激光原理与应用论文题目

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乖乖邓子

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激光的高亮度、高相干性和高准直性，提高了测量的精度（已达纳米量级），提高了测量的层次，促进了测量智能化的进程。1 地壳应变的激光干涉调制法测量采用高灵敏度的测量手段监测地壳应变，对地震、滑坡等自然灾害的早期预报具有重要意义。若采用激光干涉并结合图像调制和相位检测技术，可使地壳应变的测量灵敏度，较之传统石英伸缩仪高出若干个数量级。由构造和非构造营力引起的各种重大自然灾害，一般说来具有地壳应变反常前兆。采用高灵敏度的测量仪器，精确监测地壳应变情况，是捕捉自然灾害前兆进行早期预报的重要手段。目前国内外已观测到的地震时较高频率的断层活动所引起的应变阶，大约只有10-8～10-9量级，而震前所引起的应变阶则更小。作为震前监测与预报，则要求仪器具有更高的灵敏度。由国家地震局与比利时皇家天文台合作研制的石英伸缩仪，是我国20世纪90年代采用的仪器中最好的，其最高灵敏度也只有10-9～10-10量级。因此，长期以来，国内外学者一直致力于更新地壳应变测量方法的研究。采用激光干涉的方法测量微小位移，被广泛应用于许多领域。尤其是在引力波探测方面，目前已能探测到10 -14 cm的微小位移。如将这一技术应用到地壳应变测量，可使现有的灵敏度提高若干个数量级，它不仅能为地球物理理论提供精确的实验数据，更重要的是可直接用于对地震和水库大坝滑坡的早期监测预报。2 利用原子干涉仪测量重力加速度20世纪90年代，美籍华裔物理学家、1997年诺贝尔物理学奖获得者、美国斯坦福大学朱棣文教授领导的小组，根据原子干涉原理，分辨率达到Δg/g=10-10，成功地测定了地球的重力加速度，可以测出1×10-8m/s2的重力加速度变化情况。根据原子干涉原理，测定重力加速度的装置，用激光减速和冷却的原子束制作的干涉仪来测定加速度将是合适的。高精度重力仪可在一个固定台站或几个固定台站上观测幅度很小的非潮汐重力随时间的变化情况，或者在特殊的地区或几个剖面上每隔一定时间进行观测，其结果可能反映与地壳运动、地球深部物质的运动有关的现象。将来，原子重力仪也许有可能取代超导重力仪，在勘查地球物理和环境地球物理方面发挥作用。例如，圈定油田范围和油田开发的监测，以及地面沉降的监测等。3 激光水下成像技术激光水下成像是利用激光和成像设备，进行水下目标成像的技术。该技术基于蓝绿激光处于水中的传输“窗口”，通过激光器发射脉冲激光或连续激光，测量由水下目标反射回来的反射源信息，达到对目标的位置、形状和特性的了解。理论上，激光水下成像的距离可达上百米，目前在海水中的垂直成像（或水平、倾斜）的实际有效距离可以达到30 m。激光水下成像技术除应用于军事的目的外，在水下环境监测、水下走私监视、海底地貌与地质调查、水下工程检修与安装、石油勘探钻井定位、海洋生物研究等领域都具有重要的实用价值。激光是一种光源亮度高、方向性好、单色性强的相干光源，可以大大提高水下能见度。但是，激光在水中传播时，后向散射效应随着距离的增大而增强。若超过某一距离，由于散射光的积累效应，散射光残留于接受器件的光阴极，有用的信号被散射光所淹没，将影响识别目标。因此，有效地克服后向散射是激光水下成像技术必须解决的关键问题。（1）距离选通技术的原理距离选通技术是利用激光高能量、高方向性和窄脉冲宽度的特点。其工作原理是：激光器发射很强的光脉冲，通过透镜射向观测区，到达目标后被反射回来进入光学接收系统。当激光脉冲处于往返途中的时间内，水下激光探测系统的接收器选通门或光闸关闭；当反射光到达接收机一瞬间，选通门开启，使目标反射信号进入图像增强器被放大，并由显示系统显示图像，因而从时间上把后向散射分开去除。距离选通技术可消除大部分后向散射光的影响，在观察远距离水下目标时，可以通过增加激光功率和改进激光信号接收器的灵敏度，达到提高目标的分辨率和图像质量。而且，可在不同的时间进行曝光或用多个CCD同时摄像，获取水下不同深度的图像信息。距离选通技术要求激光器具有窄的脉冲宽度，以便更好地将脉冲信号同后向散射分开；选通开关的选通宽度应尽可能接近激光脉宽，以保证仅使目标反射光全部进入接收器，从而提高信噪比。（2）视场扫描技术视场扫描技术是充分利用激光的高方向性特点，把激光器与接收机设置在2个间距一定距离的地方，使照明光束扫描线与接收机视线在被观察区域相交成一定角度。用激光器发射连续的极窄的激光束扫描目标，目标反射光连续返回并在显像管上显示目标图像，这样使后向散射光尽可能少地进入接收机中，即从空间上将目标反射光与整个视场的后向散射光分离开来。视场扫描技术的关键是实现扫描光束与接收视线的同步。实际系统中大多使用的是机械同步方式。该同步扫描机构的特点是：把2个反射镜刚性地安装在同一马达转轴的两端，一端反射镜用于激光束扫描，另一端反射镜将扫描景物的反射光折转到接收器中。由于2个反射镜由同一马达转轴驱动，所以能保持两者同步。这种机械同步扫描机构紧凑，只要装调准确，同步精度就高。（3）激光水下成像系统激光水下成像系统由计算机控制台、激光发射器、延迟发生器（或同步装置）、图像传感器、视频记录仪或显示器及其控制板卡组成。其中核心部分是光发射器和光接收器。光接收部分一般采用CCD（或ICCD）进行成像。当用距离选通技术进行成像时，光发射系统多采用倍频Nd：YAG激光器发射脉冲激光；当用同步扫描技术进行成像时，发射系统多采用氩离子激光器发射连续激光。激光水下成像系统的接收机要求具有高的空间分辨率和量子效率，噪声低，孔径大，有足够的增益动态范围；激光器应满足激光工作波长与海水的透射“窗口”相匹配的基本要求。下面分别介绍几种典型的激光水下成像系统及其应用能力。加拿大LUCIE激光水下成像系统该系统是加拿大瓦尔卡捷国防研究院研制的。它使用二极管泵浦的Nd：YAG激光器，经KDP晶体倍频（倍频效率60%）后输出波长为532μm；脉冲重复率2 kHz，脉冲宽度8 ns，平均输出功率80 mW；水中光束发散度60 mrad。光接收采用二级微通道板增强的级联式CCD摄像机，增益范围在500～1×106之间可变，CCD的阈值灵敏度1×10-7lx，有效像素为个数488×380，每个像素尺寸为12μm×18μm。工作时，激光器、摄像机、计算机和控制电子装置分别装在3个充满氮气的直径为30 cm、长60 cm的圆筒内。采用选通方式工作，可在深度为200 m的海下工作，通过视频电缆（视频宽度为7 MHz）把图像传到舰船上。美国SM2000激光水下成像系统该系统是美国西屋电气公司研制的。光源是氩离子气体激光器，输出4880μm和5145μm的连续激光，功率为5 W。SM2000系统的激光器、扫描器和接收机装在同一耐压圆筒内，尺寸长75 m，直径279 m；显示和控制台在船上。采用同步扫描方式工作，角扫描范围15°～17°可变，摄像的前进速度为5～6节。该系统进行了多次的海下试验，其最大的工作深度为1 524 m，试验时摄取了多幅海底飞机残骸的照片。华中科技大学水下激光成像系统水下激光成像系统（昌彦君博士的），在船池进行了距离选通方式的激光水下成像实验。系统使用的光源是闪光灯泵浦的Nd：YAG脉冲激光器，波长为064 μm，经倍频后为532 μm，处于水的透射“窗口”，经Q开关产生短脉冲；输出波长为532 nm、脉宽5～10 ns、峰值功率2 MW的脉冲激光；重复频率为100 Hz；激光模式为偏振、低阶模。接收机为ANDOR公司的像增强型的CCD（ICCD），其有效像素为578×385，每个像素为22μm2，A／D转换频率最大为1 MHz；像增强阴极直径18 mm，可对180 nm～850 nm波长进行工作，有10种增益强度选择，最大为3800 ns；最小门控时间为8 ns；在选通与非选通两种方式下都可工作。多功能输入输出盒用来辅助控制卡输出需要的控制信号，对各仪器之间的信号传输做出相应的转换。延迟发生器用来保持脉冲激光器与图像信号接收器（ICCD）之间的同步，以达到选通的目的。

