激光通信技术论文（共9篇）
激光通信技术论文 篇1
通信设施是人类社会，尤其是现代社会必不可少的。由于电磁通信技术容量小、保密性差、越来越不能满足社会发展的需要。激光发明后，结合另一发明光导纤维，光通讯思想重获新生并取得了令人瞩目的成果。
作为信号传输的光纤通信首先于20世纪70年代由于低损耗光纤的诞生开始获得广泛应用，三十年来已成为现代通信技术领域里的一大重要支柱。至今已成功铺设横跨大西洋和太平洋的光缆，其中跨越大西洋的TAT—8光缆总容量达3．2万多个双向话路。1989年日本利用新型光信号放大器首创900千米光纤通信成功，达到使用长距离通信的要求，从此，光纤长途通信得到飞速发展，并形成全球性的产业。光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有85％的通信业务经光纤传输。美、日、英、法等8国已宣布，今后铺设长途通信干线不再使用电缆而改用光缆。
我国光纤通信开发起步于1972年，1976年研制出低损耗的多模光纤，1978年首先在上海两个市话分局之间铺设一条1.8千米可传送120路电话的光缆，继而在全国各地积极建设光纤通路。目前，中国最长的一条大容量光缆干线通信工程在京、津、济、宁之间建成，这条干线全长1484千米，可容纳12000条话路，并实现与沪宁和东南沿海光缆通信工程连接，大大改善中国沿海地区的通信条件。
激光通信技术将激光与电子很好地结合在一起，与以往的通信技术相比，具有四个显著的特点。
①通信容量大。通信容量的大小，通常指一对电线(或电缆)上能通多少路电话。激光可用的频率范围为1×107—1×109兆赫，比微波频率高10万—100万倍，一束激光可容纳100亿路电话。如果全球人口按60亿计算，则全世界的人同时利用一束激光通信还绰绰有余。
②通信质量高。且F指抗干扰性强，信噪比高，失真度小。激光通信能有效地满足这些要求：通电话，声音清晰；传输数据，准确无误；传递图像，色彩逼真。
③保密性好。由于激光几乎是一束平行而准直的细线，在空间传播时发散角极小，加之用以传输信息的激光大多是不可见的红外光，所以想截获激光非常困难。
④原料足，价格低。制造光纤的原料，是地球上取之不尽的石英，只要几克石英就能制出一公里长的光纤。因而用光纤代替普通金属导线可以节约大量宝贵的有色金属铜和铝。由于光导纤维的传输损耗低，因此中继站距离长。一般同轴电缆，每隔3千米就要设一个中继站，而光纤通信的中继站，距离可超出30千米，这就意味着采用光纤通信的投资可以大大降低。
激光通信技术论文 篇2
(一) 无线激光通信的基本原理
无线激光通信不是用光纤作为传输媒介, 而是以大气为媒质, 通过激光或光脉冲在太赫兹 (THz) 光谱范围内传送信息的通信系统;其传送终端在原理上与光纤传送终端十分相似, 但由于用在接入系统, 因而组成更为简单。激光具有普通光的一切特性, 即折射、反射、透射、衍射和干涉等, 但它比普通光具有更优良的特性, 即单色性 (激光光波都具有相同的频率) 好, 强度高, 相干性与方向性好, 因此激光束的发散角度小, 能量集中在很小的范围内, 接收器可获得比微波高几个数量级的功率密度。
无线激光通信本质上也是一种无线电通信, 但它与一般无线电通信相比又有区别。在无线激光通信系统中多了两个转换过程, 即在发送端进行电–光的转换, 在接收端进行光–电的转换。一个光传输系统, 所用的基本技术, 也就是光电的转换。在点对点传输的情况下, 每一端都设有光发射机和光接收机, 具有全双工的通信能力。通常把待发送的信息源 (语言、文字、数据、图像等) , 通过信号转换设备 (话筒、摄像机等) 转换成模拟或数字电信号, 然后把这些信号输入光调制器, 调制到一个由激光器产生的激光束 (激光载波) 上, 并控制这个载波的某个参数 (振幅等) , 使它按电信号的规律变化。于是, 激光载波就运载着这些信息 (此时的激光被称作已调制激光信号) , 经过信息处理以后由发射望远镜 (发射天线) 发射出去。发射望远镜能把截面很小的激光束变成截面较大的激光束, 方便接收望远镜调整方位并接收信号;如果不进行这样的处理, 由于激光束截面很小, 且激光是直线传播的, 将会给接收望远镜的方位调整带来困难。接收是发射的逆过程。接收望远镜 (接收天线) 接收到已调制激光信号, 送到光检测器取出电信号, 然后由信号转换设备 (如扬声器、显示器等) 恢复出原始信息。接收望远镜能用于接收大面积的激光束, 并聚焦成较小的光斑, 起到恢复激光束本来面目的作用。
由于大气空间对不同光波长信号的透过率有较大差别, 可以选用透过率较好的波段窗口, 激光无线系统通常使用0.85μm或1.55μm的红外波段。波长0.85μm的设备相对便宜, 一般应用于传输距离不太远的场合;1.55μm波长的设备价格要高一些, 但在功率、传输距离和视觉安全方面有更好的表现。1.55μm的红外光波大部分都被角膜吸收, 照射不到视网膜, 因此, 相关安全规定允许1.55μm波长设备的功率可以比0.85μm的设备高两个等级。功率的增大, 有利于增大传输距离和在一定程度上抵消恶劣气候对传输质量的影响。
(二) 无线激光通信的优势
相比于微波通信等其他几种接入方式, 无线激光通信主要优势包括:
1. 无须授权执照。
FSO系统的设备之间没有射频信号的相互干扰, 工作频率在百THz以上, 不挤占宝贵的无线电频率资源, 可以免费使用, 故无需像无线电通信那样申请频率使用许可证。
2. 快速链路部署。
因为不需要埋设光纤和等待各种手续上的问题, 只须在通信点上进行设备安装, 工程建设以小时或天为计量单位。FSO的无线接收器大小如同一部视频摄像机, 可以轻而易举地安装在屋顶, 屋内甚至窗外, 对于重新撤换部署也很方便容易。
3. 成本低廉。
