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1、摘要激光是20世纪人类的重大科学发明之一，它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词，意思是通过受激发射光扩大。，它对人类的社会生活产生了广泛而深刻的影响。激光技术在短短几十年内就推广应用到现代工业、农业、医学、通信、国防、和科学技术的各个方面与本身的点是分不开的。作为高科技的研究成果，它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且已经在人类生产和生活的许多方面得到了大量的应用，与激光相关的产业已经在全球形成了超过千亿美元的年产值。关键词：激光 重大科学
2、激光技术 高科技AbstractLASER is the 20th century one of the great scientific human invention, its English name LASER transliteration, is taken from English Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation every word of the first letters of the abbreviations, means Light Amplification by Stimulated E
3、mission of Radiation. , it to human social life produces an extensive and profound influence. Laser technology in a few decades is applied to the modern industry, agriculture, medicine, communications, national defense, and science and technology of various aspects of the point with itself is not di
4、vided. As a high-tech research, it not only widely used in science and technology research each frontier fields, and has been in the human production and many areas of life get a lot of application, and laser related industry has been formed in the global $billions more than annual output.Key words:
5、 laser great scientific laser technology high-tech目录一、简介1二、激光产生2三、激光的特点33.1定向发光33.2亮度极高33.3颜色极纯33.4能量密度极大3四、激光在各个领域中的应用44.1激光在精密测量中得应用44.1.1激光干涉测长44.1.2激光测距44.1.3光衍射测量54.1.4光多普勒测速54.2激光在医学中得应用64.2.1光在眼科中的应用64.2.2光在皮肤及整形外科领域中得应用64.2.3光在泌尿外科中的应用64.2.4光在耳鼻喉科的应用74.3激光在信息技术中得应用74.3.1激光存储74.3.2激光全信息三维显示74
6、.3.3激光打印机84.3.4激光扫描84.4激光在工业领域中的应用84.5激光在国防科技领域中的应用84.5.1激光雷达84.5.2激光制导94.5.3激光陀螺9五、总结11参考文献12一、简介激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度为太阳光的100亿倍。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1960 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得
7、了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。该项目在华中科技大学武汉光电国家实验室和武汉东湖中国光谷得到充分体现，也在军事上起到重大作用。 激光器也称为“光激射器”或“莱塞”。利用受激辐射原理使光在某些受激发的工作物质中放大或发射的器件。用电学、光学及其他方法对工作物质进行激励，使其中一部分粒子激发到能量较高的状态中去，当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时，由于受激辐射作用，该工作物质就能对某一定波长的光辐射产生放大作用，也就是当这种波长的光辐射通过工作物质时，就会射出强度被放大而又与入射光波位
8、相一致、频率一致、方向一致的光辐射，这种情况便称为光放大。二、激光产生光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。 微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的。（1）受激吸收（简称吸收） 处于较低能级的粒子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。 （2）自发辐射 粒子受到激发而进入的高能态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，既使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从
9、高能级（E2）向低能级（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率 =（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。众多原子以自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态、传播方向上的一致，是物理上所说的非相干光。 （3）受激辐射、激光 1917年爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。 可以设想，如果大量原子处在高能级E2上，当有一个频率 =（E
10、2-E1）/h的光子入射，从而激励E2上的原子产生受激辐射，得到两个特征完全相同的光子，这两个光子再激励E2能级上原子，又使其产生受激辐射，可得到四个特相同的光子，这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。征相同的光子，这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。 三、激光的特点3.1定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.
