激光技术在食品和发酵工业中的应用
激光技术在食品和发酵工业中的应用激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门学科，在当今社会应用非常广泛，现在谈谈激光技术在食品和发酵工程中的应用。
一激光
（一）激光的产生原理。
某些具有亚稳态能级结构的物质，在一定外来光子能量激发的条件下，会吸收，使处在较高能级（亚稳态）的原子（或粒子）数目大于处于低能级（基态）的原子数目，这种现象，称为“粒子数反转”。在粒子数的反转的状态下，如果有一束光子照射该物体，而光子的能量恰好等于这两个能级相对应的能量差，这时就能产生受激辐射，输出大量的光能。
（二）激光的特性。
1. 强度高
激光的亮度和能量密度之所以如此高，原因在于激光可以实现光能在空间和时间上的亮度和能量集中。
2. 单色性好
在光学领域里，“单色”是指光的波长（或者频率）为一个确定的数值，实际上严格的单色光是不存在的，波长为λ。的单色光都是指中心波长为λ。、谱线宽为Δλ的一个光谱范围。Δλ称为该单色光的谱线宽，是衡量单色最好的尺度，Δλ越小，单色性就越好。
3. 相干性好
光源的相干性可以利用相干时间或相干长度来量度。相干时间是指光源先后发出的两束光能够产生干涉现象的最大时间间隔。在这个最大的时间间隔。在这个最大的时间间隔内光所走的路程（光程）就是相干长度，它与光源的性密有关。
二食品与发酵
现代食品发酵工艺学是以跟日常生活密切相关的食品为转化产品的生物工艺学，其中包括：
原料处理和培养基调制技术；
生产菌种选择及种子扩大与培养技术；
发酵过程中物质变化及发酵过程控制技术；
目的产物分离纯化技术。
三食品发酵的应用
近年来，食品发酵的应用日趋广泛。不仅仅在食品行业当中得到推广应用，在其他行业也得到了广泛的推广。如沼气生产、动物饲料加工、发酵床养猪等等。不过就目前而言，食品发酵在发酵行业仍占相当大的比重。发酵食品是指人们利用有益微生物加工制造的一类食品,具有独特的风味,如酸奶、干酪、酒酿、泡菜、酱油、食醋、豆豉、黄酒、啤酒、葡萄酒等。就此而言，对目前食品发酵进行详细介绍，以便使其价值得到最大化，食品发酵产业潜力巨大，仍待开发。
关键词：微生物发酵、食品发酵
结合多年食品行业的相关调查，针对发酵技术在食品行业的应用做相关如下的阐述。
微生物发酵在制作酸奶中的应用
酸奶是一种传统发酵乳制品，具有丰富的营养价值和良好的保健功能。随着冰箱的普及和冷链系统的推广，随着我国人民消费水平和文明素质的提高，随着健康理念的流行，酸奶产量以年平均25%的速度增长，已经成为我国第一大发酵乳制品，是最具盈利和发展潜力的产业。
酸奶是新鲜牛奶经酸奶发酵剂发酵而成的乳制品。酸奶发酵剂是制作酸奶所用的特定的微生物培养材料。发酵剂在酸奶生产过程中的作用非常重要，发酵剂是酸奶产品产酸和产香的基础和主要原因。酸奶质量的好坏主要取决于酸奶发酵剂的品质类型及活力。
在以前的酸奶生产过程中，酸奶发酵剂的菌种要在酸奶生产厂家单独设一菌种车间，以完成“纯菌→活化→扩大繁殖→母发酵剂→中间发酵剂→工作发酵剂”这一工艺过程，该过程工序多、技术要求严格，一般厂家由于生产条件有限，经常出现质量问题。所以，在乳业发达国家，酸奶生产厂家不自制发酵剂，由专门生产发酵剂的企业提供酸奶发酵剂，来满足发酵乳制品厂家的要求。丹麦的汉森中心实验室1988年底生产出超浓缩的直投式酸奶发酵剂。
微生物发酵在制作泡菜中的应用
泡菜(kimchi)是一种用白菜和萝卜或黄瓜加上盐,蒜,洋葱,生姜,红辣椒和海鲜等腌泡而成的辣菜. 它是一种发酵食品，它不但味美、爽口，而且具有丰富的营养，是餐桌上不可缺少的主要开胃菜.泡菜用鱼酱、辣椒、蒜等作料配制而成.每个家庭制作出来的泡菜，其味道和营养是各不相同的。朝鲜泡菜种类很多，按季节可分为春季的萝卜泡菜、白菜泡菜，夏季的黄瓜泡菜、小萝卜泡菜，秋季的辣白菜、泡萝卜块儿，冬季的各种泡菜。
针对发酵技术在泡菜中的应用，现以发酵菌为例进行介绍。如白菜泡菜的腌制是以白菜汁为基质，对若干乳酸菌株进行发酵性能的研究。确定了嗜酸乳杆菌为主要发酵菌种，使之与经耐氧驯化的青春双歧杆苗混合培养，表现了良好的共生发酵特性。在白菜汁中加入NaCl1％，大豆蛋白粉2％，葡萄糖2％，于37℃培养24h，其菌数可达108个／ml。以此培养物为发酵剂可制作出质地、风味、营养俱佳的酸白菜。
微生物发酵在制作食醋中的应用
工艺流程配料→蒸熟拌曲→入坛发酵→加水醋化→成品着色。
制作方法
蒸熟拌曲：将糯米浸渍，水层比米层高出20厘米左右。浸债时间：冬春气温15℃以下时为12～16小时；夏秋气温25℃以下时，以8～10小时为好。然后捞起放在甑上蒸至大汽上升后，再蒸10分钟，向米层洒入适量清水，再蒸10分钟；米粒膨胀发亮，松散柔软、嚼不粘牙即已熟透，此时下甑，再用清水冲饭降温；持水分沥干后，倒出摊铺在竹席上，拌入酒曲药。若是采用其它原料，均要粉碎成湿粉，然后上甑蒸，冷却后拌曲。
入坛发酵：酿酒的缸应以口小肚大的陶坛为好，把拌曲后的原料倒入坛内。冬春季节坛外加围麻袋或草垫保温，夏秋季节注意通风散热。酿室内温度以25℃～30℃为宜，经12小时，曲中微生物逐渐繁殖起来，24小时后即可闻到轻微的酒香，36小时后酒液逐渐渗出，色泽金黄，甜而微酸，酒香扑鼻。这说明糖化完全，酒化正常。
加水醋化：人坛发酵过程中，糖化和酒化同时进行，前期以糖化为主，后期以酒精发酵为主。为使糖化彻底，还要继续发酵3～4天，促使生成更多的酒精。
当酒液开始变酸时，每50公斤米饭或淀粉，加入清水 4～4．5倍，使酒液中的酒精浓度降低，以利其中醋酸菌繁殖生长，自然醋化。
成品着色：通过坛内发酵，一般冬春季节40-50天，夏秋季节20～30天，醋液即变酸成熟。此时酵面有一层薄薄的醋酸菌膜，有刺鼻酸味。成熟品上层醋液清亮橙黄，中下层醋液为乳白色，略有混浊，两者混合即为白色的成品醋。一般每百公斤糯米可酿制米醋450公斤。在白醋中加入五香、糖色等调味品，即为香醋。老陈醋要经过1～2年时间，由于高温与低温交替影响，浓度和酸度会增高，颜色加深，品质更好。
酿酒酵母的特点及除酿酒以外的生产应用
酵母产品有几种分类方法。以人类食用和作动物饲料的不同目的可分成食用酵母和饲料酵母。食用酵母中又分成面包酵母、食品酵母和药用酵母等。
面包酵母又分压榨酵母、活性干酵母和快速活性干酵母。
①压榨酵母：采用酿酒酵母生产的含水分70～73％的块状产品。呈淡黄色,具有紧密的结构且易粉碎,有强的发面能力。在4℃可保藏1个月左右，在0℃能保藏2～3个月产品最初是用板框压滤机将离心后的酵母乳压榨脱水得到的，因而被称为压榨酵母，俗称鲜酵母。发面时，其用量为面粉量的1～2％,发面温度为28～30℃,发面时间随酵母用量、发面温度和面团含糖量等因素而异，一般为1～3小时。
②活性干酵母:采用酿酒酵母生产的含水分8％左右、颗粒状、具有发面能力的干酵母产品。采用具有耐干燥能力、发酵力稳定的醇母经培养得到鲜酵母，再经挤压成型和干燥而制成。发酵效果与压榨酵母相近。产品用真空或充惰性气体（如氮气或二氧化碳）的铝箔袋或金属罐包装，货架寿命为半年到1年。与压榨酵母相比,它具有保藏期长，不需低温保藏，运输和使用方便等优点。
③快速活性干酵母：一种新型的具有快速高效发酵力的细小颗粒状（直径小于1mm）产品。水分含量为4～6％。它是在活性干酵母的基础上,采用遗传工程技术获得高度耐干燥的酿酒酵母菌株，经特殊的营养配比和严格的增殖培养条件以及采用流化床干燥设备干燥而得。与活性干酵母相同,采用真空或充惰气体保藏,货架寿命为1年以上。与活性干酵母相比,颗粒较小,发酵力高,使用时不需先水化而可直接与面粉混合加水制成面团发酵，在短时间内发酵完毕即可焙烤成食
品。该产品在本世纪70年代才在市场上出现，深受消费者的欢迎。研究发现，安琪酵母的活力是最高的。
食品酵母不具有发酵力的繁殖能力，供人类食用的干酵母粉或颗粒状产品。它可通过回收啤酒厂的酵母泥、或为了人类营养的要求专门培养并干燥而得。美国、日本及欧洲一些国家在普通的粮食制品如面包、蛋糕、饼干和烤饼中掺入 5％左右的食用酵母粉以提高食品的营养价值。酵母自溶物可作为肉类、果酱、汤类、乳酪、面包类食品、蔬菜及调味料的添加剂；在婴儿食品、健康食品中作为食品营养强化剂。由酵母自溶浸出物制得的5′-核苷酸与味精配合可作为强化食品风味的添加剂（见）。从安琪酵母中提取的浓缩转化酶用作方蛋夹心巧克力的液化剂。从以乳清为原料生产的酵母中提取的乳糖酶，可用于牛奶加工以增加甜度，防止乳清浓缩液中乳糖的结晶，适应不耐乳糖症的消费者的需要。
药用酵母制造方法和性质与食品酵母相同。由于它含有丰富的蛋白质、维生素和酶等生理活性物质，医药上将其制成酵母片如食母生片，用于治疗因不合理的饮食引起的消化不良症。体质衰弱的人服用后能起到一定程度的调整新陈代谢机能的作用。在酵母培养过程中，如添加一些特殊的元素制成含硒、铬等微量元素的酵母，对一些疾病具有一定的疗效。如含硒酵母用于治疗克山病和大骨节病，并有一定防止细胞衰老的作用；含铬酵母可用于治疗糖尿病等。
