激光技術(shù)應(yīng)用綜述

梁 磊　張 寧

摘 要：由于激光技術(shù)具有環(huán)保、高能量和方向掌握性能好的特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，醫(yī)療和軍事領(lǐng)域也在不斷拓展對該技術(shù)的應(yīng)用。本文首先分析了激光切割技術(shù)，然后探討激光技術(shù)在醫(yī)療和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，以期為激光技術(shù)的完善研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：激光切割;高能量光束;醫(yī)療領(lǐng)域;軍事領(lǐng)域

中圖分類號：TN249 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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

激光技術(shù)最先由愛因斯坦發(fā)現(xiàn)。激光是高能量的聚光束，常見的應(yīng)用有激光切割和激光測距。由于激光具有較穩(wěn)定的物理特性、便于加工工程材料等優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是20世紀(jì)以來繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”和“最亮的光”[1-6]。激光的發(fā)現(xiàn)填充了光學(xué)的一大空白，推進(jìn)了工業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程，因此，享有20世紀(jì)最重要的科技的美譽(yù)。本文主要分析激光技術(shù)在醫(yī)療和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 激光切割

激光切割是指利用高能量密度的激光束加熱工件，使溫度迅速上升，在非常短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到材料的沸點(diǎn)，材料開始汽化，形成蒸氣[7-11]。高能量光束能對金屬和非金屬材料做任意切割，因而具備加工多種材料的優(yōu)勢。現(xiàn)在市場上主流的激光種類有紅外脈沖激光、紫外脈沖激光和CO2激光。常見的機(jī)械切割方法有線切割、氧氣乙炔割炬切割和等離子切割等特種加工方法。這些方法的共同缺點(diǎn)是適用范圍有限，例如，線切割是利用電火花穿孔的技術(shù)對工件進(jìn)行加工的，加工范圍是導(dǎo)電和半導(dǎo)電材料，而對于非金屬材料，如亞克力板材，線切割無法加工。而激光切割能利用高能量密度的激光束切割任何金屬和非金屬材料，高精密和高能量的光束甚至能切割和汽化任何硬度較大的金屬材質(zhì)。隨著激光技術(shù)的發(fā)展成熟，激光光束的斑點(diǎn)直徑可以減小到0.1～0.5mm，與其他切割技術(shù)相比，切割后的表面粗糙度處于較好的水平，一般能達(dá)到Ra12.5～25μm。同時(shí)，由于加工過程中工件與高能量光束的相對移動較快，光束斑點(diǎn)的直徑較小，因此，工件加工后不會產(chǎn)生過多的熱影響和材料變形的效果，加工后的零件可以直接使用，無需進(jìn)行二次加工。此外，激光切割的加工彈性機(jī)制較好，能通過改變電路而改變激光的方向，并且不會受到電磁的干擾，影響加工路線。激光切割技術(shù)與計(jì)算機(jī)軟硬件相結(jié)合，能提供準(zhǔn)確的切割加工路線，提高加工精度，并且利用計(jì)算機(jī)控制能實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)的聯(lián)合運(yùn)動，提高加工工藝，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件表面的切割。激光切割還具有無污染、環(huán)保的特點(diǎn)，且不會出現(xiàn)刀具磨損的情況。現(xiàn)在的激光切割技術(shù)不僅用于工程領(lǐng)域的材料切割，更是走進(jìn)人們的生活中，例如，將其應(yīng)用于工藝品雕刻上，大大減少加工工時(shí)和加工成本，而且操作性能好，增強(qiáng)了工藝的穩(wěn)定性。

2 激光技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

激光技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中占有重要的地位，其被廣泛應(yīng)用于內(nèi)科、外科、牙科，還被應(yīng)用于腫瘤等惡性疾病的檢查和治療中。激光技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，使醫(yī)生逐漸摒棄傳統(tǒng)的醫(yī)療手段，開拓了新的醫(yī)學(xué)手段。激光具有較優(yōu)異的掌控性能，能透過聚光鏡形成極小的光點(diǎn)、光斑，但是其能量極高，并且能在極短時(shí)間內(nèi)（幾毫秒）發(fā)生作用。隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，其已經(jīng)在眼科疾病治療上發(fā)揮了重大作用，例如，其被應(yīng)用于視網(wǎng)膜剝離及近視眼手術(shù)中，都是通過激光技術(shù)的高分子切割，形成分子手術(shù)刀來制作角膜瓣，從而達(dá)到治療的效果。同時(shí)，與傳統(tǒng)手術(shù)相比，激光手術(shù)具有減少出血的效果，從而達(dá)到減少術(shù)后細(xì)菌感染的目的。激光診斷是一種新的醫(yī)學(xué)診斷方法，其能利用激光的單色性能，對相應(yīng)的病理進(jìn)行光譜分析，從而給出正確的治療方案。以腫瘤治療為例，該疾病一直嚴(yán)重影響人類的健康生活，同時(shí)也是醫(yī)學(xué)上的一大難題。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，其逐漸被應(yīng)用于腫瘤治療中。經(jīng)過成千上萬的臨床試驗(yàn)證明，激光治療的效果明顯比傳統(tǒng)治療效果好。同時(shí)，激光還可以用于牙科領(lǐng)域，如用于修補(bǔ)牙齒時(shí)，對修補(bǔ)材料進(jìn)行加熱熔融;在手術(shù)過程中，還可以充當(dāng)光學(xué)鑷子和手術(shù)刀。