11、001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。 3.2亮度极高 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定
12、向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。 3.3颜色极纯 光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氪灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氪灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单
13、色性越好。 激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到210-9纳米，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。 3.4能量密度极大光子的能量是用E=h来计算的，其中h为普朗克常量，为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846*10(14)Hz到7.895*10(14)Hz.激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一个点），短时间里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。四、激光在各个领域中的应用4.1激光在精密测量中得应用4.1.1激
14、光干涉测长激光干涉测长利用光波干涉原理进行长度计量的技术。这一技术大都是非接触测量，具有很高的侧量灵敏度和精度。光的波动特性，用光波干涉方法能最直观地显现，作为长度计量标准的激光波长，也只有用光波干涉方法才能传到实物标准上。20世纪印年代以来，随着激光的出现、隔展条件的改善和电子与计算机技术的成熟，干涉计量技术得到迅速发展。在干涉计量中，干涉仪以干涉条纹来反映被测件的信息。干涉仪将光分成两路或多路，干涉条纹是两路光光程差相同点连成的轨迹。若把被测件放人干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差将随着被测件的位置与形状而变，干涉条纹也随之变化，测量出干涉条纹的变化量，便可直接或间接获得被测信息。干涉仪应
15、用十分广泛，可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化、振动等的测量。计量中常用的干涉仪有迈克耳孙干涉仪、菲索干涉仪、泰曼一格林干涉仪等。20世纪70年代以后，抗环境干扰的外差干涉仪(交流干涉仪，如双频激光干涉仪)，发展迅速。近年来，光纤干涉仪的出现使干涉仪结构更加简单、紧凑，性能也更加稳定。干涉计量技术的发展趋势是小型化、智能化和使用方便。4.1.2激光测距激光测量距离的技术出现于20世纪60年代中期，在航空、航天工程中得到了成功的应用。激光测距的原理是：从地面测量站向目标发射一束激光，经过目标上的反射器反射后，由测量站的接收设备接收，测出激光往返的时间间隔，从而推算出目标的距离。激光测
16、距可分为脉冲测距和连续波相位测距两种。前者测量光脉冲在待测距离上往返传播的时间间隔；后者测量光束上调制信号在待测距离上往返传播时所发生的相位变化，间接测量时间间隔，得到目标距离。 激光测距仪由发射、接收、控制、数据处理、记录和显示装置以及跟踪架等组成。发射装置包括激光器、发射电路和发射望远镜。它能产生大功率窄激光脉冲或调制的连续波激光束，经发射望远镜射向空中目标。 脉冲激光测距仪多采用红宝石、掺钕钇铝石榴石等大功率固体激光器。连续波相位测距仪采用二氧化碳、氦-氖、氩离子等单色性和相干性好、频率和输出幅度很稳定的气体激光器。发射望远镜为伽利略望远镜，其作用是准直激光束，使其以很小的发射角射向目标
17、。接收装置包括接收望远镜、光电检测器和接收电路。接收望远镜一般采用卡赛格伦式望远镜，以增大接收能量，限制视场角，减小噪声，从而提高接收灵敏度和信噪比。光电检测器采用光电倍增管、硅光电二极管或雪崩光电二极管，把光信号变成电信号，由接收电路将其放大处理。 测量距离时，在飞行器上安装合作目标，即一种光学四面体棱镜阵，称角反射器阵,用以增大反射能量,并使反射光沿着与入射光平行的方向反射回测距仪，从而可以增大测量距离。对导弹、卫星等运动目标测距，必须有精密的万向跟踪架,使窄激光束对准和射中目标,并接收到回波。将激光测距仪加装在电影经纬仪和人造卫星跟踪摄影机上，既测距又测角，便可实现单台定位。 激光测距仪