由于以大气为传输媒质, 免去了昂贵的光纤铺设和维护工作。有资料表明, FSO系统的造价仅为光纤系统造价的五分之一左右。
4. 传输保密性强。
激光的直线定向传播方式使它的发射光束窄, 方向性好;激光束的发散角通常都在毫弧度, 甚至微弧度量级, 因此具有数据传送的保密性。激光波长使用红外非可视光, 夜间也无法被发现, 因此无法探测到链路的位置, 更不存在窃听的可能性;除非其通信链路被截断, 否则数据不易外泄。
5. 信息容量大。
自由空间光通信和光纤通信一样, 具有频带高的优势。FSO支持155Mbit/s~10Gbit/s的传输速率, 传输距离在2~4km之间。在点到多点的组网方式中, FSO同样能支持155Mbit/s~10Gbit/s的传输速率, 但传输距离为1~2km。
6. 协议透明。
FSO以光为传输机制, 任何传输协议均可容易地叠加上去, 对语音、数据、图像等业务可以做到透明传送。
7. 设备尺寸小。
光收发终端设备小巧轻便, 便于携带, 尺寸比微波、毫米波通信天线尺寸要小许多, 具有功耗小、体积小、重量轻等特点。
(三) 无线激光通信的缺点
当然, 无线激光通信也有其固有的缺点:
1. 通信距离有限。
激光的定向性虽然很好, 但波束还是随传输距离的增加而慢慢变宽, 超过一定距离后就难以被正确接收。目前用于地面民用无线激光通信的设备所能达到的距离一般为200m到6000m, 受发送功率、数据速率、天气等条件的限制, 实际使用的距离要短一些。测试表明, FSO系统在1公里以下才能获得最佳的效率和质量。
2. 易受恶劣天气影响。
FSO的传输质量对天气非常敏感。因为激光光波的波长与雨雪或雾气的水微粒的直径差不多, 光波易被水气吸收, 导致衰减严重;所以遇到雨、雪、雾天气, 将严重影响激光通信的可靠性, 甚至无法接通。据测试FSO受天气影响的衰减经验值分别为:晴天5~15d B/Km, 雨天20~50d B/Km, 雪天为50~150d B/Km, 雾天为50~300 d B/Km。
3. 只能在视线范围内建立链路。
由于激光不能穿过有形物体, 如建筑物、树木等障碍物, 所以无线激光通信要求两个通信点之间视线范围内必须无遮挡;对于中间存在障碍物而不可直视的两点之间的传输, 可以通过建立一个中继站实现连接。
4. 对准困难。
由于激光在自由空间传输时人眼看不见, 这就使接收天线不易把握方位, 对准困难。一般FSO系统的发射天线设在大楼上, 大风或轻微的地震都会使天线产生晃动造成光路的偏移而不易对准。目前已有“偏光法”和“动态跟踪法”两种手段可以解决这一问题。
5. 意外因素使通信链路阻断。
点对点及点对多点模式中, 如有飞鸟或杂物经过某条链路空间时, 链路将被隔断, 通信受阻。
(四) 无线激光通信的主要应用
1. FSO在企事业内部网连接中的应用。
在校园网、小区网或大企业的内部网建设中, 经常会碰到这样一种情况:马路对面的新建大楼急需接通, 可挖路许可权却迟迟不能得到批准或者根本就无法取到, 这时候无线激光通信技术便可以大显身手, 如右图所示。无线激光通信设备配备标准RJ45接口或光接口, 且对协议透明, 可以非常方便的完成局域网的连接。
2. FSO在宽带接入中“最后一公里”的应用。
随着通信网建设的发展, 局域网以及千兆以太网开始快速增长, 将这些高速的局域网和千兆以太网连接到运营商的通信网络, 必须依靠高带宽的接入网络。当前有很多接入技术可供选择, 比如光纤、微波、x DSL等;但光纤、微波接入方式成本高, x DSL则带宽太低, 而无线激光通信作为一种新兴的宽带无线接入方式浮出水面, 是解决宽带网络“最后一公里”的传输瓶颈的有效途径。
3. FSO在移动通信中的应用。
移动通信是当今通信领域内最为活跃、发展最为迅速的领域之一, 随着移动电话用户的迅猛增长和移动数据业务的推广, 无线网络需要具有更高的带宽和容量。如何充分地利用现有资源, 用最低投入、以最快速度实现移动网络扩容和优化, 成为移动网络运营商最为关注的问题。无线激光通信技术作为一种接入技术, 因为其自身的特点和在施工、带宽、成本等方面的优点, 已逐渐成为各大运营商的首选方案之一。该方案在主干网到距离最近的天线之间采用光纤连接, 经过协议转换器后, 由FSO设备系统再连接到其它天线, 一定距离内的天线可以共用一个基站, 具有以下优点:一是省去基站到天线之间的链路铺设, 缩短了施工时间和施工费用;二是可以多个天线共用一个基站, 减少了基站数目;三是无线激光通信技术采用红外激光传输, 相邻设备之间不会产生干扰。
4. 用于意外恢复和应急临时链路。
在突发的自然或人为意外灾害中, 原有通信线路被破坏, 难以立即恢复时;或者在一些特殊地方发生突发事件, 需要应急通信;或者某些需要快速建立一些临时链路用于现场通信的场合, 可采用无线激光通信进行快速的部署。
5. 用于特殊地理条件下的通信链路连接。
在通信链路必须跨越高速公路、河流、拥挤的城区, 由于地理条件的限制无法敷设光纤线路时, 采用无线激光通信可以有效解决链路连接的困难。
(五) 结束语
无线激光通信与微波通信相比, 它具有调制速率高、频带宽、不占用频谱资源等特点;与有线和光纤通信相比, 它具有机动灵活、对市政建设影响较小、运行成本低、易于推广等优点。因此, 无线激光通信已成为通信家族中新的一员。FSO可以用于城域网的扩展, 局域网的互连, 移动通信的基站互连, 最后一公里宽带接入, 以及灾难应急、临时部署等。今后, 随着宽带网络的进一步发展, 要求更高带宽应用的流媒体视频等业务的普及, 对接入网络的容量和覆盖范围的要求将更为严格。而作为光纤与微波通信的一种补充方式, 无线激光通信将有着良好的应用发展前景。
参考文献
[1]张以漠.应用光学[M].合肥:中国科技大学出版社, 1997.