167 评论 2小时前发布

小东家1985

1激光原理与技术作者:阎吉祥出版社:高等教育出版社内容包括激光基本原理、谐振腔理论、激光器的振荡特性、典型激光器、半导体激光器、激光调制技术、调Q与锁模技术、频率变换等七章。 2激光原理学习指导作者:高以智出版社：国防工业全书共分六章：激光的基本原理；开放式光腔与高斯光束；电磁场和物质的共振相互作用；激光振荡特性；激光放大特性；激光器特性的控制与改善。每章配有内容提要、思考题、例题和习题。部分习题给出不同程度的解题提示。书后附有习题的参考答案。 3激光原理作者:周炳琨高以智陈倜嵘出版社：国防工业出版社内容包括激光器的光谐振腔理论、速率方程理论和半经典理论；对典型激光器、激光放大器及改善与控制激光特性的若干技术也作了简要介绍。 4激光原理及应用作者：魏彪,盛新志出版社：重庆大学出版社内容包括：绪论，光和物质的近共振相互作用，速率方程理论，连续激光器的工作特性，光学谐振腔理论，高斯光束，典型激光器，激光的应用等。书中每章还配有思考与练习题，书末有附录和参考文献。 5激光原理作者王青圃出版社山东大学

167 评论 4小时前发布

乐儿公主888

你好，不好意思，这个我不会哦

131 评论 4小时前发布

薛苏一世

激光是一种光，与其他自然光一样，是由原子(分子或离子等)跃迁产生的。但它与普通光不同是激光仅在最初极短的时间内依赖于自发辐射，此后的过程完全由激辐射决定，因此激光具有非常纯正的颜色，几乎无发散的方向性、极高的发光强度和高相干性。激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。在计算机的控制下，通过脉冲使激光器放电，从而输出受控的重复高频率的脉冲激光，形成一定频率，一定脉宽的光束，该脉冲激光束经过光路传导及反射并通过聚焦透镜组聚焦在加工物体的表面上，形成一个个细微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬间高温熔化或气化被加工材料。每一个高能量的激光脉冲瞬间就把物体表面溅射出一个细小的孔，在计算机控制下，激光加工头与被加工材料按预先绘好的图形进行连续相对运动打点，这样就会把物体加工成想要的形状。切缝时的工艺参数(切割速度，激光器功率，气体压力等)及运动轨迹均由数控系统控制，割缝处的熔渣被一定压力的辅助气体吹除。

312 评论 11小时前发布

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