18、的优点是测距精度高，抗干扰性强，作用距离远，设备结构简单，操作方便。测量导弹用的脉冲激光测距仪测距精度在1米以内,测量距离达几百公里；人造卫星测距仪测量距离达几千公里到几万公里，精度达几厘米；相位测距仪测量距离达几十至上百公里，精度也达几厘米。4.1.3光衍射测量衍射是波在传播途中遇到障碍物而偏离传播的现象。由于光的波长较短，只有当光通过很小的孔或狭缝，以及很小的屏或细丝时，才能明显地察觉到衍射现象。因此反过来，当观察到明显的衍射现象时，产生衍射的物体是很小的。这就告诉人们，衍射现象可以用作精密测量。但是观察到明显的衍射现象需要一个基本条件，即高度的相干性。用普通光源只能在条件很好的实验室中才
19、能观察到可供测量的衍射图象。激光发明后高度的相干性变得很容易获得，因此衍射测量变成一种普通的可用于生产现场的精密测量手段。激光衍射测量方法同时具有非接触、稳定性好、自动化程度及精度高等优点，因而被广泛应用。4.1.4光多普勒测速由于激光多普勒测速的许多优点，所以自从1964年第一次利用激光多普勒效应进行流体速度的测量以来, 人们对于这一领域进行了广泛而细致的研究，它的应用范围正在不断地扩大着。首先它广泛地应用于空气动力学和流体力学，用来测最风洞、水筒、水工模型，射流元件等各场合中流体的流场分布和有关的物理参量，它也适用于边界层流体的测量和二相流的测量，近来，已能测量亚音速、超音速喷气流的速度,
20、 所以被用来研究喷气过程、燃烧过程，为燃气轮机、气缸、锅炉、原子能反应堆等方面的设计研究提供了实验数据和测试结果。1980年10月，上海市激光技术研究所与原子核研究所, 七二八工程设计院协作，用所研制的激光多普勒测速仪精确地测量了原子能核电站核堆燃料组件实体模型水路上的速度分布。这些棒束之间宽仅3.3毫米、长达20毫米，在激光多普勒测速技术出现之前，没有一种工具能测量这种模型棒束之间的水速分布, 其原因是棒束间距离仅3.3 毫米，传统的测速仪器如毕脱管不仅难以放入和移动， 而且由于它占有的空间太大，几乎堵塞被测流道。在这种场合，激光多普勒测速技术显示了它独特的优点，一般45分钟就可测出由75个
21、点组成的一条线上的流速分布。这次测试共测量了27根流速分布曲线，在2000多个测点上取得了有用数据20000多个，为核电站燃料组件的设计提供了实验依据。以往，锅炉水模中的流速场也是无法测试的，一般只能用注入示踪带色液体来观察流型，这种方法既不能判别锅炉各部位的真实流动状态又不能确切测定流速。 近来，上海市激光技术研究所与上海锅炉厂协作，用激光多普勒测速装置，成功地测t了锅炉水模中的流速分布状况，为锅炉设计提供了实验验证和测试数据。用这一技术还可测t 许多固体或粉状物的运动速度，如用来测量金属板材（或皮革、纸张等）的移动速度、气流纺纱的速度、煤粉的输送速度和某些纤维的拉制速度等，也可能为某些低速
22、的精密回转台转速测量提供可能性。激光多普勒测速技术也渗入了不少边缘学科，用它可以测量血管中的血流速度，从鱼尾巴、兔耳朵、狗肠衣膜、直至人眼视网膜，都有它的用武之地，也有人用它测量速度极低的电泳迁移率。结合其他技术，还可以扩大测速仪的用途，同时测量浓度，或者振动等其他物理参量。现在，激光多普勒测速技术已逐渐在国民经济各部门得到实际应用，并取到了良好的效果。这一技术本身也正在不断地深入发展，以适应迅猛发展的科学研究与生产的需要。4.2激光在医学中得应用4.2.1光在眼科中的应用眼睛是接收光信号产生图象的器官，因此不论测定、诊断或治疗哪一种情况下，光（激光）所起的作用都是非常重要的。治疗眼底疾病的激
23、光治疗仪很早已用于临床。在网膜炎和眼底出血等有失明危险的疾病的治疗中，激光治疗显示了很大的优势。近来用激光进行近视矫正治疗也非常受到重视。（1）眼底治疗通常人们看到的是物体通过角膜和晶状体在角膜上所成的倒像，并由视神经读出。入射激光在网膜上聚光为点状，可利用这种原理在眼底的疾病部位上照射激光，加热被剥离的网膜组织，使其黏结或进行止血。（2）近视眼治疗治疗近视是利用烧蚀作用对角膜表面进行紧密加工，控制折射状态的过程。眼睛对光的折射由角膜与晶状体完成，因为晶状体与前房和玻璃体相邻，三者折射率接近，因此折射作用不大。而角膜的一侧与大气接触，二者折射率相差较大，因此折射率作用大，因而只对角膜手术就能有