激光通信技术论文 篇3
记者求证：记者致电公司证券部，回复是的，已实现小部分量产。
近日，网上有消息称，三木集团大族激光（002008）已经掌握了光纤激光口核心技术，公司回应称，已经掌握绝大部分的光纤激光器核心技术，并实现了部分量產。公司主要从事激光加工、PCB、光伏、LED封装等专用设备的研发、生产及销售。
6月25日，公司在投资者互动平台表示，其机器人项目已完成申报，目前处于等待答辩阶段。自2014年起，大族激光开始进军机器人领域。当年11月，公司与第一创业投资管理有限公司签订了《关于设立一创大族机器人产业基金之合作协议》，发起设立“一创大族机器人产业基金”，基金专门用于机器人项目的投资；今年2月，公司与国信弘盛合资公司创立产业基金。
此外，公司于今年6月14日晚间披露了非公开发行预案，拟以不低于30元/股，向不超过10名特定投资者非公开发行不超过1.75亿股，募集资金总额不超过52.28亿元，用于高功率半导体器件、特种光纤及光纤激光器产业化、工业机器人关键技术研发中心等4个项目。
中金公司研究报告称，大族激光想要打造从光纤激光器的半导体器件、光纤拉伸、光纤激光器、以及激光加工设备的整条产业链，意义重大，可加强在3C自动化领域的布局。募投项目投产后，预计新增利润15.62亿元，有利于增强公司长期成长能力。分析人士还指出，公司核心器件光纤激光器的自产能力将得到大幅提升，机器人自动化装备业务将成为公司新的利润增长点。
中金公司表示，中长期来看，募投项目投产后，预计新增利润15.62亿元，有利于增强公司长期成长能力。短期来看，如果按照30元发行1.75亿股，预计摊薄14.2%。
激光与空间技术 篇4
激光与空间技术 激光技术 ——
（一）什么是激光与激光技术 ——激光，是一种自然界原本不存在的，因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。众所周知，任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。当处于低能级上的粒子（原子、分子或离子）吸收了适当频率外来能量（光）被激发而跃迁到相应的高能级上（受激吸收）后，总是力图跃迁到较低的能级去，同时将多余的能量以光子形式释放出来。如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的（自发辐射），此时被释放的光即为普通的光（如电灯、霓虹灯等），其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。但如果是在外来光子直接作用下由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来（受激辐射），被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致，这就意味着外来光得到了加强，我们称之为光放大。显然，如果通过受激吸收，使处于高能级的粒子数比处于低能级的越多（粒子数反转），这种光的放大现象就越明显，这时就有可能形成激光了。——激光之所以被誉为神奇的光，是因为它有普通光所完全不具备的四大特性。——1.方向性好 ——普通光源（太阳、白炽灯或荧光灯）向四面八方发光，而激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内（图8-9），这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。——2.亮度高 ——激光是当代最亮的光源，只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光亮度大约是103瓦／（厘米2.球面度），而一台大功率激光器的输出光亮度经太阳光高出7～14个数量级。这样，尽管激光的总能量并不一定很大，但由于能量高度集中，很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度高温。激光打孔、切割、焊接和激光外科手术就是利用了这一特性。——3.单色性好 ——光是一种电磁波。光的颜色取决于它的波长。普通光源发出的光通常包含着各种波长，是各种颜色光的混合。太阳光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的可见光及红外光、紫外光等不可见光。而某种激光的波长，只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内。如氦氖激光的波长为632.8纳米，其波长变化范围不到万分之一纳米。由于激光的单色性好，为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。——4.相干性好 ——干涉是波动现象的一种属性。基于激光具有高方向性和高单色性的特性，它必然相干性极好。激光的这一特性使全息照相成为现实。——所谓激光技术，就是探索开发各种产生激光的方法以及探索应用激光的这些特性为人类造福的技术的总称。自1960年美国研制成功世界上第一台红宝石激光器，我国也于1961年研制成功国产首台红宝石激光器以来，激光技术被认为是20世纪继量子物理学、无线电技术、原子能技术、半导体技术、电子计算机技术之后的又一重大科学技术新成就。30多年来，激光技术得到突飞猛进的发展，不仅研制了各个特色的多种多样的激光器，而且激光应用领域不断拓展，并形成了激光唱盘唱机、激光医疗、激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一系列新兴产业。激光技术的飞速发展，使其成为当今新技术革命的“带头技术”之一。——
（二）各式各样的激光器 ——在光源中，实现能级粒子数反转是实现光放大的前提，也就是产生激光的先决条件。要实现粒子数反转，需 网友同时还浏览了：
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红外激光监控装置的技术 篇5
关键词：清晰;稳定;节能;远距离
1.前言
安全是一个社会和企业赖以生存和发展的基础，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的安防技术就显得更为重要。
视频监控系统是安防领域中的重要组成部分，是安全系统中最关键的子系统。
随着社会的进步和经济的发展，对安全的要求也变为更加苛刻，因此要求视频监控系统能在各种恶劣的环境下进行全天候的实现实时监控[1]。
目前，监控系统广泛应用于农业、工业、国防、公安等领域和部门，监控系统的应用保证了国家和人民的人生安全和财产安全，因而也愈来愈引起人们的高度重视，例如在重要的场所的监控、刑事的侦察、交通管制等，必须24小时监控，尤其是在夜晚的监控，传统的监控系统采用摄像机的红外灯进行夜间“照明”，但该照明为24小时工作，浪费电能，缩短了摄像机的使用寿命。
由于红外监控一体摄像机只经历了几年的发展阶段，如何在原有设备上实现夜视功能以至实现全天候的实时监控，成为企业技术改造的难点。
为了能在夜间更清楚地进行监控，出现了一种安装光传感器的监控系统，通过安装该光传感器来控制红外灯的开启与关闭，从而节约了电能，延长了摄像机的使用寿命，但该监控系统监测距离短，当距离变远时，无法清楚地看到，不利于监控。
2.红外激光监装置的结构及具体实施方式
传统的红外监控系统包括：摄像机、镜头、红外灯、红外灯电源;摄像机要求是低照度摄像机，且红外灯发射的红外波长该摄像机能够接收，镜头则要求是夜视镜头，主要指标是F值(通光量)，F值越小，夜视效果越好。
红外摄像机的好与坏，关系到各部分的选用以及合理配合的问题[2]。
由于普通LED灯在照射距离、亮度、散热、寿命等方面存在诸多局限，已满足不了目前夜视监控领域的需求，虽然现在有的是为了增加监控距离及亮度，增加了LED灯的数量和功率，但是却牺牲了散热和寿命，想要实现远距离的监控，必须采用红外激光夜视技术。
红外激光监控装置如图1所示，包括摄像机1、控制器2、激光红外灯3、传输线缆、电动云台、感光元件4。
摄像机包括设于电动云台上部的摄像机和设于电动云台下部的运动摄像机，摄像机为变焦距摄像机，摄像机的外壳材料为铝合金，且外形小巧;摄像机还包括镜头、镜头还加防护罩，隐蔽性好，防水、防暴、抗腐蚀、抗冲击能力强。
激光红外灯由导体激光器和半导体激光二极管连接构成。
半导体激光二极管波长为810nm感光元件为光敏电阻，其电阻值随着光照的强弱而改变，当入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大，感光元件也可以是光照传感器，此两种感光元件较为常见，且安装方便。
选用摄像机时，重点在于摄像机的灵敏度及真实色彩。
摄像机灵敏度是红外夜视监控的核心部分，是当摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。
灵敏度越好，对红外线的感应能力也就越强，有不少生产厂家，人为地提高信号强度，灵敏度是秀不错了，但是信噪比很差，导致夜间图像“雪花点”很多、很大，像质恶劣。
选用不同类型尺寸CCD也是关系到红外摄像机的晚上图像效果。
红外摄像机尽量避免直射光源，因为红外灯电源控制部分是根据安装在红外灯板边的光敏电阻来感受，由此来控制红外灯的工作电压。
红外摄像机照射的地方，尽量避免跟全黑色物体、空旷处、有水等等吸收红外光线的物体直对射，红外灯是靠发射的红外光在物体上发射到摄像机CCD上成图像的，如果红外线被吸收或减弱，大大削弱红外灯的有效照射距离。
摄像机设于电动云台上，根据其摄像机安装的位置进行任意调节，可以通过云台让摄像头转动，以便全方位的进行监控。
由于控制器与摄像机相连，在夜间，通过激光红外灯为摄像机提供照明;控制器与感兴元件相连，该控制器也与激光红外灯相连，通过感光元件感知外界光照的强弱，并将信息传给控制器，控制器接受到信息后，从而控制激光红外灯的开启与关闭，摄像机为变焦距摄像机，其焦距可从10mm到500mm之间进行连续可变调焦，实现自动变焦、同步变焦、透雾光源整形匀化等功能，保证了在变焦过程中画面的清析、稳定。
激光红外灯由半导体激光二极管连接构成，且该半导体激光二极管波长为807nm，功率为1到10w之间，该结构高效、节能、且夜视效果更好，即使在没有任何光亮的情况下也可以使用，同时可实现1500到米内的夜视摄像监控，监控距离更长。
3.结语
综上所述，此红外激光监控装置，隐蔽性好，照明器只有一个发光点，极大的减少了红曝，在结构设计上，还能使产品防尘、防雨、防震，并采用双温控技术，低功率，产品更加节能。
红光激光监控系统通过感光元件来感知外界光照的强弱，通过控制器，控制激光红外灯的开启与关闭，实现自动变焦、同步焦焦、透雾光源整形匀化等功能，保证了变焦过程中画面的清晰、稳定，同时还节省了电能，延长了摄像机的使用寿命。
随着社会的发展，社会安全隐患逐步显现，从而推进各个安防领域的发展，尤其是安防产品在特殊环境的应用日趋成熟，针对性强，这对于安防事业的发展以及红外线的应用发展有着积级的意义[3]。
参考文献：
[1] 杨振宇.浅谈监控摄像头加装红外灯的技术[J].《计算机光盘软件与应用》，(15).
