半导体晶体中的原子以点阵的方式排列,由电子组成化学键。要想制造出一个在两个原子之间有必要电子键连接的多层半导体,这个装置必须是由一元半导体单元组成,我们称之为多层晶体。 1967年,贝尔实验室的研究员Morton Panish 和 Izuo Hayashi 提出了用GaAs的修改型--即其中几个铝原子代替一些镓,一种称为"掺杂"的过程-- 来创造一种合适的多层晶体的可能性的建议。这种修改型的化合物,AlGaAs, 的原子间隔和GaAs相差不到1000分之一。研究人员提出,把 AlGaAs种植在GaAs 薄层的任何一边,它都会把所有的激光作用限制在GaAs层内。在他们面前,还要有几年的工作,但是通向"不间断状态" 激光发生器-在室温下仍能持续工作的微型半导体装置-的大门已经敞开了。还有一个障碍:怎样发射跨过长距离的光信号。长波无线电波可以很容易穿透浓雾和大雨,在空气中自由传播,但是短波激光会被空气中的水蒸气和其它颗粒反射回来,以至于不是被分散就是被阻挡住。一个多雾的天气会使激光通讯联络终断,因此光需要一个类似于电话线的导管。
对的 绝对顶起,找的好费劲。