24、效地校正近视。目前近视矫正有对角膜表面进行二维去除手术使其曲率半径增大PRK方法和将角膜表面辐射状切开的PK方法两种，以副作用小的PRK方法为主流。4.2.2光在皮肤及整形外科领域中得应用皮肤科及整形外科领域主要是利用激光的选择性吸收原理，针对不同的色素性病变组织，只要选择合适的激光能量、照射时间、功率密度等参数都可以使病变组织达到有效地治疗效果。激光在皮肤科的应用目前的焦点集中在色素性病变、血管性病变等。4.2.3光在泌尿外科中的应用早良性前列腺增生（Benign prostatic hypertrophy, BPH）是一种仅在老年男性中普遍发生，以进行性排尿困难为特征的疾病，其发病率随年龄
25、的增长而明显上升。在早期，国内广东肇庆市第一医院用常规手术刀显露增大的前列腺后，用500800W/cm2CO2激光对前列腺组织逐层进行汽化或切割，也可作部分切除，以解除腺体对后尿道的压迫为主。治疗21例均获成功，术后拔除保留12天的导尿管，排尿通畅，尿线粗，未见并发症。随访1年，未见复发。一般认为此种方法失血少，手术时间短，感染率低，恢复快。对一些年老体弱，或合并有心、脑、肾疾患者也能接受。有的作者报道开放性前列腺手术，自始至终以Nd：YAG激光逐层进行切割分离，暴露前列腺体后切除。此方法的优点在于从切开皮肤后的手术过程中出血很少，当然术后伤口的愈合时间长短不同，一般比常规手术刀手术愈合晚3天
26、，而长的晚5天。这主要与手术时使用的激光功率大有关，以后经调整选择适用的激光功率以15W25W最佳，在手术时切口无明显组织变化，与常用手术刀切开组织时变化无差别，或切口仅有轻微变色，如切口组织发白时，均系功率过大。在国内天津激光医院主要经膀胱镜进行激光前列腺切除术，这种方法相对比较安全而有效，术后的出血量不多，治疗时间短。近来又发明了在B型超声监测下或CT监测下，用穿刺方法直接进入前列腺体内,再经穿刺针导入Nd：YAG石英光纤、输出约60W激光汽化前列腺。这种方法的优点在于治疗创伤轻微，安全而疗效好，经过对前列腺汽化治疗后，很快解除压迫症状，排尿通畅。前列腺体内汽化法还可在膀胱镜下找准位置，经
27、尿道穿入腺体内汽化。4.2.4光在耳鼻喉科的应用1965年Stahle试用巨脉冲红宝石激光照射鸽的内耳，Goldman等通过石英棒和纤维光学装置对乳突进行钻孔，1967年以后逐步开始研究在耳鼻喉科的应用激光。目前，激光在耳鼻喉科领域的研究，主要包括两个方面：内耳耳蜗方面的显微外科和气管激光手术。热力效应能够进行的治疗包括以下一些方面：激光治疗慢性肥大性鼻炎、激光治疗鼻出血、氦氖激光在耳鼻喉科的应用、耳鼻喉科中的激光手术、扁桃体激光切除术、激光气化和切除耳鼻咽喉部血管瘤、上颌窦根治术和耳道内乳突根治术、激光切除耳鼻咽喉部乳头状瘤等。4.3激光在信息技术中得应用4.3.1激光存储激光存储是利用材料
28、的某种性质对光敏感。带有信息的光照射材料时，该性质发生改变，且能够在材料中记录这种改变，这就实现了光信息的存储。 光存储的分类有很多种，如按数据存取方式可分为光打点式存储和页面并行存储；按存储介质的厚度可分为二维存储和三维存储；按鉴别存储数据的方式可分为位置选择存储和频率选择存储等等。激光存储特点：(1)数据存储密度高、容量大。 (2)寿命长。(3)非接触式读/写和擦。 (4)信息位价格低。 4.3.2激光全信息三维显示自20世纪60年代以来，全息三维显示技术因有广泛的应用前景而备受关注。人们已经设想发展全息显微术、全息X射线显微镜、全息电影、全息电视，乃至于立体艺术广告等诱人的技术。当前，从
29、市场应用和需求的角度来看，它的研究和发展方向主要包括以下五个方面：（1）防伪新技术中的全息显示。（2）大面积显示全息图和全息显示一体化产品的研制。（3）干涉计量用全息彩虹相机的研究。（4）全息立体显示屏幕的研究。（5）数字全息三维显示技术及其应用的研究。目前，作为高科技的全息三维显示技术在检测、计量、防伪、文字图像、信息、设计、商品展示、医学诊断、装饰装潢等领域得到了越来越多的应用，它所带来的经济效益和社会效益越来越受到人们的重视，一些发达国家还兴起了全息三维显示产业，并且正在形成日益广阔的市场，它的应用前景是非常可观的。4.3.3激光打印机激光技术出现于60年代，真正投入实际应用始于70年代