[2] 陈平、李元武， 红外线报警监控系统在项目管理中的应用[J].《浙江建筑》，(2).
水下无线激光语音通信探究论文 篇6
1控制模块
本系统的控制模块选用Altera公司的CycloneII系列FPGA，该系列FPGA是Altera公司推出的低成本FPGA，其在保证成本优势的前提下提供了很高的集成度和性能。选用FPGA进行控制模块的设计具有硬件结构简单，抗干扰能力强，可靠性高，功耗低等优点，并且由于FPGA具有可编程性，使得系统配置更加灵活，方便以后的系统升级，降低系统升级的成本。该控制模块主要是完成为AMBE―提供正常工作所需要的各种时序信号以及对输入输出语音数据流进行数据提取、去系统帧头、加系统帧头等工作。故可将控制模块分为三个主要子模块：时序产生子模块，数据发送子模块和数据接收子模块。时序产生子模块主要是通过使用VHDL语言进行编程得到分频器，将晶振的固有频率通过分频器变换为AMBE―2000所需要的频率。数据接收和发送子模块则主要采用FIFO进行数据缓存。并通过编写接收和发送有限状态机来对FIFO进行相应控制，完成对语音数据流的接收发送及处理等任务。控制模块的时序仿真图如下图3。
2调制及信号处理模块
高效、可靠、抗干扰能力强的调制技术是高传输率、低误码率通信的保证，对提高系统性能的发挥有着重要的作用。本系统所采用的激光器为半导体蓝光激光器，选用的调制模块为实验室已有的调制电路。该电路所采用的调制方式为结构简单的内调制方式，通过对光信号强度的`直接调制，将语音信号加载到蓝光激光上。此调制模块结构简单，易于实现。本系统所用的信号处理模块电路原理图如下图4所示。光信号通过光电转换器转换为微弱的电信号。电信号输入至第一级低噪声放大电路，在设计该级放大电路时，考虑到所采用光电转换器在50Ω负载电阻下频率响应最好，故该放大电路采用由低噪声运算放大器构成的反相比例放大电路，这样设计既能使光电转换器工作在频率响应最好的状态，又能满足适当的前级放大。第二级为一个二阶的低通滤波器，滤除高频噪声。第三级为反向比例放大电路构成的主放大电路，该电路使信号放大到满足整流电路能够响应的电压值。最后一级为一个电压比较器构成的整流电路，该整流电路是模拟电路与数字电路的接口。
3实验结果
为了验证本系统的性能，在实验室中通过装满海水的长约1m的水槽模拟海水信道进行实验，实验装置示意图如下图5所示。图5实验装置示意图实验结果如图6所示。图6―1为5个数字语音信号数据帧整体对比图。蓝色为原始数字语音信号，黄色为经过信道传输以及信号处理模块处理后的数字语音信号。图6―2为单个数字语音信号数据帧对比图。图6―3则为数字语音信号数据帧帧头的对比图。由以上三图可以看出，经传输和处理后的信号与原始信号基本一致。图6―4为原始模拟语音信号与经过传输以及语音通信系统还原后的模拟语音信号的对比图，由图中可以看出，两个信号虽然存在一些延时，信号幅值也不同但信号的包络基本相似。在实验时，通过扬声器，也能听到清晰同步的语音。
4结论
激光钻井技术研究展望 篇7
激光技术是20世纪60年代在量子物理学、光子光谱学及无线电电子技术基础上兴起的一门多学科结合的科学技术。这种基于受激辐射而获得的特殊光具有一些重要的特性, 如亮度高、单色性方向性好等[1,2]。基于以上特点, 为了发展快速钻井技术, 人们积极推进激光钻井技术的研究。
激光钻井破岩思想的提出, 源于1994年美国国会通过的“星球大战”计划中军用大功率激光器向工业转化的议案。上世纪70年代末和80年代初, 以苏美两国为代表的东西方阵营的军事冷战进人“白热化”阶段, 美国加紧了“星球大战”所用的各类激光器的研制, 促进了激光技术取得迅速发展。随着1991年苏联的政治解体和东西方对抗的结束, 美国政府向工业界提出了授权转化冷战军事技术的计划, 于是, 激光钻井破岩技术被纳入美国能源部石油天然气勘探开发中重大战略新技术的议事日程[3]。
激光钻井技术为钻井技术带来的最根本变化是改进了钻速, 是深井中破碎较硬岩石更有效、更清洁的方式。
2 激光技术
激光设备就是将一种形式的能量转换成具有电磁辐射的光子。在激光、岩石和钻井液之间相互作用的实验和理论研究的进步使激光钻井技术成为石油工业的一个明智的选择。从石油工业角度来看, 有实用价值的激光技术主要有七种[3]:
◇ 氟化氢和氟化氘激光器:波长范围2.6～4.2 μm。油藏岩石测试使用中红外高级化学激光器。
◇ 化学氧碘激光器:波长范围1.315 μm, 是大范围高精度的破坏投射器, 能成功处理井下大量的问题。
◇ 二氧化碳激光器:波长范围10.6 μm, 平均功率1 MW。能够产生连续波和斩波脉冲, 但由于波长大, 在穿过纤维装置时易衰减。
◇ 一氧化碳激光器:波长范围5～6 μm, 能够产生连续波和斩波脉冲, 平均功率2 MW。
◇ 自由电子激光器:连续波可以转变成任何波长的波, 是将来能量最高的激光。它的波长可以根据反射和黑体辐射进行调整。
◇ 钕钇铝石榴石激光器:波长1.06 μm, 平均功率4 MW。
◇ 氟化克激光器:波长0.248 μm, 平均功率10 kW, 产生斩波脉冲。在这种激光器中, 氟化克中的氟原子和克原子处于激发状态。
激光器按激光参数如波的类型、波长、工作方式、功率密度和光速剖面等进行分类。因此, 为了保证最高效的钻井, 应对激光器的类型进行选择。
3 激光破岩的基础科学研究与未来的发展方向
美国、俄罗斯、日本和加拿大等国在激光钻井破岩基础理论的研究方面各有侧重点, 但对基本科学问题的认识却趋于一致。概括起来, 它主要包括以下五大基础科学研究[4]:
◇ 激光/岩石/流体相互作用原理 (即微观物理过程和岩石热破坏理论) ;
◇ 岩石快速相变的热力学与传热学;
◇ 强激光的传输变换与微型化原理;
◇ 激光破岩岩屑运移的多相流动理论;
◇ 激光钻井的安全与环境保护科学。
对于这五大基础科学问题, 前三种研究较多, 发展较快。在激光/岩石/流体相互作用原理方面, 美国科罗拉多矿业学院以GravesR.M.教授为代表的研究组已完成了6种典型的激光器, 发现岩石主要是以熔融、气化和碎裂等形式破坏, 但随着激光工作参数的不同, 其破坏形式呈现多样性;岩石表面出现致密的釉化层, 亦会有微裂纹产生;岩石对CO2、CO和MIRAL三种波长较长的光束吸收率大。随着岩石硬度的增加, 比能量降低。同时还发现, 激光采用脉冲波形的破岩方式, 其破岩速度明显高于连续波形激光的破岩速度。
在岩石快速相变的热力学与传热学方面, 美国科罗拉多矿业学院BatarsehS.等人试验研究发现, 受激光辐射后, 岩石的孔隙度增加, 渗透率普遍提高4～5倍, 但岩石的强度极限降低, 弹性模量约减少15%～50%。在激光钻井破岩中, 温度是引起岩石微观物性、宏观性质发生变化的最重要的因素。Dalhousie大学的BjorndalenN.等人采用移动界面模型分析激光破岩的温度场, 长江大学易先中等人是应用等焓模型。这2个模型都近似认为岩石的导热系数、比热等物性参数与工作温度无关, 不考虑岩屑在井眼周壁的沉积和重凝现象, 其模型的精度有待试验修正。
