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激 光 的 应 用
激光是20世纪60年代的新光源。由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等特点而得到广泛应用，如激光测距、激光钻孔和切割、地震监测、激光手术等。而激光在军事领域也得到最充分应用，例如，激光致盲武器、激光防空武器、激光反卫星武器、激光等离子武器、激光制导子弹、激光窃听器、激光沙盘等现代高技术武器都展现了激光的效能。
战神的利斧
很久以前，有人幻想一种“死光武器”的出现。在古希腊，阿基米德利用巨大的反光聚焦镜摧毁了入侵者的兵舰，但那时的船还是由木头做的。现代的激光让人们有可能实现古代的梦想，制造出可以摧毁一切的激光武器。美国现在全力研制的“星球大战”防卫体系，其所依赖的重要一环就是用激光束来击毁入侵的导弹。可以设想，一枚载着核弹头的导弹在强激光的照射下会迅速化为一阵烟雾消散在空中，这该是多么奇妙的事。
激光武器的分类
不同功率密度，不同输出波形，不同波长的激光，在与不同目标材料相互作用时，会产生不同的杀伤破坏效应。用激光作为“死光”武器，不能像在激光加工中那样借助于透镜聚焦，而必须大大提高激光器的输出功率，作战时可根据不同的需要选择适当的激光器。目前，激光器的种类繁多，名称各异，有体积整整占据一幢大楼、功率为上万亿瓦、用于引发核聚变的激光器，也有比人的指甲还小、输出功率仅有几毫瓦、用于光电通信的半导体激光器。按工作介质区分，目前有固体激光器、液体激光器和分子型、离子型、准分子型的气体激光器等。同时，按其发射位置可分为天基、陆基、舰载。车载和机载等类型，按其用途还可分为战术型和战略型两类。
1．战术激光武器
战术激光武撂是利用激光作为能量，是像常规武器那样直接杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等，打击距离一般可达20公里。这种武器的主要代表有激光枪和激光炮，它们能够发出很强的激光束来打击敌人。1978年3月，世界上的第一支激光枪在美国诞生。激光枪的样式与普通步枪没有太大区别，主要由四大部分组成：激光器、激励器、击发器和枪托。目前，国外已有一种红宝石袖珍式激光枪，外形和大小与美国的派克钢笔相当。但它能在距人几米之外烧毁衣服、烧穿皮肉，且无声响，在不知不觉中致人死命，并可在一定的距离内，使火药爆炸，使夜视仪、红外或激光测距仪等光电设备失效。还有7种稍大重量与机枪相仿的小巧激光枪，能击穿铜盔，在1500米的距离上烧伤皮肉、致瞎眼睛等。
战术激光武器的"挖眼术"不但能造成飞机失控、机毁人亡，或使炮手丧失战斗能力，而且由于参战士兵不知对方激光武器会在何时何地出现，常常受到沉重的心理压力。因此，激光武器又具有常规武器所不具备的威慑作用。1982年英阿马岛战争中，英国在航空母舰和各类护卫舰上就安装有激光致盲武器，曾使阿根廷的多架飞机失控、坠毁或误入英军的射击火网。
2．战略激光武器
战略激光武器可攻击数千公里之外的洲际导弹；可攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等。例如，1975年11月，美国的两颗监视导弹发射井的侦察卫星在飞抵西伯利亚上空时，被前苏联的“反卫星”陆基激光武器击中，并变成“瞎子”。因此，高基高能激光武器是夺取宇宙空间优势的理想武器之一，也是军事大国不惜耗费巨资进行激烈争夺的根本原因。据外刊透露，自70年代以来，美俄两国都分别以多种名义进行了数十次反卫星激光武器的试验。