饲料酵母通常用假丝酵母或脆壁克鲁维酵母经培养、干燥制成是不具有发酵力,细胞呈死亡状态的粉末状或颗粒状产品。它含有丰富的蛋白质(30～40％左右)、B族维生素、氨基酸等物质,广泛用作动物饲料的蛋白质补充物。它能促进动物的生长发育，缩短饲养期，增加肉量和蛋量，改良肉质和提高瘦肉率，改善皮毛的光泽度，并能增强幼禽畜的抗病能力。
微生物发酵在制作酱油中的应用
普遍采用的低盐固态发酵工艺。
原料处理分为3步。①饼粕加水及润水：加水量以蒸熟后曲料水分达到47—50%为标准。②混和：饼粕润水后，与轧碎小麦及麸皮充分混和均匀。③蒸煮：用旋转式蒸锅加压（0.2MPa）蒸料，使蛋白质适度变性，淀粉蒸熟糊化，并杀灭附着在原料上的微生物。
制曲分两步。①冷却接种：熟料快速冷却至45℃，接入米曲霉菌种经纯粹扩大培养后的种曲0.3—0.4%，充分拌匀。②厚层通风制曲：接种后的曲料送入曲室曲池内。先间歇通风，后连续通风。制曲温度在孢子发芽阶段控制在30—32℃，菌丝生长阶段控制在最高不超过35℃。这期间要进行翻曲及铲曲。孢子着生初期，产酶最为旺盛，品温以控制在30—32℃为宜。
发酵成曲加12—13°Be'热盐水拌和入发酵池,品温42—45℃维持20天左右，酱醅基本成熟。
浸出淋油将前次生产留下的三油加热至85℃，再送入成熟的酱醅内浸泡，使酱油万分溶于其中，然后从发酵池假底下部把生酱油（头油徐徐放出，通过食盐层补足浓度及盐分。淋油是把酱油与酱渣通过分离出来。一般采用多次浸泡，分别依序淋出头油、二油及三油，循环套用才能把酱油成分基本上全部提取出来。后处理：酱油加热至80—85℃消毒灭，再配制（勾兑）、澄清及质量检验，得到符合质量标准的成品。
酱油工业正在打破传统的方法而逐步采用新方法。如原料连续蒸煮处理，将加水的原料在0.16—0.18MPa压力下蒸煮3分钟，并快速冷却，可使原料全氮利用率由原来旋转蒸煮锅的75%提高到85%左右；制曲使用圆盘机后，成曲酶活性高，质量好，还减少劳动力和改善劳动条件。此外，诱变育种出优良突变新菌株及液体曲的应用，也是重要的发展方向。
微生物发酵新应用新技术
近年来微生物发酵新应用已经扩展到了农业、工业的其他行业，诸如秸秆发酵制沼气，畜牧业当中的发酵床养猪、养鸡等新技术的推广，使发酵技术已不是单单食品行业的独树一帜。随着经济的高速发展，能源的极大消耗，迫切要求人们去寻求新技术、新能源。而微生物发酵所蕴藏着巨大的潜力，既绿色环保，有节省能源。他的地位将不可替代成为新技术、新应用当中的佼佼者。
食品包装在包装行业里的要求是最高的，也是与人们的日常生活息息相关的，所以一直以来都受到人们的高度关注。随着生活水平的不断提高，在人们消费能力不断增长的同时，对于包装的要求也在不断的强化着。其实食品的包装对食品的销量有着不可忽视的作用，毕竟人人都喜欢看上去漂亮，使用方便的东西......
在消费品工业领域，包装一直是被特别关注的一个重要方面，尤其是食品安
全更是食品包装的重中之重。但是在重视食品安全以及包装精美的外表的同时，人们往往忽略了很多细节问题，例如忽视了人们在打开食物包装时的感受。以目前最常用的封口式包装来说，常会出现问题，有些时候甚至会造成一些小伤害，比如：在打开花生或沙拉酱包装时，包装内容物很容易溢出，尤其是一些封口过紧或设计不合理的包装最容易出现这种状况。还有因为疏忽漏做了撕开线，或用机械方法做出的撕开线通常要用很大的力气才能撕开，于是在打开某些食品包装时很难控制力度。
目前先进的激光技术给了我们解决问题的方案，激光系统能够做到选择软包装中某个单独薄膜层进行划线。这样做就实现了软包装的完美易撕开效果，并且能够保持薄膜的完整性，使得外层薄膜完好不受损，从而使得我们能够有效防止包装内商品的见光和受潮等问题的出现。
其次如今先进的激光系统完全能够随意的按自由组合方式划线，例如目前很多零食包装所采用的，以按照包装上印刷图案的轮廓来划线的设计风格，这样的划线方式正是激光划线系统的优势所在。还有当包装带需要有孔时，激光系统可对包装做"通风保鲜"打孔，这是目前世界上最为领先的技术，通过打孔能增加包装内商品的保鲜期，或迎合产品经微波炉加热后对食品包装所产生的压力。现在，激光打孔线已经能够达到沿虚线撕开整个包装的效果。与螺旋刀或冲压机等机械工具不同，激光工作无须直接接触，只有极小的磨损和切割就可以提供最佳的加工方式。
激光划线技术的应用
激光划线是一种在多层复合包装材料上使用激光来实现"易撕开"效果的技术。传统工具容易将线划的太深，导致产品包装的复合层受到损坏；或者划线太浅，使得消费者需要花很大的力气来撕开包装。这里我想每个人都或多或少对打开那些"固若金汤"的食品包装而恼火的经历吧！
激光划线技术是一种更先进、灵活的技术，激光划线技术将激光能量集中在需要划线的薄膜层上，而不损坏整个薄膜。因为，复合膜例如PET、PP或PE，它们都具有不同的吸收和发射二氧化碳激光波长的特性，所以当一层薄膜吸收激光能量而消失后，其他的材料薄膜层则100％的保持完好受不到任何影响。另一方面，铝箔层或着其他镀上金属层的薄膜，则成为了阻挡激光通向其它材料层的
屏障。所以这些材料的特性可以使得激光技术能在包装材料上进行精确的定位、划线。同时，撕开线通过人的人眼清晰可见，于是撕开包装对消费者来说就显得轻而易举了。此为，值得注意的是，激光划线技术对于食品包装来说是非接触式的且无磨损的过程，所以也保证了包装内的商品不会因为包装过程而受到损坏，确保了商品的稳定性与可靠性。
激光打孔技术的应用
众所周知，易腐食品的质量和保存期取决于产品包装中空气循环和包装内湿度的平衡。因此，为了达到包装具有足够的小孔，使用激光技术打孔成为了易腐食品的首选。
以目前在激光划线及激光打孔技术领域拥有领先地位的ROFIN公司为例：ROFIN公司的加工设备可以使用高脉冲的而二氧化碳激光对包装材料的各个薄膜层进行打孔作业，通过ROFIN公司的特殊技术，每个小孔周围都具有熔融，能够有效的阻止小孔的扩大并避免了对包装完整性的破坏，并能够同时拥有良好的透气、保湿效果。
目前先进的激光设备可以更具产品的产量或工艺要求来提供各种解决方案，可以提供分光器配合多个聚焦头来控制打孔的方向，通过使用多角棱镜将光速分配到多个聚焦头上来实现高速走卷。现在，最佳的软包装气候管理包装的孔径在60到300微米之间，小孔的排列可以更具实际的需要来自行改变，并且可以与印刷同步进行。激光打孔技术也适用于存在压力变化的包装，如需要通过微波加热的食品包装等等。而对于一些比较坚硬的包装材料，如PE/PE复合材料，激光打孔技术可以做出每1厘米内包含5-50个小孔的打孔线，完全可以达到沿虚线撕开包装的效果。
食品包装采用激光划线技术的优点
●只对选中的薄膜层划线，其它薄膜层不受影响
●可以自由选择划线的形状
●生产过程中损耗少，可靠性高
食品包装采用激光打孔技术的优点
●对孔的尺寸和孔的数量可以精确控制
●可以打出细孔且细孔的边缘防断裂
●可用高密度的小孔制作出沿虚线撕下的包装
●生产过程中损耗小，可靠性高
食品发酵工程
随着人们消费能力的提高，对于消费品的质量提出了更好的要求，人性化的食品包装更容易使客户接受，对于提高产品的销售情况也起着一定的作用。如今食品包装领域的激光技术已经相当的成熟，并且肯定能够在未来的市场中占据重用物质或直接将微生物应用于工业生产的一种技术体系。这项技术包括菌种
选育、菌种生产、代谢产物的发酵以及微生物的利用技术等。到目前为止,
全世界食品工业中发酵技术产业的总产值约为2000亿美元。维生素、氨基酸、酵母制剂、微生物多糖、环状糊精、低聚糖、不饱和脂肪酸、糖醇、核酸
类鲜味剂、有机酸味剂、低热量甜味剂和乳酸菌类等产品的开发,均是发酵
技术在食品工业领域中的新应用，这些均属于食品发酵工程的研究范围。本
书对现代发酵工程共性的关键技术、优良菌种的选育、工艺的控制与优化、
生物反应器、下游分离纯化、各类发酵产品的理论和工艺以及食品废水处理
等作了详细阐述，力求体现理论结合实际。
激光在食品方面还有一个极重要的应用是激光杀菌技术。
1 .激光杀菌的效果
激光杀菌的机理是基于激光与物质的互相作用效应。激光可以用于杀菌、消毒，不同的剂量和波长可以杀死不同的细菌，病毒，各种寄生虫。在250~800nm 之间的任何单色光都有杀菌能力，256nm的最易被吸收，比600nm的高30000倍。激光杀菌可以是利用它的热效应的杀菌，也可是利用它非热的其他的效应杀菌。而且激光消毒、杀菌效率高，速度快，效果好。
但由于激光光束很细，照射面积小，加之激光设备昂贵，使用维修也比较麻烦，故直接把激光用于食品的杀菌在生产实践还很少见。下面举几个类子。