在后两种基础科学研究上, 目前尚未见到有关文献, 有待深入研究。纵观以上研究发展状况, 下一步研究方向应该考虑以下几个方面:
(1) 在激光/岩石/流体相互作用原理上, 主要应集中在以下几点:
◇ 岩石的能量吸收效率和能量转换规律;
◇ 激光破岩中温度场的精确分析和研究;
◇ 岩石热破坏模型和准则;
◇ 岩石在熔融、气化和碎裂等过程中的晶粒微观组织变化和特征;
◇ 辅助冷却气流的速度、方向和环绕形式对岩石破坏过程和微观晶格的影响;
◇ 脉冲波形的能量密度、前峰后沿特征对岩石破岩速度、晶格相变过程、微观力学性能和物理特性等的影响。
(2) 在岩石相变的热力学与传热学上, 激光钻井破岩的热应力场、热应变场、井眼变形和残余应力场等有待深入研究, 物理场与岩石物性参数的基本关系有待建立。
(3) 在强激光的传输变换与微型化方面, 直二极管激光器体积小, 能满足石油工业井眼中工作的要求, 是一种发展前景良好的井下激光器, 目前正在改进其可靠性和对环境的适应性。日本和美国正在研究新的高能中空光纤和大功率光纤激光器。复杂恶劣环境下强激光的传输变换与微型化, 可望近期取得突破性进展。
(4) 其他方面还有大量工作有待深入探索, 比如车载激光钻井样机的研制, 激光束与高压水射束的比较, 关于岩石在气化、熔化状态中气体的生成量、蒸汽压力大小、高温岩屑飞溅物的体积分数、岩屑混合气流与辅助排屑气流的相互作用等。
(5) 安全也是一个不容忽视的问题。岩石骨架、矿物颗粒和胶结物质在气化和熔化状态下对环境和人类具有危害性。当激光钻井遭遇硫化氢、高压水层或强碱地层等复杂环境因素时的安全性问题, 亟待解决。
4 激光钻井技术展望
4.1 影响激光钻井效率的因素[5]
(1) 激光类型
激光钻井过程中, 激光类型的选定尤为重要, 激光发射类型可分为连续型和脉冲型。早期实验结果表明:使用脉冲型激光比连续型激光更能有效地移除岩石。
(2) 激光作用方式
为了钻得预期大小的井眼, 激光作用于岩石的模式应尽可能地增大波及范围, 减小重叠面积。进一步的研究表明, 由于岩心存在各向异性, 激光水平入射岩心比垂直入射节省能量。
(3) 激光能量的损失
激光的能量除了被岩石吸收, 消耗于破碎、熔化、气化岩石外, 很大部分能量以反射、散射, 以及岩石矿物状态变化、熔化、气化、分解引起的热效应、热膨胀形成裂缝等形式损失掉。
4.2 激光钻井技术的优势
激光钻进系统较传统钻井方法有大量优点。激光钻井无须同轴套管, 使用或不使用套管的情况下可以钻单一井径的井眼, 钻机的功率减少, 套管成本也减少。因为光子沿直线传播, 所以井眼轨迹偏离预定轨道的情况减少。激光钻井能减少钻头的使用或者不使用钻头, 因此能减少起下钻时间。更重要的是, 机械钻速比传统的机械钻速高得多, 减少了钻井成本。
激光钻进对渗透率的影响:对岩石使用激光之后岩石的孔隙度和渗透率均有增加, 增加的程度取决于岩石的热导率。如果岩石的热导率大, 渗透率增加就明显;岩石的热导率小, 渗透率的增加就不明显。这是由于渗透率高的岩石比渗透率低的岩石传热快, 导致泥土中的矿物质遇水膨胀, 水蒸发后压力下降导致岩石产生裂缝[6]。
激光射孔:激光射孔的完成不需要任何的激光器, 同时能防止传统的射孔方法对地层造成的伤害。使用射孔枪产生的岩屑可能堵塞井眼, 甚至需要修井。传统的射孔方式产生的裂缝会将射孔区域和其他区域连通, 套管也会破裂。激光射孔可克服以上问题并提供一套更有效、更经济的方法。激光新技术能使套管开窗并使其他井场工作成为可能。
打捞:由于激光钻进系统使用小部件来代替传统庞大的钻井立柱, 因此打捞作业更容易。激光可以将落鱼融化或剪碎, 即使在井中有工具丢失或落鱼的情况下, 也可将侧钻的几率降低。
传统的旋转钻进的成本很高, 激光钻井技术能给目前石油工业带来革命性的变革。标准陆地井的钻井成本大约是40万美元。激光钻井的机械钻速比传统的高10～100倍。即使高10倍的情况下, 激光钻井可以将钻井时间降低十分之一, 从而使钻井成本显著降低。激光钻井同样可以钻水平井并且清除井眼里的碎屑。
4.3 激光钻井技术的未来发展
激光钻井技术由概念设计到实际应用还要面临以下几个方面的挑战:
◇ 在激光钻井过程中, 井筒中的气体影响机械钻速, 可能导致事故。
◇ 考虑到温度和压力的双重影响, 岩石应力增加了比能, 高的热导率导致了温度的扩散, 温度的扩散引起孔隙度和渗透率的变化, 从而导致了岩石强度的下降[7]。
◇ 在激光的作用下, 所有岩石的杨氏模量、剪切模量、体积模量和联合模量减小。
◇ 对斩波脉冲和连续波脉冲的选择, 结合岩石的破碎机理设计气体泄压系统和激光束传递系统, 研究激光、钻井液之间的相互关系。
对于未来的激光技术, 首要的研究目标是研制一种地面激光器, 它传输光束到井下, 光束应具有足够的功率从地面穿过岩石钻6 096 m (20 000 ft) 的深井或更深的井, 且测量方法精密。另一方面研究是否以脉冲方式传送激光束, 这种方式可能优于连续的光束, 它将进一步增大穿透岩石的速率。第三方面的研究是确定激光器是否能使用现有的钻井液。在多数井中, 目前都要使用钻井液, 将它循环到井下, 以冷却钻头和携带、清洗井眼岩屑, 防止地下的其他流体渗人到井中。该研究还将确定在钻井过程中是否有太多的激光能量在汽化泥浆或清除流体时被消耗。
综合起来, 作为一种新型的钻井技术要得到实际的应用, 仍有下列问题尚需要进一步研究[3,5]。
(1) 复杂的地层条件
激光作用于浸泡在流体中的岩心时, 比能值均大于作用于干燥岩心, 即流体在激光作用岩石的过程中起到了阻碍作用, 使得激光移除单位体积的岩石需要耗费更多的能量。激光作用于浸泡在流体中的岩石时会产生气体, 该气体的量及组成也有待研究。虽然地层应力对比能值的大小几乎没有影响, 但在地层条件下的应力、热量、流体浸泡三者共同作用下, 比能值如何变化, 还需进一步研究。由此可见, 复杂的地层环境将对激光钻井技术的应用提出严峻的挑战。
(2) 井眼的清洗和异常压力的控制
由于二次作用的存在, 为了提高激光能量的利用率, 应及时清理堆积在井底的岩屑, 如何在不影响钻进速度的条件下清洗岩屑, 仍是目前较难解决的技术问题。
虽然激光钻井是否钻达油气层可由比能值的变化分辨出, 但当钻达油气层或异常高压地层时, 地层流体大量涌入井内很有可能造成井喷。因此, 激光钻井必须建立完善的井控系统。
5 结束语
激光钻井是一项新技术, 它的发展应用必将给以后的钻井行业带来又一次惊人的革命, 对我国来说, 这既是挑战, 又是机遇。尽管我国在这方面的研究较少, 但国外也只是处于探索阶段, 我们应在积极吸收国外研究成果的基础上, 尽早开展自主研究, 力争在新的钻井技术发展中走在世界前列。
参考文献
[1]科学出版社名词室合编.物理学辞典[M].北京:科学出版社, 1988.