30、初期。最早的激光发射器是充有氦-氖（He-Ne）气体的电子激光管，体积很大，因此在实际应用中受到了很大限制。70年代末期，半导体技术趋向成熟。半导体激光器随之诞生，高灵敏度的感光材料也不断发现，加上激光控制技术的发展，激光技术迅速成熟，并进入了实际应用领域。以美国、日本为代表的科研人员，在静电复印机的基础上，结合了激光技术与计算机技术，相继研制出半导体激光打印机。这种类型打印机的打印质量好、速度快、无噪音，所以很快得到了广泛应用。90年代初，美国惠普公司和日本佳能公司生产的激光打印机，打印速度可达到每分钟8页，打印精度为600DPI。其中惠普公司的分辨率增强技术（Resolution Enha
31、ncement Techno1ogy）及PCL打印机语言，已成为世界标准。激光打印机按其打印输出速度可分为三类：即低速激光打印机(每分钟输出1030页)；中速激光打印机(每分钟输出40120页)；高速激光打印机(每分钟输出130300页)。现在激光打印机仍以惠普、佳能、爱普生占据主要市场，此外，还有利盟(Lexmark)、施乐、松下、理光等系列。近年来我国的联想公司和方正公司也相继生产出了适用的激光打印机，并也占据了一些市场份额。4.3.4激光扫描计算机技术的不断进步和日益普及同时促进激光扫描技术的发展，它广泛地应用于硬制板曝光、激光打印机、图像失真、图像处理、激光照排、制作微缩胶片、扫描光栅
32、谱仪、红外探测仪、激光扫描显微镜、激光标记机、尺寸检测仪、条形码扫描仪等仪器中。4.4激光在工业领域中的应用激光在工业领域具有极其广泛地应用，如电子学与电气工程领域，可利用激光进行超微型焊接、电路掩模制备、高压电流测量，计算机数据传输和存储等；土木工程与机械工程领域，可利用激光进行准直、测量、精密测长、测速、应变测量、非破坏性检验、应力测量、测速及振动分析等；金属制造领域，利用激光进行超微型焊接、打孔、材料去除、切割金属板、金属板材焊接及表面处理等；非金属制造领域，可利用激光进行纸板工业胶合板模具的打孔和切割、合成橡胶穿孔、钻石拉丝模穿孔、纺织品切割、玻璃的切割和焊接、塑料的切割和焊接、切纸及
33、表面处理等。其中利用激光进行精密测量和材料加工是目前最为重要和广泛地应用。4.5激光在国防科技领域中的应用4.5.1激光雷达激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。激光问世后的第二年，即1961年，科学家就提出了激光雷达的设想，并开展了研究工作。40年来，激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始，逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术，陆续开发出不同用途的激光雷达，使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。激光雷达之所以受到关注，是因为其具有一系列独特的优点：具有极高的角分辨率、具有极高的距离分辨率、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强、比
34、微波雷达的体积和重量小等。但是，激光雷达的技术难度很高，至今尚未成熟，而且在恶劣天气时性能下降，使其应用受到一定的限制。激光雷达仍是一项发展中的技术，有的激光雷达系统已经实用，但许多激光雷达系统仍在研制或探索之中。激光雷达类别可以从不同的角度来划分。若按用途和功能划分，则有精密跟踪激光雷达、制导激光雷达、火控激光雷达、气象激光雷达、侦毒激光雷达、水下激光雷达；若按工作体制划分，则有单脉冲、连续波、调频脉冲压缩、调频连续波、调幅连续波、脉冲多普勒等体制的激光雷达。4.5.2激光制导所谓激光制导技术，就是利用激光跟踪、测量和传输的手段控制和导引导弹飞向目标的技术。激光器发出照射目标的激光波束，激光
35、接收装置接收目标反射的光波，经光电转换和信息处理，得出目标的位置参数信号，再经信号变换用以跟踪目标和控制导弹的飞行。有的激光制导系统还用激光传输控制导弹的指令。激光制导分为激光驾束制导和激光寻的制导两种方式:（1）激光驾束制导 以瞄准线作为坐标基线，将激光束在垂直平面内进行空间位置编码发射，弹上的寻的器接收激光信息并编码，测出导弹偏离瞄准线的方向和大小，形成控制信号，控制导弹沿瞄准线飞行，直至击中目标。（2）激光寻的制导 由弹外或弹上的激光束照射在目标上，弹上的激光寻的器利用目标漫反射的激光，实现对目标的跟踪和控制导弹。按激光光源所在位置，激光寻的制导分为被动寻的、主动寻的和半主动寻的三种方式