用400~500nm的激光照射，可以杀死螨类和蚊类；用CO2激光可以杀死赤拟谷盗和小麦裸露玉米象的成虫。用CO2激光聚焦烧灼治疗兔耳螨病，取得了满意的效果。
哥伦布公司研究一种使用连续波的二氧化碳激光器，作为蔬菜的快速去皮的一种办法，并或专利。这种技术虽然不是为家庭厨房、而为大型食品加工厂设计
的，但对家庭主妇来说无不启迪。其工作原理简单，由一条输送带将食用蔬菜从一面旋转镜子的下方输送过去，镜子反射了3条激光束扫蔬菜，把菜皮烧掉，同时也就杀死了蔬菜的表层的所有细菌和寄生虫。
由于二氧化碳激光光线能被水分吸收，所以烧掉外皮后，一遇到内层潮湿的果肉组织就会自动消失。而目前所用的高压釜热炉方法是把食物的皮炸掉，从而损失了约15%的果肉，用激光法就可以挽回这些损失。
2 .影响激光杀菌效果的因素
单用激光杀菌时，影响激光杀菌效果的主要因素如下：
（1）激光工作方式前面已提到激光工作方式主要有：连续输出；脉冲输出（又分脉冲和重复频率脉冲输出）；巨脉冲输出（采用Q开关技术）。
一般情况下，连续输出的激光功率比较大，也比较稳定，效率也高，
一般作为杀菌的激光多脉冲输出。
（2）时空参数时空参数对连续激光来说是指激光照射时间。照射时间越长，即激光对被照物的作用时间越长，则激光的各种生物效应持续时
间越长，同时被照射物质所获得的激光能量也越大。
（3）激光能量参数激光能量参数对连续激光器来说是指激光功率P，对脉冲激光器是指脉冲能量Wm.
（4）光学参数激光器的光学参数主要有三个：激光波长λ；发散角θ及谐振腔输出端光束（或光圈）直径D。他们之间存在下列关系
θ=2.44·λ／D
激光的波长λ应尽量选用与被杀菌物质的光学带相应的（相同或接
近），使物质能更好更多地吸收激光能量。
（5）被杀菌材料的特性被杀菌材料的吸收带，pH,颜色，透明度及所含杂质的种类、性质、颗粒大小等等也会大大影响激光的杀菌效果。
3.激光杀菌设备
一般激光杀菌设备有以下几部分组成：激光器为发射激光和供给能量的装置；冷却系统用于冷却激光工作物质和光泵；抽运系统给激光工作物质提供能量，以实现粒子数反转；电能供给系统给抽运系统、光泵系统提供电能；
计算机数控系统控制和监测坐标工作台及抽运系统的工作；坐标工作台用于
安装和固定杀菌容器并实现激光束与杀菌容器间的相对运动；杀菌容器，即杀菌室，放置杀菌物料和进行杀菌的装置；光学系统用于把激光束形成一定形状，传输到杀菌室内同时观察光束的工作情况；激光器输出能量的自动稳定系统；激光输出能量的调制和控制系统
4. 激光杀菌的应用
直接把激光用于食品的杀菌，目前国内外都应用极少，这主要是单用激光杀菌有一个很大的缺陷，就是激光发出的激光束，其辐射面积不可能做得很大，因为辐射面积大，功率密度下降，影响杀菌效果。为了提高功率密度，势必加大激光器功率。这又带来了成本的提高。当然，可以采用一些特殊措施。例如特殊光纤可以把集中的激光束散成一定的面积，但毕竟有限。故有前途的是把激光与其他技术联合使用，例如把激光与超声，激光与脉冲放电联合使用，这才能把激光运用于工业上食品杀菌开辟了广阔的前景。下面简单介绍一下这方面的情况。
1）声光杀菌技术（超声波-激光联合杀菌）众所周知，在液体中，当超声声强超过某一空化阈值，将产生空化效应，这时气泡的闭合破裂产生激波，其峰值将达108N/m2。这样高的爆炸压力，将杀死液体中的某细菌，但对杂菌中一类顽固细菌，往往由于空化微阈离散离散，致使逃脱受击。但当超声与激光联合使用时，超声是一种机械波，振动的传播表现为纵波，激光是一种电波，波动过程表现为横波。声光的联合应用，即纵波和横波的叠加产生了一种新的声光特性，形成了两种能量的叠加，产生更高的能量，杀菌效果更加明显只要激光和超声剂量都掌握得好，就能达到理想的灭菌效果。声光联合杀菌也为无菌包装工艺开辟了新的途径。
2）电光杀菌技术（脉冲放电-激光联合杀菌）高强度脉冲放电杀菌技术，显然有很多优点，但它有一个致命的弱点，就是要使用高电压9几万到几十万伏），使得杀菌技术的设计、制造、安全、调试都十分复杂，而且有很大的危险性，令使用者望而生畏，而且杀菌室也不能过大，故使它的推广受到了很大的限制。为了克服高压脉冲放电技术的上述缺点，可采用激光-脉冲联合杀菌的方式。引入激光有以下几个特点：
○1激光是一种高能的光子流，它照射到液体的介质中，光子能量与放电能
量的叠加，大大强化了脉冲放电的过程，产生了更大的能量和更激烈的爆炸特性与冲击波。
○2另外，激光也是一种强电磁波，激光照射也强化了电脉冲放电的电磁效应，两种强电磁场的叠加，增加了细菌细胞膜穿孔的概率和细胞死亡的数量，激光照射还能产生活性很大的单线态氧和有毒的自由基，进而通过细胞膜上的孔杀死细菌。
○3激光还有强的化学效应，它能产生光致离解作用。打断了细菌分子的某些化学键，造成细胞死亡。
○4激光是一种横波，脉冲放电产生的是纵波，激光与脉冲放电的联合使用，就产生了横波与纵波的叠加，从而产生了新的光电特性：原来方向性极强，光束细的激光，穿过了电脉冲放电的纵波场时，受到脉冲放电纵波的干扰，强化了激光的反射、散射和折射等现象，引起了激光的强烈发散，大大扩大了激光的作用范围，使整个容器内都充满了激光与脉冲放电冲击波的作用，使细菌无处逃遁而死亡。
○5由于脉冲放电引入了激光，因而可使脉冲放电的电压大大降低。
问题：超声波加工的机理是什么？
超声波加工是利用振动频率超过16 000 Hz的工具头，通过悬浮液磨料对工件进行成型加工的一种方法，其加工原理如图1所示。
当工具以16 000 Hz以上的振动频率作用于悬浮液磨料时，磨料便以极高的速度强力冲击加工表面；同时由于悬浮液磨料的搅动，使磨粒以高速度抛磨工件表面；此外，磨料液受工具端面的超声振动而产生交变的冲击波和“空化现象”。所谓空化现象，是指当工具端面以很大的加速度离开工件表面时，加工间隙内形成负压和局部真空，在磨料液内形成很多微空腔；当工具端面以很大的加速度接近工件表面时，空泡闭合，引起极强的液压冲击波，从而使脆性材料产生局部疲劳，引起显微裂纹。
这些因素使工件的加工部位材料粉碎破坏，随着加工的不断进行，工具的形状就逐渐“复制”在工件上。
由此可见，超声波加工是磨粒的机械撞击和抛磨作用以及超声波空化作用的综合结果，磨粒的撞击作用是主要的。因此，材料愈硬脆，愈易遭受撞击破坏，愈易进行超声波加工。
超声波加工的主要特点如下：
(1) 适合于加工各种硬脆材料，特别是某些不导电的非金属材料，例玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石等。也可以加工淬火钢和硬质合金等材料，但效率相对较低。
(2) 由于工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，故不需要使工具和工件作比较复杂的运动。
(3) 加工时宏观切削力很小，不会引起变形、烧伤。表面粗糙度Ra值很小，可达0.2 μm，加工精度可达0.05～0.02 mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度的零件。
(4) 加工机床结构和工具均较简单，操作维修方便。
(5) 生产率较低。这是超声波加工的一大缺点。
2. 超声波加工设备
超声波加工装置如图2所示。尽管不同功率大小、不同公司生产的超声波加工设备在结构形式上各不相同，但一般都由高频发生器、超声振动系统(声学部件)、机床本体和磨料工作液循环系统等部分组成。
1) 高频发生器
高频发生器即超声波发生器，其作用是将低频交流电转变为具有一定功率输
出的超声频电振荡，以供给工具往复运动和加工工件的能量。
2) 声学部件
声学部件的作用是将高频电能转换成机械振动，并以波的形式传递到工具
端面。声学部件主要由换能器、振幅扩大棒及工具组成。换能器的作用是把超声
频电振荡信号转换为机械振动；振幅扩大棒又称变幅杆，其作用是将振幅放大。
由于换能器材料伸缩变形量很小，在共振情况下也超不过0.005～0.01 mm ，
而超声波加工却需要0.01～0.1 mm 的振幅，因此必须用上粗下细(按指数曲线设
计)的变幅杆放大振幅。变幅杆应用的原理是：因为通过变幅杆的每一截面的振
动能量是不变的，所以随着截面积的减小，振幅就会增大。
1
71—冷却器；2—磨料悬浮液抽出；3—工具；4—工件；5—磨料悬浮液送出；6—变幅杆；7—换能器；8—高频发生器
变幅杆的常见形式如图3所示，加工中工具头与变幅杆相连，其作用是将放
大后的机械振动作用于悬浮液磨料对工件进行冲击。工具材料应选用硬度和脆性
不很大的韧性材料，如45#钢，这样可以减少工具的相对磨损。工具的尺寸和形
状取决于被加工表面，它们相差一个加工间隙值(略大于磨料直径)。
图3 几种形式的变幅杆
参考文献