[2]周敦忠.光学[M].兰州:兰州大学出版社, 1988.
[3]Graves R M, O'Brien D G.Star-Wars Laser technolo-gy applied to drilling and completing gas wells[R]:SPE49259.New Orleans, 1998.
[4]马卫国, 杨增辉, 易先中, 等.国内外激光钻井破岩技术研究与发展[J].石油矿场机械, 2008, 37 (11) :11-17.
[5]甘云雁, 陈利.新型钻井技术——激光钻井的研究进展[J].科技导报, 2005, 23 (3) :37-40.
[6]Ramona M Graves, Richard A Parker, Brian C Gaha-n.Temperatures induced by high power lasers:effects on reservoir rock strength and mechanical properties[R]:SPE78154.Irving, 2002.
激光技术引爆投影市场 篇8
激光是个好技术，但是以它目前的价位和使用模式，未来两年内并不会出现爆发性增长的机会。作为相对高端的技术，它推动投影机产品及技术的革新是自上而下开始的，普及速度不会非常快。2010年，奥图码就推出了激光投影机产品，但是只有非常少的用户可以接受其高价，而今年就将到来的万元激光投影机将引爆这个市场，而只有当激光投影机的价格降低至5 000元，激光投影机技术才能真正开始普及。激光投影技术的效率、可靠及安全问题已经达到实用标准，标志着该技术的成熟，随着销量的提升，整机价格将加速下降，2～3年实现对传统光源的取代。
占用空间较大和维护成本较高是影响投影机产品使用的主要障碍，奥图码已经找到解决这两个问题的方法。通过推出短焦以及超短焦产品，体积与空气净化机相仿，并且可以靠在墙壁上即能打出足够大的画面，奥图码最新的激光产品投射距离只有45cm，而画面尺寸达到80英寸，距离60cm后画面可扩大到100英寸，从而继续保持与其他显示产品相比在画面尺寸上的优势地位。随着未来3D投影的应用越来越多，足够大的画面会带来更好的视觉冲击感，特别是超过100英寸的画面能够为家庭用户带来真正影院级的画面感受。随着无线连接能力的增强，投影机的架设变得更简单，有利于投影机市场的家庭消费扩展。因为新技术导入及更为出色的移动能力，奥图码相信投影机相比大屏显示器，仍能有足够大的发展空间。
责任编辑：范孜恒fan_ziheng@chip.cn
激光原理与技术课程教学大纲 篇9
二、讲授大纲与各章的基本要求
第一章 辐射理论概要与激光产生的条件
教学要点：
通过本章的教学使学生： 了解光的波粒二象性，掌握光的偏振性、单色光的含义、平面光波的表示法、光强的定义和光子的含义。掌握原子能级和简并度的含义，理解原子状态标记的方法，理解辐射跃迁选择定则，掌握玻尔兹曼分布定律，掌握辐射跃迁也非辐射跃迁的定义和特点。3 理解黑体辐射的概念和规律，掌握光和物质相互作用时三种基本过程的特点、规律、发生几率，以及三者之间的关系。掌握自发辐射光功率和受激辐射光功率在普通光源和激光器中的大小关系。掌握光谱线、线型、光谱线宽度的概念，掌握自然增宽、碰撞增宽、多普勒增宽的原因、展宽线型、增宽大小及其影响因素，理解均匀增宽和非均匀增宽的概念和含义，理解综合增宽的含义。理解光在介质中受激放大的过程和规律，掌握介质中产生激光放大的条件，理解吸收系数和增益系数的概念，掌握光学谐振腔在激光器中的作用和激光阈值条件。
教学时数：10学时 教学内容：
第一节 光的波粒二象性
一、光波
二、光子
第二节 原子的能级和辐射跃迁
一、原子能级和简并度
二、原子状态的标记
三、玻尔兹曼分布
四、辐射跃迁和非辐射跃迁 第三节 光的受激辐射
一、黑体热辐射
二、光和物质的作用
三、自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
四、自发辐射光功率与受激辐射光功率
第四节 光谱线增宽
一、光谱线、线型和光谱线宽度
二、自然增宽
三、碰撞增宽
四、多普勒增宽
五、均匀增宽和非均匀增宽线型
六、综合增宽 第五节 激光形成的条件
一、介质中光的受激辐射放大
二、光学谐振腔和阈值条件
考核要求：
1、光的波粒二象性
1.1 光波偏振性（领会）
1.2 光速、频率和波长的关系（领会）1.3 单色平面波（领会）1.4 光强（识记）1.5 光子（领会）
2、原子的能级和辐射跃迁
2.1 原子能级和简并度（领会）
2.2 原子状态的标记（领会）
2.3 辐射跃迁的选择定则（领会）2.4 玻尔兹曼分布（领会、应用）2.5 辐射跃迁和非辐射跃迁（领会、识记）
3、光的受激辐射
3.1 黑体热辐射（领会）
3.2 自发辐射、受激辐射、受激吸收（领会、识记、应用）3.3 自发辐射、受激辐射、受激吸收之间的关系（领会）3.4 自发辐射光功率与受激辐射光功率（领会）
4、光谱线增宽
4.1 光谱线的线型函数、宽度（识记）
4.2 自然增宽的理论解释、增宽线型、影响增宽的因素（识记、应用）4.3 碰撞增宽的理论解释、增宽线型、影响增宽的因素（识记、应用）4.4 多普勒增宽的理论解释、增宽线型、影响增宽的因素（识记、应用）4.5 均匀增宽和非均匀增宽的概念（领会）4.6 综合增宽（领会）
5、激光形成的条件
5.1 光束在介质中的传播规律（领会）
5.2 产生受激光放大的条件、增益介质和增益系数（识记、应用）5.3 光学谐振腔的作用、阈值条件（领会、识记）
第二章 激光器的工作原理
教学要点：
通过本章的教学使学生： 理解光学谐振腔满足稳定性条件的重要性，掌握稳定性的条件，理解共轴球面腔稳定图和分类，学会稳定图的应用。理解三能级系统和四能级系统的激光工作方式，掌握速率方程组的建立、推导和粒子数密度反转分布的条件。掌握激光器在小信号工作时的粒子数密度反转分布情况和在均匀增宽型介质中的粒子数密度反转分布。理解粒子数密度反转分布的饱和效应。掌握均匀增宽型介质中的增益系数和增益饱和。掌握在非均匀增宽型介质中粒子数密度反转分布规律，掌握在非均匀增宽型介质中小信号时的增益系数和稳态情况下的增益饱和，掌握烧孔效应的原理。5 了解激光器所存在的各种损耗和起因，掌握激光谐振腔内稳定光强的形成过程，掌握激光器的能稳定出光的阈值条件（包括增益阈值，抽运功率阈值等）。了解激光介质能级选取的注意事项。教学时数：12学时
第一节 光学谐振腔结构与稳定性