除此之外，還可通過操縱桿協(xié)助精子和卵細(xì)胞的結(jié)合，從而提高受精成功率;還可以利用激光的高能量高功率特點(diǎn)，將其作為手術(shù)刀，對病理進(jìn)行切除，降低術(shù)后出血和細(xì)菌感染的二次風(fēng)險(xiǎn)。

3 激光在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

激光武器是利用激光的高能量高功率特點(diǎn)，直接對目標(biāo)進(jìn)行打擊，從而使敵人失去戰(zhàn)斗能力。美國是世界各國科技的領(lǐng)導(dǎo)者，第一支激光槍就是在美國誕生的，可在幾米內(nèi)燒毀衣服、皮膚且無聲響，也可使人在不知不覺中致盲，近距離內(nèi)引爆，破壞敵方夜視儀、測距儀等光電傳感器。其曾被稱為最富有攻擊力的單兵裝備，因迫于國際各國的聯(lián)合抗議被叫停。但是，這并不能否認(rèn)激光技術(shù)給軍事領(lǐng)域帶來的益處。

激光還可以用于雷達(dá)上，形成激光雷達(dá)。激光雷達(dá)是一種用于獲取精確位置信息的傳感器，猶如人類的眼睛，可以獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，從而對飛機(jī)、導(dǎo)彈等目標(biāo)進(jìn)行探測、跟蹤和識別。這是傳統(tǒng)雷達(dá)無法做到的。

大氣激光通信技術(shù)的應(yīng)用也為軍事領(lǐng)域中的通信提供了便利。在傳統(tǒng)通信設(shè)備中，一般依靠無線電通信和有線電通信。其中，無線電通信技術(shù)需要建立眾多基站，而且保密性能較差，信息容易被截獲;而有線電通信也存在被竊聽的安全隱患。大氣激光通信技術(shù)是以大氣為介質(zhì)的通信手段，因此無需建立眾多信號基站，減少成本支出。再加上激光的方向掌控性能較好，一般是方向性輸出，因此不存在被截獲的可能。另外，大氣激光通信因?yàn)轭l率極高，所以不受電磁波干擾。

4 結(jié)論

新的科學(xué)技術(shù)往往能帶領(lǐng)社會的發(fā)展，多學(xué)科的交叉能提升相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展水平。隨著科技的發(fā)展、時(shí)代的進(jìn)步，激光已經(jīng)從一個(gè)遙不可及的高科技產(chǎn)品慢慢步入人們的生活中。激光的應(yīng)用非常廣泛，如用于科技、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、通信等領(lǐng)域。而隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其將會被應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，為人們的生活提供便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]王峰，王清泉，王紅新，等.三維激光掃描技術(shù)在地鐵工程測量的應(yīng)用綜述[J].工程勘察，2019（1）：56-60.

[2]王炳儒，黃翔.激光技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘，2019（76）：70，74.

[3]李凱.基于特征優(yōu)化的激光醫(yī)學(xué)圖像檢索[J].激光雜志，2015（10）：55-58.

[4]高永春，許賀菊，趙強(qiáng)，等.激光技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用與進(jìn)展[J].華北煤炭醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（3）：330-332.

[5]李忠建，崔麗.激光技術(shù)在加工工業(yè)領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，2013（21）：62-65.

[6]王瑞鳳，張彥樸，許志艷.激光技術(shù)軍事應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].紅外與激光工程，2007（S1）：308-311.

[7]潘愛民.激光技術(shù)的軍事應(yīng)用[J].飛航導(dǎo)彈，2013（3）：64-66，69.

[8]林溪波.激光技術(shù)應(yīng)用綜述[J].上海航天，1996（2）：48-52.

[9]謝旺盛.一種三維激光切割加工快速裝夾夾具設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2019（29）：183-185.

[10]趙建川.激光相干探測在國防及軍事應(yīng)用中的表現(xiàn)[J].光電技術(shù)應(yīng)用，2019（1）：57-62.

[11]高宇辰，周冰，劉賀雄，等.軍事目標(biāo)激光散射特性研究進(jìn)展[J].激光與紅外，2017（9）：1063-1070.