激光技术应用综述

梁 磊　张 宁

摘 要：由于激光技术具有环保、高能量和方向掌握性能好的特点，现已被广泛应用于各个领域，医疗和军事领域也在不断拓展对该技术的应用。本文首先分析了激光切割技术，然后探讨激光技术在医疗和军事领域的应用，以期为激光技术的完善研究提供借鉴。

关键词：激光切割;高能量光束;医疗领域;军事领域

中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）35-0079-02

A Summary of Laser Technology Application

LIANG Lei ZHANG Ning

（Xijing University，Xi’anShaanxi 710123）

Abstract： Laser technology has been widely used in various fields due to its environmental protection， high energy and good direction control performance. Medical and military fields are also expanding the application of this technology. This paper analyzed laser cutting technology at first， then discussed the application of laser technology in medical and military fields， in order to provide reference for the improvement of laser technology.

Keywords： laser cutting;high energy beam;medical field;military field

激光技术最先由爱因斯坦发现。激光是高能量的聚光束，常见的应用有激光切割和激光测距。由于激光具有较稳定的物理特性、便于加工工程材料等优点，因此被认为是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”和“最亮的光”[1-6]。激光的发现填充了光学的一大空白，推进了工業化发展的进程，因此，享有20世纪最重要的科技的美誉。本文主要分析激光技术在医疗和军事领域的应用。

1 激光切割

激光切割是指利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气[7-11]。高能量光束能对金属和非金属材料做任意切割，因而具备加工多种材料的优势。现在市场上主流的激光种类有红外脉冲激光、紫外脉冲激光和CO2激光。常见的机械切割方法有线切割、氧气乙炔割炬切割和等离子切割等特种加工方法。这些方法的共同缺点是适用范围有限，例如，线切割是利用电火花穿孔的技术对工件进行加工的，加工范围是导电和半导电材料，而对于非金属材料，如亚克力板材，线切割无法加工。而激光切割能利用高能量密度的激光束切割任何金属和非金属材料，高精密和高能量的光束甚至能切割和汽化任何硬度较大的金属材质。随着激光技术的发展成熟，激光光束的斑点直径可以减小到0.1～0.5mm，与其他切割技术相比，切割后的表面粗糙度处于较好的水平，一般能达到Ra12.5～25μm。同时，由于加工过程中工件与高能量光束的相对移动较快，光束斑点的直径较小，因此，工件加工后不会产生过多的热影响和材料变形的效果，加工后的零件可以直接使用，无需进行二次加工。此外，激光切割的加工弹性机制较好，能通过改变电路而改变激光的方向，并且不会受到电磁的干扰，影响加工路线。激光切割技术与计算机软硬件相结合，能提供准确的切割加工路线，提高加工精度，并且利用计算机控制能实现多坐标的联合运动，提高加工工艺，实现复杂工件表面的切割。激光切割还具有无污染、环保的特点，且不会出现刀具磨损的情况。现在的激光切割技术不仅用于工程领域的材料切割，更是走进人们的生活中，例如，将其应用于工艺品雕刻上，大大减少加工工时和加工成本，而且操作性能好，增强了工艺的稳定性。

2 激光技术在医疗领域的应用

激光技术在医学领域中占有重要的地位，其被广泛应用于内科、外科、牙科，还被应用于肿瘤等恶性疾病的检查和治疗中。激光技术在医学上的应用，使医生逐渐摒弃传统的医疗手段，开拓了新的医学手段。激光具有较优异的掌控性能，能透过聚光镜形成极小的光点、光斑，但是其能量极高，并且能在极短时间内（几毫秒）发生作用。随着激光技术的快速发展，其已经在眼科疾病治疗上发挥了重大作用，例如，其被应用于视网膜剥离及近视眼手术中，都是通过激光技术的高分子切割，形成分子手术刀来制作角膜瓣，从而达到治疗的效果。同时，与传统手术相比，激光手术具有减少出血的效果，从而达到减少术后细菌感染的目的。激光诊断是一种新的医学诊断方法，其能利用激光的单色性能，对相应的病理进行光谱分析，从而给出正确的治疗方案。以肿瘤治疗为例，该疾病一直严重影响人类的健康生活，同时也是医学上的一大难题。随着激光技术的发展，其逐渐被应用于肿瘤治疗中。经过成千上万的临床试验证明，激光治疗的效果明显比传统治疗效果好。同时，激光还可以用于牙科领域，如用于修补牙齿时，对修补材料进行加热熔融;在手术过程中，还可以充当光学镊子和手术刀。

除此之外，还可通过操纵杆协助精子和卵细胞的结合，从而提高受精成功率;还可以利用激光的高能量高功率特点，将其作为手术刀，对病理进行切除，降低术后出血和细菌感染的二次风险。

3 激光在军事领域的应用

激光武器是利用激光的高能量高功率特点，直接对目标进行打击，从而使敌人失去战斗能力。美国是世界各国科技的领导者，第一支激光枪就是在美国诞生的，可在几米内烧毁衣服、皮肤且无声响，也可使人在不知不觉中致盲，近距离内引爆，破坏敌方夜视仪、测距仪等光电传感器。其曾被称为最富有攻击力的单兵装备，因迫于国际各国的联合抗议被叫停。但是，这并不能否认激光技术给军事领域带来的益处。

激光还可以用于雷达上，形成激光雷达。激光雷达是一种用于获取精确位置信息的传感器，犹如人类的眼睛，可以获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。这是传统雷达无法做到的。

大气激光通信技术的应用也为军事领域中的通信提供了便利。在传统通信设备中，一般依靠无线电通信和有线电通信。其中，无线电通信技术需要建立众多基站，而且保密性能较差，信息容易被截获;而有线电通信也存在被窃听的安全隐患。大气激光通信技术是以大气为介质的通信手段，因此无需建立众多信号基站，减少成本支出。再加上激光的方向掌控性能较好，一般是方向性输出，因此不存在被截获的可能。另外，大气激光通信因为频率极高，所以不受电磁波干扰。

4 结论

新的科学技术往往能带领社会的发展，多学科的交叉能提升相关领域的发展水平。随着科技的发展、时代的进步，激光已经从一个遥不可及的高科技产品慢慢步入人们的生活中。激光的应用非常广泛，如用于科技、医学、工业、通信等领域。而隨着技术的不断发展，其将会被应用于更多的领域，为人们的生活提供便利。

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