一、共轴球面谐振腔的稳定性条件
二、共轴球面腔的稳定图及其分类
三、稳定图的应用
第二节 速率方程组与粒子数反转 一、三能级系统和四能级系统
二、速率方程组
三、稳态工作时的粒子数密度反转分布
四、小信号工作时的粒子数密度反转分布
五、均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
六、均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 第三节 均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
一、均匀增宽介质的增益系数
二、均匀增宽介质的增益饱和 第四节 非均匀增宽介质的增益饱和
一、介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
二、非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
三、非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
四、非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 第五节 激光器的损耗与阈值条件
一、激光器的损耗
二、激光谐振腔内形成稳定光强的过程
三、阈值条件
四、对介质能级选取的讨论
考核要求：
1、光学谐振腔结构与稳定性
1.1 共轴球面谐振腔的稳定性条件（应用）1.2 共轴球面腔的稳定图及分类（识记）1.3 稳定图的应用（应用）
2、速率方程组与粒子数反转
2.1 三能级系统和四能级系统（领会）2.2 速率方程组的建立（领会）
2.3 稳态工作时的粒子数密度反转分布（识记）2.4 饱和效应（领会、识记）
3、均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
3.1 均匀增宽介质的增益系数和增益饱和（领会、识记）
4、非均匀增宽介质的增益饱和 4.1 粒子数密度反转分布（识记）4.2 非均匀增宽介质的增益系数（识记）4.3 稳态情况下的增益饱和（领会、识记）
5、激光器的损耗与阈值条件 5.1 激光器的损耗（识记）
5.2 稳定光强的形成过程（领会、识记）5.3 阈值条件（领会、识记、应用）5.4 对介质能级选取（领会）
第三章 激光器的输出特性
教学要点：
通过本章的教学使学生： 理解自再现模概念，掌握自再现模的特点。掌握自再现模积分方程解的物理意义，理解激光谐振腔的谐振条件，理解激光纵模的特点和含义，掌握纵模频率和频率间隔公式，会分析纵模可能存在的数量。理解方形镜面共焦腔自再现模积分方程的解析解，掌握镜面上自再现模场的特征（振幅分布、相位分布、衍射损耗等）了解共焦腔中的行波场和腔内外的光场分布。掌握高斯光束的振幅和强度分布、相位分布、远场发散角以及高斯光束的高亮度。理解稳定球面腔的等价共焦腔的含义，了解稳定球面腔的光束传播特性。5 掌握均匀增宽型和非均匀增宽型介质激光器的输出功率以及影响因素。理解兰姆凹陷的形成原因。6 掌握影响激光器线宽的因素。教学时数：12学时 第一节 光学谐振腔的衍射理论
一、菲涅耳－基尔霍夫衍射公式
二、光学谐振腔的自再现模积分方程
三、激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 第二节 对称共焦腔内外的光场分布
一、共焦腔镜面上的场分布
二、共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 第三节 高斯光束的传播特性
一、高斯光束的振幅和强度分布
二、高斯光束的相位分布
三、高斯光束的远场发散角
四、高斯光束的高亮度 第四节 稳定球面腔的光束传播特性
一、稳定球面腔的等价共焦腔
二、稳定球面腔的光束传播特性 第五节 激光器的输出功率
一、均匀增宽型介质激光器的输出功率
二、非均匀增宽型介质激光器的输出功率
考核要求：
1、光学谐振腔的衍射理论
1.1 菲涅耳－基尔霍夫衍射公式（领会）1.2 自再现模（领会、识记）1.3 激光纵模（领会、识记）
2、对称共焦腔内外的光场分布
2.1 镜面上自再现模场的特征（领会、识记）2.2 行波场和腔内外光场分布（了解）
3、高斯光束的传播特性
3.1 高斯光束的强度分布（领会、识记、应用）3.2 相位分布（领会）
3.3 远场发散角（领会、识记、应用）3.4 高亮度（领会）
4、稳定球面腔的光束传播特性
4.1 稳定球面腔的等价共焦腔（领会）4.2 稳定球面腔的光束传播特性（领会）
5、激光器的输出功率
5.1 均匀增宽型介质激光器的输出功率（领会）
5.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率、兰姆凹陷（领会）
6、激光器的线宽极限（领会）
第四章 激光的基本技术
教学要点：
通过本章的教学使学生： 了解激光器选模的目的和意义，理解均匀增宽型谱线的纵模竞争，掌握单纵模选取的方法，掌握激光单横模的选取方法。了解激光器频率稳定的衡量方法，掌握影响激光器频率稳定的因素，了解常见的几种稳频的方法。了解高斯光束透过透镜时的变换规律，掌握高斯光束的聚焦、准直、扩束等技术的原理和方法。理解激光调制的概念，了解电光强度调制和电光相位调制。5 了解实现激光偏转的几种主要途径。理解激光谐振腔的品质因素Q的含义，掌握调Q的原理，了解几种常见调Q的方法。理解激光锁模技术的含义，掌握锁模的原理，了解锁模的2种常见途径。教学时数：10学时 第一节 激光器输出的选模
一、激光单纵模的选取
二、激光单横模的选取 第二节 激光器的稳频
一、影响频率稳定的因素
二、稳频方法概述
三、兰姆凹陷法稳频
四、饱和吸收法稳频 第三节 激光束的变换
一、高斯光束通过薄透镜时的变换
二、高斯光束的聚焦
三、高斯光束的准直
四、激光的扩束 第四节 激光调制技术
一、激光调制的基本概念
二、电光强度调制
三、电光相位调制 第五节 激光偏转技术
一、机械偏转
二、电光偏转
三、声光偏转 第六节 激光调Q技术
一、激光谐振腔的品质因数Q
二、调Q原理
三、电光调Q
四、声光调Q
五、染料调Q 第七节 激光锁模技术
一、锁模原理
二、主动锁模
三、被动锁模
考核要求：
1、激光器输出的选模
1.1 均匀增宽型谱线的纵模竞争（领会）1.2 非均匀增宽型谱线的多纵模振荡（领会）1.3 单纵模的选取（领会、识记）1.4 单横模的选取（领会、识记）