王福源. 现代食品发酵技术 北京：中国轻工业出版社
1.发酵食品微生物及发酵方式
利用微生物的作用而制得的食品都可称之为发酵食品。我国传统发酵食品历
史悠久，曾影响着日本、朝鲜等国家。近年来，我国发酵食品工业化水平逐年提
高，白酒、啤酒、葡萄酒、酸奶等产品的工业化生产发展迅速，其它产品如腐乳、
豆豉、酱油、发酵肠等，工业化程度相对较低。因此必须提高我国传统发酵食品
工业化水平，参与国际竞争。
(a) 锥形(b ) 指数形(c )
阶梯形
1.1发酵产品中的微生物
用于传统发酵食品的微生物有酵母菌、霉菌、细菌等。如中国的著名大曲酒一茅台酒，其发酵所用的大曲由大麦、小麦等粮食原料保温培菌制得。曲中的微生物由曲霉、红曲霉、根霉等霉菌，假丝酵母、汉逊酵母等酵母菌，以及乳酸菌、丁酸菌、耐高温芽抱杆菌等细菌组成；酸奶及发酵乳饮料是由乳酸杆菌、乳酸球菌、双歧杆菌等发酵制得；啤酒发酵是利用酵母菌；发酵肉制品主要的微生物有乳酸菌、片球菌、霉菌等。黄酒发酵利用毛霉、根霉、酵母；酱油生产则利用米曲霉、酵母菌、乳酸菌；醋的生产主要是醋酸菌的作用。
为提高发酵水平，很多发酵食品应用现代生物技术选育优良菌株进行纯种发酵。如英国采用转基因啤酒酵母进行啤酒的生产，可直接利用淀粉和糊精，提高了发酵产率。目前国内外酸奶生产大多使用直投式乳酸菌粉，发酵剂产品质量均一，接种量可精确控制，同时省去了菌种车间，减少投资，简化了生产工艺。1.2发酵形式
发酵食品的发酵形式主要有液态或固态发酵和自然或纯种发酵。
固态发酵广义上讲是指一类使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程，既包括将固态悬浮在液体中的深层发酵，也包括在没有(或几乎没有)游离水的湿固体材料上培养微生物的工艺过程。多数情况下是指在没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水不溶性固态基质中，用一种或多种微生物发酵的一个生物反应过程。与液态培养方式相比，固态发酵具有如下优点：培养基简单且来源广泛，多为便宜的天然基质或工业生产的下脚料；投资少，能耗低，技术较简单；产物的产率较高；基质含水量低，可大大减少生物反应器的体积，不需要废水处理,环境污染较少，后处理加工方便；发酵过程一般不需要严格的无菌操作；通气一般可由气体扩散或间歇通风完成，不需要连续通风，空气一般也不需严格的无菌空气。中国、日本等东方国家的传统发酵食品以固态发酵居多，如酱油、腐乳、豆豉等；西方也有一部分食品为固态发酵，如著名意大利色拉米香肠、德国图林根香肠和黎巴嫩肠。陈洪章，李佐虎等研制出的压力脉动固态发酵新技术在严格意义上达到了纯种培养与大规模产业化要求。
现代固态发酵的应用具有巨大的潜能，但与液体发酵相比，目前固态发酵在传质、传热等方面还缺乏全面的详细研究，因而对工业化大规模的最优化生产仍
有一定的影响。现代发酵工业大多以大规模液体深层发酵为特征，小分子产品在水性发酵液中含量大都在10%上下，许多高价值或大分子浓度更低，有的甚至大大低于1%，因而发酵液产品提取后产生大量的废液，生产规模越大,废液越多,污染越重。固态发酵技术具有节水、节能的独特优势，且没有废液产生，属于清洁生产技术。采用现代固态发酵技术则不仅可提高产品本身的质量,还可提高其生产的可操作性,并达到提高产品产量和质量的目的。
纯种发酵和自然发酵相比较，生产周期短，生产易于机械化，干扰因素少。现在有些发酵食品正在向纯种发酵发展，有的已成型且效果明显，如日本开发的先进的纯种制曲技术，欧美等国已制成的用于酸奶和发酵肠的纯种发酵剂，使发酵生产易于控制，发酵效果好，产品质量高，提高了劳动生产率及竞争力。目前我国的腐乳生产也改革了传统的豆腐毛坯的制造方法，使用优良菌株进行纯种培养，使菌种保持原有优点的同时更加适宜高温条件。
2.发酵工业的发展
随着改革开放的不断深入, 我国国民经济实现了持续、快速、健康的发展。与此同时, 我国的食品工业和发酵工业也获得了迅猛发展。1997年, 作为三大发酵制品的味精、柠檬酸、酶制剂的产量也有很大的增加。1990年味精的产量是22.3万t, 1997年为56.4万t。柠檬酸的产量从1990年的6.13万t增加到19.13万t。酶制剂的产量从1990年的8.5万t增加到24万t。酵母及淀粉糖的产量也有明显增加。发酵工业产品的增长, 不仅丰富了人民的生活, 促进了相关行业的发展, 而且也使我国发酵工业在国际上有了举足轻重的地位。
可以说食品生产是世界上最大的工业之一。在工业化国家，食品消费至少占家庭预算的20%～30%。食品业范围很广，有专门的行业和职业，还有全球的食品生产和销售的跨国公司，随着运输业的发展，各种各样的食品可运至世界各地，而保鲜技术的进步，使得人们可品尝到一年四季的季节性产品，事实上，食品业正为社会提供高质量，有益健康的食品，不受季节和原产地的限制。
充分认识生物技术对满足当今社会对食品需求的潜力，无论对发达或不发达的国家都是非常重要的，食品生物技术包含的内容很广，如提高食品质量，营养，安全性和食品保藏等；它有赖于现代生物知识和技术与食品加工和保险生物工程
原理的有机结合。不过单凭生物技术的进步还不能使食品工业发生革命，而经济和消费者接受力，对生屋技术应用和推广也有很大的影响，有时超过技术障碍。食品和饮料与制药业很不同，他们的产品不停地被消费并受市场调节。许多食品和饮料所投入的研究经费占销售额的不到1%。他们加工容易，加工的方法得不到专利保护。许多食品和饮料是大批量，低价格的，所有对市场的研究与基础研究一样重要。面对市场对食品和饮料需求的日益上升，微生物技术对发酵技术的开发展现出良好的商业前景。
食品和饮料的发酵是通过微生物技术或酶对农产品原料的作用，发生相关的化学反应，使最终产品口味，色泽等发生感官上的改善，产品通常更有营养，更易消化，口味更好，并无病原微生物，无毒害，发酵的食品包括面包，乳酪，泡菜，酱油等。发酵的饮料包括啤酒，葡萄酒，白兰地，威士忌和非酒精饮料如茶，咖啡，可可等。
发展发酵技术的一个重要应用是防止有机物的腐烂。另一个重要应用是使口味平淡的原料发生感官的，物理的和营养方面的变化，改善风味和维生素成分，使某些植物性的原料获得肉类的质地和口感。现代的发酵技术方法，使产品更易受控制，更稳定，而且更能确保产品的安全性。
3.发酵食品的应用现状
对大多数的发酵过程，人们往往忽略了微生物所起的作用。最初的工匠们无意识的控制和利用微生物的作用，仅凭经验但也得到稳定的终产品，公元前800年，埃及人和巴比伦人就从大麦和产于欧洲的黑麦制得的酸面团发酵生产酒精饮料。只有到了现代，微生物在发酵中起作用的本质才被认识到，有些发酵只有微生物起作用，另一些是多种微生物共同起作用，过程十分复杂，机理尚未完全认识清楚。这些发酵工业的进一步研究，现代生物技术的进一步应用，食品饮料工业技术必得到突飞猛进的发展。目前，能具体体现发酵技术应用价值的是以下几方面。
（1）酒精饮料
世界范围的酿造业是当前商业中具有最稳定经济效益的行业。提高转化率或产量以获得高额利润是发展和改进技术的动力。
原材料主要包括两种：糖类物质和淀粉物质，后者需要在发酵前水解成单糖。当这些底物与适当的微生物一起酝酿，提供发酵条件，最终会得到一种液体，它含有很多成分，酒精含量从百分之几到百分之几十，由于酸性的pH值可以抑制微生物的生长，使得产品更加稳定和安全，这类酒可以直接饮用。但人们更习惯存放一段时间，使得他们口感更好，进一步蒸馏可提高酒精浓度，得到各种类型的酒。最常用的发酵微生物是酵母菌，这种微生物可以吸收和利用单糖，如葡萄糖和果糖，将他们代谢成乙醇，可以使乙醇达到高浓度，这里简单介绍葡萄酒，它是世界范围生物技术酿酒工业的主要代表。
（2）葡萄酒
大多数销售的葡萄酒是由葡萄品种Vitisvinifera发酵的产品，这种葡萄的种植已推广到全世界，土质对葡萄酒的质量有着重要的影响。
世界各地生产的葡萄酒有几百种，红葡萄酒是把黑葡萄压碎，而后整个发酵而成，生产白葡萄酒时，须把黑葡萄的皮去掉，或直接利用白葡萄，玫瑰红葡萄酒是由带少许皮的红葡萄发酵而来的，若把其中的糖分完全发酵就成了干葡萄酒，若保留少量的糖分就成了甜葡萄酒。
（3）蔬菜发酵
水果和蔬菜可以用酸保存，而酸主要是细菌产生的乳酸，例如将卷心菜制的泡菜，黄瓜和橄榄等。在泡菜制作中，先将卷心菜切碎放盐封好，隔绝空气，盐起脱水的作用，使糖从菜叶中渗出，然后乳酸杆菌开始繁殖，产生乳酸，阻止有害菌的生成，精确控制温度，盐浓度和保证不透气，就能制成很好的能长期保存的泡菜，它是一种很好的有营养，口味好的食品。
（4）谷类食品发酵
从罗马时代以来，面包就是主要的食品。在欧洲，小麦和黑麦是主要的谷类面粉，长与水或牛奶，盐，脂肪，糖和其他成分一起混合，再加入酵母菌，在发酵时酸面团随着CO