目前，反战略导弹激光武器的研制种类有化学激光器、准分子激光器、自由电子激光器和调射线激光器。例如：自由电子激光器具有输出功率大、光束质量好、转换效率高、可调范围宽等优点。但是，自由电子激光器体积庞大，只适宜安装在地面上，供陆基激光武器使用。作战时，强激光束首先射到处于空间高轨道上的中断反射镜。中断反射镜将激光束反射到处于低轨道的作战反射镜，作战反射镜再使激光束瞄准目标，实施攻击。通过这样的两次反射，设置在地面的自由电子激光武器，就可攻击从世界上任何地方发射的战略导弹。
高基高能激光武器是高能激光武器与航天器相结合的产物。当这种激光器沿着空间轨道游戈时，一旦发现对方目标，即可投入战斗。由于它部署在宇宙空间，居高临下，视野广阔，更是如虎添翼。在实际战斗中，可用它对对方的空中目标实施闪电般的攻击，以摧毁对方的侦察卫星、预警卫星、通信卫星、气象卫星，甚至能将对方的洲际导弹摧毁在助推的上升阶段。
清朝全息相片之谜
清朝时候，有个姓汪的官员外出，乘马车走在一处河堤上。天空忽然阴云密布，随即雷鸣电闪，大雨倾盆。汪某急忙让车子停在一棵大柳树下躲避。
雨过天晴，汪某下车方便，回头时猛地看见车窗内有几个人影，心中不禁一惊。揭开车帘看，车厢里空无一人，仔细审视，原来人影是在车窗玻璃上。回家后，人影依然不散，家人都以为神异，就把这块玻璃取下供奉起来。
20几年后，汪家的儿童用弓箭游戏，不小心打碎了玻璃。奇怪的是，每一块碎片上的影像仍然是完整的。
汪某的外甥，翰林院侍读张亮基得到一块碎片，拿去给他的好友姚元之看。 姚元之把自己看到的情况记录下来，并收入他所写的《竹叶亭杂记》书中。
书中记载：放平了看，这是一块残缺的玻璃片，但斜向阳光看去， 就有一个“仙人”坐在里面，仪容端庄，面色微红，双目炯炯，胸前飘着长长的白须，头戴红色道冠，，穿紫色衣服， 右手执一柄羽毛扇，身旁还侍立着一个童子。
姚元之在清代嘉庆、道光两朝，做官近40年，经历丰富，博学能文，著述严谨。 囿于当时认识水平，姚元之把这一奇异现象解释为在雷雨时刻，一位避劫的仙灵精气聚合不散，附着在玻璃上而成。
神秘的女神像
在墨西哥瓜德罗普大教堂的祭坛上，有一幅圣女像。据传， 是十六世纪三十年代初印第安人的作品。
一九二九年，该教堂的一位名叫阿方索·马吉尔埃的摄影师，偶然在这位圣女的右眼中发现了一个奇怪的人影。当时的教会知道了此事后，请求这位墨西哥人别声张出去。这样， 这则消息直到一九五一年，当另一个名叫卡洛斯·萨利纳斯的画家也同样发现这一奇迹时才公开。于是轰动了世界，招来许多外科医生、五官科专家以及历史学家。从此， 圣女像便成了科学家们研究的对象。通过二十多位著名的专家在放大四十倍的显微镜下仔细观察，证实圣女像的右眼中确实有人影，并且能够辨认出这是一个右手捋着胡子、头发已经斑白的印第安人半身像，从他的神情看来，若有所思。这就引起了更多人的兴趣。一九七九年二月，美国纽约大学的琴·阿斯特·汤斯曼教授，利用电脑装置，把图像放大二千七百倍， 终于在圣女像的双眼中发现了十二影，有坐着做祈祷的半裸体印第安人，有手捋胡子的白发老人，有带着一群孩子的年轻妇人，还有手拿帽子、带着披风的印第安老农等。
在仅有八毫米的圣女像的双眼中，竟容纳这么多人，这在科学上是很难解释的。 这些图像是怎样形成的? 还有待科学家们进一步考察和探索。
怎样解释全息照相