36、。如果寻的头所探测的是目标本身的辐射，或目标对自然界存在的某种辐射的反射，则称系统为被动寻的式制导导弹。如果信号源不是目标本身，而是装在导弹上的目标照射器或目标指示器，则属于主动寻的式制导。如果辐射源既不是目标本身，也不是安装在导弹上的目标指示器，而是另外的可见光、红外或无线电波源，导弹上的纯被动传感器接收由目标反射的信号，从而实现对目标的跟踪，则称为半主动寻的式制导。迄今为止，只有照射光束在弹外的激光半主动寻的制导系统得到了应用。多年来，半主动寻的制导武器已在多次战争中大量使用，其命中率常在90%以上，比常规武器高很多。半主动寻的制导系统由弹上的激光寻的器和弹外的激光目标指示器组成，特点是精
37、度高，抗干扰能力强，结构较简单，成本较低，可与其他系统兼容使用。目前，这类武器主要有航空炸弹，导弹，和炮弹等。4.5.3激光陀螺现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种，它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的：当光束在一个环形的通道中前进时，如果环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时，在不同的前进方向上，光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化，如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度，这样就可以制造出干涉
38、式光纤陀螺仪，如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉，也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度，就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。从这个简单的介绍可以看出，干涉式陀螺仪在实现干涉时的光程差小，所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽度，而谐振式的陀螺仪在实现干涉时，它的光程差较大，所以它所要求的光源必须有很好的单色性。自从上个世纪七十年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。1976年等提出了现代光纤陀螺仪的基本设想，到八十年代以后，现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，
39、工作可*等等优点，所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外，还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。五、总结激光技术的出现，不但促进了应用技术学科的发展；而且还将极大地促进现代物理学、化学、天文学、宇宙科学、生物学和医学等一系列基础科学的进展。非线性光学（或所谓强光光学）这一新兴光学分支学科领域的出现与发展，就是激光技术对现代物理学发展所起促进作用的明显实例。现在，利用激光可以作为一种强有力的技术手段，来产生像超高温、超高压、超
40、高速、超高场强、超高密度、超高真空等一些极端物理条件，从而便于人们去发现一些新问题、新现象，并对一些已有的重大理论结论进行新的实验和论证。例如，利用激光技术可以研究超光速运动问题和光子的静止质量问题，从而有可能对狭义相对论进行更深入的研究；利用激光技术也有可能创造必要的条件，进行和广义相对论有关的重大原理性实验。此外，还可以利用激光技术来探讨有关宇宙模型和星系结构这一范围更加广泛、意义更加深远的重大科学课题。参考文献【1】 陈鹤鸣 激光原理及应用 电子工业出版社2009【2】 陈家壁 激光原理及应用 电子工业出版社2009、【3】 邱元武 激光技术与应用 同济大学出版社1997【4】 丁俊华
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