生成而产生，酸面团的膨胀是由于存在一种具伸展和弹性的
2
蛋白面筋。这样，酸面团在烘炉上烤时形状不变。
面包质地受脂肪，乳化剂和氧化剂的影响，而面包发酵速度由酵母，脂肪，氧化剂，减弱剂等决定。除了酵母菌有很重要的应用外，其他的酶如淀粉酶加入也帮助混合，发酵，有利于面包的烘烤和存放。现代生物技术将更多的利用改良
的酶来控制着一复杂的过程。
应用技术改良酵母菌，使它们的活性更高，生产的面包风味和品质更好。有些国家，酸面团面包是用酵母菌和细菌一起发酵，在印度次大陆是用Streptococcus和Pediogoggus来发酵谷类和豆粉的混合物，在亚洲广泛用玉米作为发酵原料。在南美洲主要以玉米来发酵面包，并以之为主食。
（5）豆类发酵
大豆是用于发酵的主要豆类，发酵使这些豆类易于消化，破坏了不易消化的成分和会在消化道内引起肠胀气的化合物，在印度尼西亚，煮过的黄豆加入真菌发酵，做成的脯丹贝可以用油煎，当作小吃或煮汤吃，由于它的口味好，营养丰富，其蛋白质含量高，可作为肉食品的代用品已得到许多国家的重视，黄豆发酵还可用来生产酱油。
在上面所讨论的所有食品与饮料的发酵中，特定的微生物起着必不可少的作用，此外，现在已在所有的这些发酵过程中应用促酵物，从而能更好的控制和得到均一的产品。
微生物的食品和饮料的发酵技术可以说已经含概了整个食品和饮料工业，对整个人类的未来起着不可估量的作用。
4．食品发酵工程存在的问题以及发展方向
4.1存在的问题
我国的发酵食品行业历史悠久，但受传统工艺影响较深，对发酵食品微生物的研究与应用、传统生产工艺改进起步较晚。尤其是利用现代生物技术如基因工程等前沿技术对发酵食品微生物进行优良菌种筛选工作成绩较少；企业生产没有形成规模或有一定的规模，但产品结构不合理，资源浪费严重，环境污染突出，经济效益低下；另外，对于大部分发酵食品的生化背景了解甚少，所进行的有关食品发酵的研究仍停留在产品和工艺的描述上，在大部分食品的发酵背后的生化原理和起作用的机理仍需揭示。
因此，面对发酵食品行业所面临的问题，一是要通过对现有优良菌种的扩大应用、前沿生物技术改良菌种、发酵机理研究等手段，使我们在微生物菌种研究及应用上占优势，缩短与国外差距；二是对传统发酵工艺进行改进，实现纯种发
激光显示技术的发展现状
目录 摘要 (2) 1引言 (3) 2激光显示技术 (3) 2.1激光显示技术原理 (3) 2.2激光显示技术特征 (4) 2.3激光显示技术类型 (4) 3激光显示技术发展历史 (5) 3.1国内激光显示技术发展历史 (5) 3.2国外激光显示技术发展历史 (5) 4激光显示技术发展现状 (6) 4.1国内激光显示技术发展现状 (6) 4.2国际激光显示技术发展现状 (9) 5总结 (10) 6致谢 (10) 7参考文献 (11)
摘要 激光显示作为新一代显示技术，继承了数字显示技术所有优点，能够最完美的再现自然色彩。本文简要介绍了激光显示技术的原理、特征、类型，并对国内外激光显示技术的发展历史和现状作了介绍。 关键词：激光显示技术、三基色激光、激光三维显示、数字显示技术 Abstract As a new generation of display technology, laser display inherited all the advantages of digital display, and can perfectly reproduce the natural colors. In this thesis, the principle, characteristic and type of laser display technology are introduced briefly. In addition, the developmental history and present status of which laser display is in domestic and overseas area are introduced too. Key words :Laser display technology；Tricolor laser；Three dimension display of laser ；Digital display technology
2010激光原理技术与应用 习题解答
习题I 1、He-Ne 激光器m μλ63.0≈，其谱线半宽度m μλ12 10-≈?，问λλ/?为多少？要使其相干长度达到1000m ，它的单色性λλ/?应是多少？ 解：63.01012 -=?λλ λλδτ?= ==2 1v c c L c 相干 = = ?相干 L λ λ λ 2、He-Ne 激光器腔长L=250mm ，两个反射镜的反射率约为98%，其折射率η=1，已知Ne 原子m μλ6328.0=处谱线的MHz F 1500=?ν，问腔内有多少个纵模振荡？光在腔内往返一次其光子寿命约为多少？光谱线的自然加宽ν?约为多少？ 解：MHz Hz L c v q 60010625 210328 10=?=??==?η
5 .2=??q F v v s c R L c 8 10 1017.410 3)98.01(25)1(-?=??-=-=τ MHz Hz L c R v c c 24104.2)1(21 7=?=-≈=πτδ 3、设平行平面腔的长度L=1m ，一端为全反镜，另一端反射镜的反射率90.0=γ，求在1500MHz 频率范围内所包含的纵模数目和每个纵模的频带宽度？ 解：MHz Hz nL c v q 150105.1100 210328 10=?=??==? 10 150 1500==??q v v L c R v c c )1(21 -≈ =πτδ 4、已知CO 2激光器的波长m μλ60.10=处 光谱线宽度MHz F 150=?ν，问腔长L 为多少时，腔内为单纵模振荡（其中折射率η=1）。
解：L c v v F q η2=?=?， F v c L ?=2 5、Nd 3 —YAG 激光器的m μ06.1波长处光 谱线宽度MHz F 5 1095.1?=?ν，当腔长为10cm 时，腔中有多少个纵模？每个纵模的频带宽度为多少？ 解：MHz L c v q 3 10105.110 21032?=??==?η 130 =??q F v v L c R v c c )1(21 -≈ =πτδ 6、某激光器波长m μλ7.0=，其高斯光束束腰光斑半径mm 5.00=ω。 ①求距束腰10cm 、20cm 、100cm 时， 光斑半径)(z ω和波阵面曲率半径)(z R 各为多少？ ②根据题意，画出高斯光束参数分布图。
激光技术的发展及应用论文
激光技术的发展及应用 引言 随着激光技术的飞速发展和广泛应用激光已成为工业生产，科学探测和现代军事战争中极为重要的工具。总结了激光技术在工业生产，军事，国防，医疗等行业中的应用，提出激光技术应用领域的发展趋势。 “激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplificati on by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。激光具有普通光源发出的光的所有光学特性，是上世纪 60 年代所诞生和发展起来的新技术。1964年，钱学森院士提议取名为“激光”，既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。 激光不是普通的光，其特性是任何光都无法比拟的。激光能量密度高，其亮度比太阳表面还高数百亿倍；[1]激光方向性强，其发散度仅为毫弧度量级，所以用途非常广泛。由于激光的优异特性，使激光在工业生产，科技探测，军事等方面得到了广泛应用，激光渗透到社会的各个行业，而且发展潜力还非常大，激光也成为了当代科学发展最快的科学领域之一。 一、激光发展史 激光技术的启蒙研究发展就完全印证了上面的话。最早对激光做出理论研究的人是爱因斯坦，1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念，即处于高能级的原子受外来光子作用，当外来光子的频率与其跃迁频率恰好一致时，原子就会从高能级跃迁到低能级，并发射与外来光子完全相同的另一光子，新发出的光子不仅在