2、激光器的稳频
2.1 影响频率稳定的因素（识记）2.2 稳频方法（了解）
3、激光束的变换
3.1 高斯光束通过透镜时的变换（领会、应用）3.2 高斯光束的聚焦（领会、应用）3.3 高斯光束的准直（领会、应用）3.4 激光的扩束（领会、应用）
4、激光调制技术
4.1 调制的基本概念（领会）
4.2 电光强度调制和电光相位调制（了解）
5、激光偏转技术 5.1 机械偏转（了解）5.2 电光偏转（了解）5.3 声光偏转（了解）
6、激光调Q技术
6.1 品质因数Q的概念（领会）6.2 调Q原理（领会、识记）
6.3 电光调Q、声光调Q、染料调Q（领会）
7、激光锁模技术 7.1 锁模原理（领会）
7.2 主动锁模和被动锁模（了解）
第五章 典型激光器介绍
教学要点：
通过本章的教学使学生： 了解固体激光器的基本结构，掌握红宝石激光器、YAG:Nd激光器的特点和机理，了解固体激光器的泵浦系统和输出特性，了解半导体激光器泵浦的固体激光器、可调谐固体激光器和高功率激光器的优缺点及原理。了解氦氖激光器的结构和工作机理，了解二氧化碳激光器的结构、激发机理和输出特性，了解氩离子激光器的结构、激发机理和工作特性。3 了解染料激光器的特点、激发机理、调谐原理和泵浦系统。了解半导体激光器中的能带情况和产生受激辐射的条件，掌握PN结的双简并能带结构和粒子数反转条件，掌握半导体激光器的工作原理及阈值条件，了解同质结和异质结半导体激光器的特性。了解准分子激光器、自由电子激光器和化学激光器的特点、基本原理和输出特性。
教学时数：4学时 第一节 固体激光器
一、固体激光器的基本结构与工作物质
二、固体激光器的泵浦系统
三、固体激光器的输出特性
四、新型固体激光器 第二节 气体激光器
一、氦氖激光器 二、二氧化碳激光器
三、氩离子激光器 第三节 染料激光器
一、染料激光器的激发机理
二、染料激光器的泵浦
三、染料激光器的调谐 第四节 半导体激光器
一、半导体的能带和产生受激辐射的条件
二、PN结和粒子数反转
三、半导体激光器的工作原理和阈值条件
四、同质结和异质结半导体激光器 第五节 其他激光器
一、准分子激光器
二、自由电子激光器
三、化学激光器
考核要求：
1、固体激光器
1.1 固体激光器的基本结构和工作物质（了解）1.2 红宝石激光器、Nd:YAG激光器（了解、识记）1.3 泵浦系统、输出特性（了解）
2、气体激光器
2.1 氦氖激光器结构和原理（了解、识记）2.2 二氧化碳激光器结构和原理（了解）2.3 氩离子激光器结构和原理(了解)
3、染料激光器（了解）
4、半导体激光器
4.1 半导体能带（了解）4.2 PN结与粒子数反转（领会）4.3 工作原理和阈值（了解）
5、其他激光器（了解）
第六章 激光在精密测量中的应用
教学要点：
通过本章的教学使学生： 了解激光干涉测长的基本原理、系统组成，了解激光外差干涉测长技术。2 了解激光衍射测量原理、方法及应用。了解激光测距的特点、基本原理，了解激光相位测距原理。了解激光准直仪的原理和结构，了解激光多自由度测量系统结构和原理。5 了解激光多普勒测速的原理和应用。6 了解激光测量角度和角加速度的原理。7 了解激光环境计量的原理和应用。教学时数：1学时
第一节 激光干涉测长 第二节 激光衍射测量 第三节 激光测距
第四节 激光准直及多自由度测量 第五节 激光多普勒测速
第六节 环形激光测量角度和角加速度
考核要求：
本章内容仅要求了解，不作考试要求。
第七章 激光加工技术
教学要点：
通过本章的教学使学生： 1 了解激光热加工的原理。了解激光淬火技术的原理与应用，了解激光表面熔凝技术和熔覆技术。3 了解激光打孔和激光切割的原理与特点。了解激光焊接的特点，了解激光热导焊和深熔焊的原理。了解激光快速成型技术的原理、优点及应用，了解激光清洗技术和激光弯曲技术。
教学时数：1学时
第一节 激光热加工原理 第二节 激光表面改性技术 第三节 激光去除材料技术 第四节 激光焊接 第五节 激光快速成型技术 第六节 其他激光加工技术
考核要求：
本章内容仅要求了解，不作考试要求。
第八章 激光在医学中的应用
教学要点：
通过本章的教学使学生： 了解生物体的光学特性，了解激光对生物体的作用和激光在生物体应用的优点。2 了解激光临床治疗的种类与现状，了解激光在皮肤科及整形外科领域中的应用，了解激光在眼科、泌尿外科、耳鼻喉科中的应用。了解利用激光的生物体光谱测量及诊断，了解激光断层摄影、激光显微镜基本原理。了解医用激光设备（光源、光纤）。了解医用激光新技术和光动力学治疗的前景。教学时数：1学时
第一节 激光与生物体的相互作用 第二节 激光在临床治疗中的应用 第三节 激光在生物体检测及诊断中的应用 第四节 医用激光设备 第五节 激光应用于医学的未来
考核要求：
本章内容仅要求了解，不作考试要求。
第九章 激光在信息技术中的应用
教学要点：
通过本章的教学使学生： 了解光纤通信系统中的激光器需满足的要求，了解光纤激光器的基本原理、特点、分类和应用，了解光放大器的原理、种类等。了解激光全息术的基本原理和分类，了解激光全息三维显示的优点、应用及展望。了解激光存储的基本原理、分类及特点，了解激光体全息光存储的特点、原理及应用，了解激光存储的最新进展。4 了解激光在扫描器和打印机中的应用 教学时数：1学时
第一节 光纤通信系统中的激光器和光放大器 第二节 激光全息三维显示 第三节 激光存储技术 第四节 激光扫描和激光打印机
考核要求：
本章内容仅要求了解，不作考试要求。
第十章 激光在科学技术前沿问题中的应用
教学要点：
通过本章的教学使学生： 1 了解激光在受控核聚变中的应用。2 了解激光冷却技术。了解激光操纵微粒的方法和原理。4 了解激光诱导化学反应的原理。5 了解激光在光谱技术中的应用。教学时数：1学时 第一节 激光核聚变 第二节 激光冷却 第三节 激光操纵微粒 第四节 激光诱导化学过程 第五节 激光光谱学
考核要求：
本章内容仅要求了解，不作考试要求。
三、推荐教材和参考书目
1、《激光原理及应用》，陈家璧主编，电子工业出版社，2004
2、《激光原理》，周炳琨、高以智等编，第五版，国防工业出版社，2004
3、《固体激光工程》，（美）W.克希耐尔著，孙文等译，科学出版社，2003
4、《激光技术》，蓝信钜，科学出版社，2000
5、《激光工程》，（日）中井贞雄著，熊缨译，科学出版社，2002
6、《激光物理》，钱梅珍等著，第二版，电子工业出版社，2001