固體激光器的應用范圍和發展前景
固體激光器的應用范圍是同它的特點和發展水平分不開的。固體激光器的特點大體上可歸納為:有較大的輸出功率和較緊湊的結構。直到80年代末期,固體激光器的應用主要集中在科研與什發、加工、醫療和軍用等四個力“面。
在科研、汗發方面,涉及面很廣,包括作核聚變研究的高峰值功率激光器系統、作光譜研究和新材料開發用的超短脈沖激光器和可調諧激光器以及由同體激光器泵浦的染料可調諧激光器、作脈沖全息攝影用的紅卞石激光器、作高速攝影用的超短脈沖激光器、測人造地球11星軌跡和)球表面用的高精度激光測距儀、遙感用的激光雷達等等。
在加工方面,主要用Nd:YAG激光器,平均功率從瓦級至千瓦級,用于打孔、切割、劃片、焊接、阻值微調、打標和表面改性等。激光加工不僅極大地提高了工效和質量,而且有些加工工藝非激光莫屬。例如吉列牌剃須刀片,每個刀片厚度僅0.1毫米,要用13個焊點焊在0.2毫米的托架上,就是用一臺激光焊接饑在半秒鐘內完成的。刀片焊f!I、點也個變形,其它廠藝很難做到。生產占列剃須刀的公6擁有6()臺這樣的激光焊接機,年產1/二個剃須刀,獲利頗豐。微電廠工業中曳有不少衛序離個汗激光加工。在德國,近幾年在汽午丁業中興起廠激光幻111:熱,特別足固體激光力11入受到衛大屯硯,岡為它可用柔軟的光纖傳輸能喧,容易同機器人結合,實現:維空間的切割和焊接。
在K療人面,主要用于外科手術、眼科治療,兼及皮膚科、M科、牙科。近年來曳利用固體激光易于通過光纖傳輸的優點,發展了內窺鏡手術。激光醫療不僅減輕了患者的痛苦,而且許多手術比傳統手術簡便易行,不需住院,【‘!診即可完成,因而可以節約大量醫療費用。
在軍用方面,主要用于測距和目標指示。前者廣泛用于步兵、炮兵、裝甲車輛、飛機、艦艇,不僅用于觀測目標距離,更多的成為火力控制系統的一部分,大大提高火炮的酋發命中率。后者用于激光半主動制導,成為精確制導武器的“眼睛”。例如1991年海灣戰爭中,多國部隊的飛機大量使用了激光制導的航彈,高精度地摧毀廠伊拉克的許多重要軍事目標。
進入90年代,隨著固體激光器性能的改進,”之不僅在原有的四個應用領域的競爭力明顯增強,而且開辟了一個新的重要應用領域。
首先是二極管泵浦的固體激光器進入了信息傳輸領域。隨著有線電視(CATV)等活動圖像信息傳輸的迅速增長,作為發射源的半導體激光器已滿足不了大功率和低失真的要求,轉而部分采用大功率(幾十毫瓦至一百多毫瓦)低噪聲的二極管泵浦的Nd:YAG激光器,其波長為1. 31微米,被傳輸的信號則用寬帶妮酸貍調制器進行外調制加上去。這種光源1993年全球銷售了4000多臺, 1994年預測可增至5000多臺。
其次是二極管泵浦的固體激光器進入分色、制版等印刷行業,開始在這新領域中占有一一席之地。
再次是隨著環境監測的重要性日益提高,基于固體激光器的測風雷達、測污雷達等傳感器有明顯的增長。
高峰值功率固體激光器可用于產生調光激光。近年來這方面的工作也有重大進展。用固體激光激勵產生的調光激光將逐漸廣泛地應用于微細加工等領域。
綜觀上述進展,我們有理由相信固體激光器,特別是二極管泵浦的固體激光器,包括高功率的和可調諧的固體激光器將有越來越寬廣的應用前景。它們將變得日益成熟、日益廉價,不僅更多地進入實驗室,進入工廠一車間和醫院,進入各種軍事裝備,而且會進入辦公室、商店,甚至進入家庭。世紀之交即將來臨,讓我們對固體激光器及其應用的進一步發展拭目以待。