频率方面与外来光子相一致，而且在发射方向、偏振态以及位相等方面均与外来光子相一致，因此，受激辐射具有相干性；在发生受激辐射时，一个光子变成了两个光子，利用这个特点，可实现光放大，并且能够得到自然条件下得不到的相干光． 受激辐射提出后，陆续有科学家进行研究。如1916-1930年间拉登堡及其合作者对氖的色散的研究并于1933年绘制出色散系数随放电带电流密度变化的曲线。1940年法布里坎特首先注意到了负吸收现象。这一阶段发展并不迅速。到了第二次世界大战之后，1947年兰姆和雷瑟夫指出通过粒子数反转可以受激辐射，从此激光理论的研究开始突破。1952年帕塞尔及其合作者实现了粒子数反转，观察到了负吸收现象。第二年，韦伯产生了利用受激辐射诱发原子或分子，从而放大电磁波的思想，进而提出了微波辐射器的原理。1957年斯科威尔实现了固体顺磁微波激射器。既然微波可以激发受激辐射，那么红外乃至可见光等也应该可以。1958年汤斯和肖洛发表了著名的“红外与光学激射器”一文，1959年汤斯提出了建造红宝石激光器的建议。终于1960年由休斯航空公司的莱曼建造出第一部可用的激光装置。（我国第一台红宝石激光器于15个月后的1961年8月建成。）从此人类拥有了激光这一利器。 由于生产技术不成熟，激光技术产生之初并未有太多实际用途。后虽有切割，光束武器等应用，但又受制于制造成本高昂和气候条件复杂等。几十年来各方面工程师和专家一直努力改进创新激光技术及应用，随着激光技术的发展成熟，今天，它已经广泛地应用于生产生活的各方面。 二、激光的特点及激光器 激光的特点主要有四点，一是方向性好，激光束偏离轴线的发散角往往非常小，甚至可以用来测量地球到月球的精确距离（发射到38万公里外的月球形成的光斑直径不超过一公里）；二是亮度高，激光功率在空间高度集中，亮度是普通太阳光的百万倍；三是单色性好，比如氪激光的波长范围只有4.7微埃，比原来个公认单色性最好的氪灯高出数个数量级；四是相干性好，激光器输出的光子频率、偏振、相位和传播方向都完全一致，这使得很多光学实验的精度大大提高。
激光技术的发展与展望
激光技术的发展与展望 "激光"一词是"LASER"的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成"莱塞"、"光激射器"、"光受激辐射放大器"等。1964年，钱学森院士提议取名为"激光"，既反映了"受激辐射"的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。 从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今，在全国激光科研、教学、生产和使用单位共同努力下，我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域，并在产业化上取得可喜进步，为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献，在国际上了也争得了一席之地。 一、我国早期激光技术的发展 1957年，王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所--中国科学院（长春）光学精密仪器机械研究所（简称"光机所"）。在老一辈专家带领下，一批青年科技工作者迅速成长，邓锡铭是其中的突出代表。早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关于激光原理的著名论文发表不久，他便积极倡导开展这项新技术研究，在短时间内凝聚了富有创新精神的中青年研究队伍，提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性的设想和实验方案。1960年世界第一台激光器问世。1961年夏，在王之江主持下，我国第一台红宝石激光器研制成功。此后短短几年内，激光技术迅速发展，产生了一批先进成果。各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术（如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等）纷纷提出并获得实施，其中不少具有独创性。 同时，作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源，激光很快应用于各技术领域，显示出强大的生命力和竞争力。通信方面，1964年9月用激光演示传送电视图像，1964年11月实现3～30公里的通话。工业方面，1965年5月激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产，获得显著经济效益。医学方面，1965年6月激光视网膜焊接器进行了动物和临床实验。国防方面，1965年12月研制成功激光漫反射测距机（精度为10米/10公里），1966年4月研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。 可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于光机所多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发，没有足够的技术支撑是很难形成气候的。 二、重点项目带动激光技术的发展 激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副院长张劲夫提出建立专业激光研究所的设想，很快得到国家科委、国家计委的批准。主管科技的聂荣臻副总理还特别批示：研究所要建在上海，上海有较好的工业基础，有利于发展这一新技术。1964年，我国第一所，也是当时世界上第一所激光技术的专业研究所--中国科学院上海光学精密机械研究所（简称"上海光机所"）成立。当年12月在上海召开全国激光会议，张劲夫、严济慈出席并主持会议，140位代表提交了103篇学术报告。 1964年启动的"6403"高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核聚变研究，以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目，由于技术上的综合性和高难度，有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事业，虽然也遭遇了"文革"十年浩劫，但借助于重点项目的支撑，
激光对射技术原理及应用分析.
激光对射技术原理及应用分析 近年来周界防范系统已经成为安防系统基本且不可或缺的安防子系统。 不仅在军工厂、军营、机场、港口、政府机关等高端领域可见其“踪影”。 同时还被广泛应用到住宅小区,并在这些领域保持着相当高的应用增长速度。 众所周知,安全防范技术现在的发展方向是将视频监控、周界报警、入侵探测、门禁控制等独立的安防子系统集成整合,形成一个多功能、全天候、动态的综合安全管理系统。 而周界报警作为安防系统的第一道防线,作用十分重要,已从过去被动的报警探测,发展为今天的威慑阻挡加报警。 且随着安防技术的发展和安防市场的成熟,以及政策法规的进一步完善,数字化、集成化、网络化将是它发展的必然趋势。 周界报警系统是在防护的边界利用如泄漏、激光、电子围栏等技术形成一道或可见或不可见的“防护墙”。 当有越墙行为发生时,相应防区的探测器即会发出报警信号,并送至控制中心的报警控制主机,发出声光警示的同时显示报警位置。 还可联动周界模拟电子屏,甚至联动摄像监控系统、门禁系统、强电照明系统等。 近年来周界防范系统已经成为安防系统基本且不可或缺的安防子系统,不仅在军工厂、军营、机场、港口、政府机关等高端领域可见其 “踪影”,同时还被广泛应用到住宅小区,并在这些领域保持着相当高的应用增长速度。
本文将对激光对射、张力式电子围栏、泄漏电缆、振动电缆四种最常用的周界防范技术进行分析,借此一窥周界防范报警系统技术的发展踪迹。 激光对射工作原理 三安古德激光对射探测器由收、发两部分组成。 激光发射器向安装在几米甚至于几百米远的接收器发射激光线,其射束有单束、双束,甚至多束。 当相应的三安古德激光射束被遮断时,接收器即发出报警信号。 接收器由光学透镜、激光光电管、放大整形电路、功率驱动器及执行机构等组成。 其工作原理是接收器能收到激光射束为正常状态,而当发生入侵时,发射器发射的激光射束被遮挡,即光电管接收不到激光光。 从而输出相应的报警电信号,并经整形放大后输出开关量报警信号。该报警信号可被报警控制器接收,并去联动执行机构启动其它的报警设备,如声光报警器、模拟电子地图、电视监控系统、照明系统等。系统组成 激光周界防越报警系统通常由前端探测系统、现场报警系统、传输系统、中心控制系统、联动系统以及电源系统六部分组成。 1、前端探测系统由激光探测器及其相关附件组成,其对周界围墙或护栏进行防护,检测周界入侵行为,并输出报警信号。 2、现场报警系统由现场报警器及联动装置组成,在探测器检测到入侵行为时,即启动现场报警设备,对非法入侵行为进行威慑。
激光光散射技术及其应用.
激光光散射技术及其应用 Laser Light Scattering System Technology and Application BROOKHA VEN INSTRUMENTS CORPORATION (BEIJING OFFICE) 地址：北京市海淀区牡丹园北里甲1号中鑫嘉园东座A105室美国布鲁克海文公司公司北京技术服务中心 邮编：100083 电话：8610-62081909 传真：8610-6208189
激光光散射技术和应用 近年来，光电子和计算机技术的飞速发展使得激光光散射已经成为高分子体系和胶体科学研究中的一种常规的测试手段。现代的激光光散射包括静态和动态两个部分。在静态光散射中，通过测定平均散射光强的角度和浓度的依赖性，可以得到高聚物的重均分子量M w，均方根回旋半径R g和第二维利系数A2；在动态光散射中，利用快速数字相关器记录散射光强随时间的涨落，即时间相关函数，可得到散射光的特性弛豫时间τ，进而求得平动扩散系数D和与之对应的流体力学半径R h。在使用过程中，静态和动态光散射有机地结合可被用来研究高分子以及胶体粒子在溶液中的许多涉及到质量和流体力学体积变化的 过程，如聚集和分散、结晶和溶解、吸附和解吸、高分子链的伸展和卷缩以及蛋白质长链的折叠，并可得到许多独特的分子量参数。 一、光散射发展简史： Tynadall effect（1820-1893） 1869年，Tyndall研究了自然光通过溶胶颗粒时的散射，注意到散射光呈淡淡的蓝 色，并且发现如果入射光是偏振的，这散射光也是偏振的。Tyndall由此提出了19 世纪气象学的两大谜题：为什么天空是蓝色的？为什么来自天空的散射光是相当偏 振的？ James Clerk Maxwell (1833-1879) 解释了光是一种电磁波，并正确地计算出光的速度。 Lord Rayleigh(1842-1919) 1881年，Rayleigh应用Maxwell的电磁场理论推导出，在无吸收、无相互作用条件下，光学各向同性的小粒子的散射光强与波长的四次方成反比。并解释了蓝天是太阳光穿透大气层所产生的散射现象。 Abert Einstein(1879-1955) 研究了液体的光散射现象。 Chandrasekhara V.Raman (1888-1970) 1928年，印度籍科学家Raman提出了Raman 效应（也称拉曼散射），即光波在被散射后频率发生变化的现象。 Peter Debye（1884-1966） 延续了 Einstein的理论，描述了分子溶解于溶剂中所产生的光散射现象，提出用Debye plot 。1944 年，Debye利用散射光强测得稀溶液中高分子的重均分子量。 Peter Debye Lord Rayleigh Tyndall effect
中国激光技术发展回顾与展望
中国激光技术发展回顾与展望 名称研制成功时间研制人 He-Ne激光器1963年7月邓锡铭等 掺钕玻璃激光器1963年6月干福熹等 GaAs同质结半导体激光器1963年12月王守武等 脉冲Ar+激光器1964年10月万重怡等 CO2分子激光器1965年9月王润文等 CH3I化学激光器1966年3月邓锡铭等 YAG激光器1966年7月屈乾华等 可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于光机所多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发，没有足够的技术支撑是很难形成气候的。 激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副院长张劲夫提出建立专业激光研究所的设想，很快得到国家科委、国家计委的批准。主管科技的聂荣臻副总理还特别批示：研究所要建在上海，上海有较好的工业基础，有利于发展这一新技术。1964年，我国第一所，也是当时世界上第一所激光技术的专业研究所——中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）成立。当年12月在上海召开全国激光会议，张劲夫、严济慈出席并主持会议，140位代表提交了103篇学术报告。 1964年启动的“6403”高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核聚变研究，以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目，由于技术上的综合性和高难度，有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事业，虽然也遭遇了“文革”十年浩劫，但借助于重点项目的支撑，仍艰难地生存了下来并取得可贵的进展。 1、“6403”高能钕玻璃激光系统 1964年启动，最后从技术上判定热效应是根本性技术障碍，于1976年下马。这一项目对发展高能激光技术有历史贡献是不可忽视的，它使我国激光技术的水平上了一个台阶。其成果主要表现在：（1）建成了具有工程规模的大口径（120毫米）振荡—放大型激光系统，最大输出能量达32万焦耳；改善光束质量后达3万焦耳。（2）实现了系统技术集成，成功地进行了打靶实验，室内10米处击穿80毫米铝靶，室外2公里距离击穿0.2毫米铝耙，并系统地研究了强激光辐射的生物效应和材料破坏机理。（3）第一次揭示了强光对激光系统本身的光损伤现象和机制。（4 ）第一次深入和理解激光光束质量的重要性和物理内涵，采用了一系列提高光束质量的创新性技术，如万焦耳级非稳腔激光器、片状激光器、振荡—扫瞄放大式激光系统、尖劈法光束质量诊断等。（5）激光元器件和支撑技术有了突破性提高，如低吸收高均匀性钕玻璃熔炼工艺、高能脉冲氙气、高强度介质膜、大口径（1.2米）光学精密加工等。（6）培养和造就了一批技术骨干队伍。 2、高功率激光系统和核聚变研究 1964年王淦昌独立提出激光聚变倡议，1965年立项开始研究。经几年努力，建成了输出功率10（上标10）瓦的纳秒级激光装置，并于1973年5月首次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我国第一台多程片状放大器，把激光输出功率提高了10倍，中子产额增加了一个量级。在国际上向心压缩原理解密后，积极跟踪并于1976年研制成六束激光系统，对充气玻壳靶照射，获得了近百倍的体压缩。这一系列的重大突破，使我国的激光聚变研究进入世界先进行列，也为以后长期的持续发展奠定了基础 3、军用激光研究 1966年12月，国防科委主持召开了军用激光规划会，48个单位130余人参加，会议制定了包括含15种激光整机、9种支撑配套技术的发展规划。虽未正式批准生效，但仍起了有益的推动作用。此后的几年内，这一领域涌现了一批重要成果。例如：（1）靶场激光距技术初试成功：采用重复频率为20赫兹的YAG调Q激光器，测距精度优于2米，最远测量距离达660公里，加在经纬仪上，可实现对飞行目标的单站定轨。这一成果为以后完成洲际导弹再入段轨迹测量创造了必要条件。（2）红宝石激光人造卫星测
激光焊接技术应用及发展趋势
激光焊接技术应用及其发展趋势 摘要：本文论述了激光焊接工艺的特点、激光焊接在汽车工业、微电子工业、生物医学等领域的应用以及研究现状，激光焊接的智能化控制，论述激光焊接需进一步研究与探讨的问题。关键词：激光焊接；混合焊接；焊接装置；应用领域 引言 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的Y AG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究。 一、激光焊接的质量与特点 激光焊接原理：激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2]，激光焊接的机理有两种： 1、热传导焊接 当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。 2、激光深熔焊 当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在—起。 这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择，通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。 1、激光焊接的焊缝形状 对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属，由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔，随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝，其焊缝形状深而窄，即具有较大的熔深熔宽比，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：l，最高可达10：1。图2显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形
激光技术及其在现代通讯技术中的应用.
激光技术及其在现代通讯技术中的应用 姓名：杨春有学号：20141060138 学院：信息学院专业：通信工程（国防） 摘要20世纪以来，激光是继原子能、计算机、半导体之后的又一重大科技发明。在有充分的理论准备和生产实践需要的背景下，激光技术应运而生。它一问世就获得了异乎寻常的快速发展。激光在现代通信领域有着广泛的应用。它在扩大通信容量，缓和通信频段拥挤，提高安全等方面都发挥着极为重要的作用。 关键词：激光通信技术现代通讯激光通信光子晶体能量衰减 引言 事实上，1916 年激光的原理被著名的物理学家爱因斯坦发现之后一直没有研制成功，原因在于科学实验所需要的器材没有现在发达，一直到1958 年激光才被首次成功制造。激光是计入20世纪，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，它的亮度非常之高，大约为太阳光的100亿倍。因此激光一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，也正是因为这个原因，历史悠久的光学科学和光学技术体会了新生的快乐，更重要的是导致整个一门新兴产业——激光产业——的诞生。 一激光通信的发展阶段 激光通信经历了大气通信和光波导（光纤）通信两个重要的发展阶段。CO2气体激光器是比较符合要求的早期通信用光源，其输出激光波长为10.6μm，在大气通行当中，信道传输的低损耗窗口要求的标准波长是10.6μm。早期的激光大气通信所用光源还包括YAG固体激光器、He-Ne气体激光器等等。其中的早期激光大气通信曾经掀起了全球性的研究浪潮，大量的人力、财力和物力在这个阶段投入了进去，对激光大气通信进行了广泛的研究开发。但是这项研究只有少数的经济和技术力量雄厚的发达国家才能够承担得起。光纤波导通信技术大约与激光大气通信技术的研究工作同步展开，从而在技术上形成了激光无线通信和激光有线通信两种通信方式，这两种通信技术与传统通信技术大不相同。 腔面发射激光器（VCSEL）列阵光接受发射模块的处理能力不仅速度高而且容量特别大。微电子电路的多功能的逻辑控制、具有高强度并行操作功能的电子集成器件的优越性、光本身的高速传输能力、超高规模集成技术的优越性在垂直腔面发射激光器（VCSEL）列阵光接受发射模块当中得到了完美的体现。现代通信技术研究中，在激光通信领域，最引人瞩目的就要属垂直腔面发射激光器(VCSEL)了。包括制造成本很低、易
激光技术的现状及发展前景论文
激光切割技术的现状与发展 班级：13光信1 姓名：邱丽芬学号：1311122107 {摘要}：介绍了我国国内激光切割设备的现状和激光切割技术的发展前景，简要介绍激光切割原理，提出了该技术的发展目标及需要解决的问题。 {关键词}：激光切割设备国内市场激光切割机现状发展前景 引言 近年来，激光切割加工技术发展很快，国际上每年都以20%～30%的速度增长。我国1985 年以来，更以每年25 %以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差，激光加工技术的应用尚不普遍，激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距，相信随着激光加工技术的不断进步，这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21 世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。激光切割加工广阔的应用市场，加上现代科学技术的迅猛发展，使得国内外科技工作者对激光切割加工技术进行不断探入的研究，推动着激光切割加工技术不断地向前发展。 一．我国激光切割设备与现状 全球激光制造技术发展飞速，我国与国际激光技术水平的差距有所增大，高端的激光加工成套装备几乎全部依赖进口，致使国外激光制造装备在我国市场的占有率高达70％。预计未来10年内，我国对这些高性能激光切割系统的市场需求量将达到100亿元。如此迫切和巨大的市场需求反应出激光加工的手段已经覆盖到国民经济各个重要领域，同时也影响着国防、航空航天等关键技术的突破，我们不仅仅是解决目前国内该产品的空白，同时也旨在解决激光加工领域多层面技术核心问题，如激光数控、激光机床新型结构、高质量激光加工的技术瓶颈等。 从中小功率激光切割设备取代传统加工工艺的优势来分析，与传统刀具机床设备相比，激光设备采用无接触的热加工方式，具有极高的能量聚集性、光斑细小、热扩散区少、个性化加工、加工品质高、无“刀具”磨损等优势，激光切口光滑无飞边，一些柔性材料自动收口，无变形，加工图形可通过计算机随意设计和输出，无需繁杂的刀模设计和制作。
激光技术的发展历史
73 2006 NO.9&10 记录媒体技术激 光的发明是20世纪中期一项划时代的成就，对人类社会文明产生了极其深远的影响。人们把 激光和原子能、半导体、计算机列在一起，称为20世纪的“新四大发明”。激光的出现不但引起了光学革命性的发展，冲击了整个物理学，并且对其它学科如化学、生物学和技术及应用学科如电机工程学、材料科学、医学等都产生了巨大的影响。像蒸汽机、发电机和电动机、晶体管、计算机这些创新一样，激光是一项通用技术，它提供了可以在大量实际领域应用的技术能力。对光盘存储而言，激光的发明是光盘存储技术必不可少的基础，它为光盘存储提供了一个有足够功率并且能够汇聚成很小光斑(微米级或亚微米级)的光源。可以说，没有激光的发明，就没有后来的光盘的发明。本文主要为光盘技术人员介绍激光技术的发展历史和趋势。 一、激光的发明和发展 所谓激光就是受激发射的光，是被其它辐射感应而激发的辐射。激光的英文名词为Laser ，是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的词首字母构成的新词，其原意是受激辐射光放大器。早期在我国曾被翻译成“莱塞”、“雷射”、“光激射器”、“光受激辐射放大器”等。直到1964年，由钱学森院士提议取名为“激光”，它既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明了它是一种很强烈的新光源。钱学森院士的提议得到国内学术界的一致认同，在中国大陆激光这个新名词就一直沿用至今。 现在我们知道，物质的发光过程有两种：一种称为自发辐射，另一种称为受激辐射。自发辐射是在没有外来光子情况下，原子自发地、独立地从高能级E 2向低能级E 1的跃迁。自发辐射是随机过程，跃迁时发出的光在相位、偏振态和传播方向上都彼此无关。受激辐射是处于高能级E 2的原子，在受到能量为hv = E 2-E 1的外来光子的激励时，跃迁到低能级E 1，并辐射一个与外来光子的频率、相位、振动方向和传播方向都相同的光子。 1916年，爱因斯坦根据物质发光和吸收必须符合能量守恒的基本原则，预言除了大量的自发辐射以外还必然存在着少量的受激辐射，并且这种受激辐射还 激光技术的发展历史 ◇顾 颖 会进一步引发同类的受激辐射，因此可以获得受激辐射被增强的效应。爱因斯坦的论断为激光的发明提供了理论基础。 图1 自发辐射和受激辐射 图2 爱因斯坦 此后，科学家们多次企图在原子发光实验中验证受激辐射的存在，但是要从大量的自发辐射中区分出只含万分之几的受激辐射确实是十分困难的，所以始终未能获得成功。 第二次世界大战时期，由于军事上雷达技术的需要，微波辐射和分子光谱学得到迅速发展，研究前沿向更短的波长领域推进，以达到更高分辨率的目标。战争结束后，美国军方对毫米级波谱学的研究工作保持着强烈的兴趣，因为其方便的部件可以用于减少导弹的重量、设计安装在坦克和潜水艇上的轻量级短波雷达、以及用于提高短波通讯的安全性。科学家们在军方的资助下能够利用战后剩余的微波设备继续微波辐射研究。1951年，美国哥伦比亚大学教授汤斯(Charles Townes)开始了“受激辐射微波放大器”(Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation-MASER ，译作脉塞)的研究。1954年，汤斯和他的学生古尔德(Gordon Gou)合作制成了第一台脉塞，他成功地隔离了激发态氨(Ammonia)分子并实现了粒子数反转(上能级分子数分布大于下能级分子)，把一束受激的氨分子束瞄准进入谐振腔，使腔内激发态氨分子受激跃迁产生24千兆赫频率的辐射信号。第一个脉塞辐射的波长略大于1厘米，功率只有几十毫微 瓦，但是能量集中在很窄的谱线内。同年，苏联科学
激光器技术的应用现状及发展趋势_百度文库讲解
激光器技术的应用现状及发展趋势 摘要 :简述了激光精密加工技术及其特点 ; 综述了激光精密加工的应用现状 ; 探讨了激光精密加工技术的发展趋势。激光加工技术在机械工业中的广泛应用, 促进了激光加工技术向工业化发展。为此, 介绍了几种应用较广泛的激光加工技术; 重点讨论了激光硬化和激光珩磨技术的应用和发展趋势。摘要由于在光通信光数据存储传感技术医学等领域的广泛应用近几年来光纤激光器发展十分迅速本文简要介绍了光纤激光器的工作原理及特性 , 并对目前多种光纤激光器作了较为详细的分类 ; 同时介绍了近几年国内外对于光纤激光器的研究方向及其目前的热点是高功率光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器和超短脉冲光纤激光器 ; 最后指出光纤激光器向高功率、多波长、窄线宽发展的趋势 . :结合河北工业大学光机电一体化研究室近几年对激光加工技术研究的初步成果, 对激光加工技术的特点, 激光加工技术在国内外的应用发展状况, 以及激光加工技术的发展趋势进行了简要介绍, 同时分析了我国激光加工产业面临的机遇与挑战,并提出了应采取的对策 前言 1 概述 激光加工是 20 世纪 60 年代初期兴起的一项新技术,此后逐步应用于机械、汽车、航空、电子等行业, 尤以机械行业的应用发展速度最快。在机械制造业中的广泛使用又推动了激光加工技术的工业化。 20 世纪 70 年代,美国进行了两大研究 :一是福特汽车公司进行的车身钢板的激光焊接 ; 二是通用汽车公司进行的动力转向变速箱内表面的激光淬火。这两项研究推动了以后的机械制造业中的激光加工技术的发展。到了 20 世纪 80 年代后期, 激光加工的应用实例有所增加 , 其中增长最迅速的是激光切割、激光焊接和激光淬火。这 3 项技术目前已经发展成熟, 应用也很广泛。进入 20 世纪 90 年代后期, 激光珩磨技术的出现又将激光微细加工技术在机械加工中的应用翻开了崭新的一页。激光加工技术之所以得到如此广泛的应用, 是因为它与传统加工技术相比具有很多优点:一、是非接触加工, 没有机械力; 二、是可以加工高硬度、高熔点、极脆的难加工材料;三、是加工区小,热变形很小,
激光技术简介及发展历程介绍
激光技术简介及发展历程介绍 世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。 一、激光技术应用简介 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行 切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为： 1.冠钧激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。 2.冠钧激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。 激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。 激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光技术在日常生活中的应用
激光技术在日常生活中的应用 ?世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。 一、激光技术应用简介 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为： 1.激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。 2.激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加 工工艺。 激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。 激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。 激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YAG 激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。 激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w 提高到了800w至1000w。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。 ?激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器为主。
激光技术与应用复习知识点
1、 激光的定义 激光是由受激发射的光放大产生的辐射。 2、 激光的基本特性 单色性，方向性，相干性，高亮度。 3、 空间相干性与时间相干性 波在空间不同区域可能具有不固定的相位差，只有在一定空间范围内的光波才有相对固定的位相差，使得只有一定空间内的光波才是相干的。这种特性叫做波的空间相干性。 与波传播时间差有关的，由不确定的位相差导致的，只有传播时间差在一定范围内的波才具有相对固定的位相差从而相干的特性叫波的时间相干性。 4、 光子简并度 光子属于波色子，大量光子集合遵从波色-爱因斯坦统计规律，处于同态的光子数不受限制。虽然处于同一光子态的光子数并非严格的不随时间的变化，但其平均光子数是可以确定的。这种处于同一光子态的平均光子数成为光子简并度。 5、 激光器的基本组成及其应用 激光器一般包括三个部分。 激光器的基本结构由工作物质、泵浦源和光学谐振腔三部分组成。 激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：激光焊接，激光切割，激光治疗，激光打标，激光打孔，激光热处理，激光快速成型，激光涂敷等。 6、 自发辐射 处于激发态的原子中，电子在激发态能级上只能停留一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出一个光子，这种辐射叫做自发辐射。 7、 受激辐射 在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。 8、 受激吸收 处于低能级的原子(l E )，受到外来光子的激励下，在满足能量恰好等于低、高两能级之差(E ?)时，该原子就吸收这部分能量，跃迁到高能级(h E )，即h l E E E ?=-。受激吸收与受激辐射是互逆的过程。 9、 激光产生的必要条件 受激幅射是产生激光的首要条件，也是必要条件。 工作物质必须具有亚稳态能级。
激光加工的应用和发展趋势
课程：特种加工基础实训教程 题目：激光加工技术应用和发展趋势院系：工学院机械系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 学号： 时间：
目录 摘要 (2) １引言 (2) ２激光的特点 (2) 定向发光 (2) 亮度极高 (2) 颜色极纯 (3) 3 激光加工技术的主要应用 (3) 激光打孔 (4) 激光快速成型 (4) 激光打标 (4) 激光切割 (5) 激光焊接 (5) 激光热处理 (6) 4 激光加工的发展趋势 (6) 数控化和多功能化 (6) 高频度和高可靠性 (7) 小型化和集成化 (7) 5 结语 (7) 参考文献 (7)
激光加工的应用和发展趋势 摘要：激光加工在现代产业中展示了强大的优势和发展潜力，成为21世纪的主导技术。本文主要介绍激光加工技术的应用现状和未来的发展趋势。 关键词：激光激光技术激光加工应用与发展趋势 1. 引言 激光是20世纪人类最伟大的发明之一，现在已广泛应用于工业、军事、科学研究与日常生活中。激光具有四大特性:高的单色性、方向性、相干性和亮度性。应用激光固有的四大特性，将具有高能量密度的，能被聚焦到微小空间的激光用于加工的方法叫激光加工。激光加工技术是一项集光、机电、材料及检测于一体的先进技术。激光加工主要涉及：激光焊接、激光切割、激光打标、激光雕刻等．现在一般的激光加工都采用了多项先进技术,多功能集成度高、实用性强、自动化程度高、操作简单、结果直观，而且加工过程中可实现动态同步跟踪显示，具有程序错误自动诊断、限位保护等功能。 2. 激光的特点 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。 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