一般照相机照出的照片都是平面的，没有立体感。用物理术语来说，得到的仅是二维图像，很多信息都失去了。当激光出现后，人类才第一次得到了全息照片。所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术。全息照片不用一般的照相机，而要用一台激光器。激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上，称为物光束；另一束直接照到感光胶片即全息干板上，称为参考光束。当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制过程。全息照片和普通照片截然不同。用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟的条纹。可是若用一束激光去照射该照片，眼前就会出现逼真的立体景物。更奇妙的是，从不同的角度去观察，就可以看到原来物体的不同侧面。而且，如果不小心把全息照片弄碎了，那也没有关系。随意拿起其中的一小块碎片，用同样的方法观察，原来的被摄物体仍然能完整无缺地显示出来。全息照相的原理是利用光的干涉原理，利用两束光的干涉来记录被摄物体的信息。这个理论很早就有人提出过，但只有激光才能达到它所要求的高度单色性。因此，只有在激光器诞生以后人们才实现了这一梦想。
别出心裁的应用
美国有一家立体食品公司，他们的设计师独出心裁地把“光”和“甜味”结合在一起，创制出一种令人叹服的新奇糖果，名曰“全息糖果”。这种糖果的制造过程十分特别，他们要在巧克力和糖果的表面镶上一条条极细的波纹。当光线照射到这些波纹上时，便会自动扩散，形成神奇的全息影像。
该公司还打算与好莱坞及其他食品商合作，使儿童电影中的某些场面得以在糖果上重现。若在糖果内层加上各式全息影像，更可使糖果在溶化时出现不同的影像，这无疑非常神奇有趣。
激光照排技术
激光的出现引发了印刷工业中的一场革命。现代社会中，信息的作用越来越重要。 谁掌握的信息越迅速、越准确、越丰富，谁也就更加掌握了主动权，也就有更多成功的机会。因此在信息传播中，加快印刷速度，缩短出版周期也就有了相当重要的意义。现在已经得到广泛应用的激光照排技术就是一项重大的革命。激光照排是将文字通过计算机分解为点阵，然后控制激光在感光底片上扫描，用曝光点的点阵组成文字和图像。现在我国已广泛应用的汉字排版技术就采用了激光照排，它比古老的铅字排版工效至少提高5倍。
激光唱片机
激光唱片机简称激光唱机、CD机，又称音频光盘机，它是"综合信号激光盘系统"中的一种。它实际包括激光唱片和唱机两部分：激光唱片是一张以玻璃或树脂为材料、表面镀有一层极薄金属膜的圆盘，通过激光束的烧蚀作用，以一连串凹痕的形式将声音信号刻写存贮在圆盘上，形成与胶木唱片相似的信号轨迹；激光唱机则是以激光束读取激光唱片上的光信号并转换为电信号，输出给音响播放装置再转换为声音信号。
1980年，荷兰飞利浦与日本索尼两家公司开发出Compact DiscDigital Audio(简称为CD)的小型教学数字音频光盘，也称激光唱片（盘），并制订了它的技术标准。起初它只存储音乐供欣赏。1982年，激光唱片与唱机以音质好、容量大、体积小等优点纷纷上市。激光唱片的直径为5英寸（12.7厘米），反面贴标签，单面双声道存贮数字音频的信息，可存放约70分钟（最长为74分钟42秒）的内容。激光唱片也可在计算机上听，计算机上要装有CD—ROM、声卡和音箱等一些设备及软件。
继激光唱片之后，厂商又推出了一种单曲激光唱片CD Single，简称CD—S，其盘的外径仅8厘米，录有两首曲子，最长可播10分钟，在激光唱机上徼CD—S，主轴需加装转换器，80年代末生产的许多激光唱机已能对它兼容。
激光影碟机
激光影碟机是“综合信号激光盘系统”中的一种。它的工作原理与激光唱片、激光唱片机相同，只是它所录制、读取和播放的信号包括音响、静止动态画面及文字等多种信号。这种综合信号激光盘用于教学、娱乐等。在激光影碟机的发展中出现了LD、CD—G、CD—V、VCD、DVD等。
LD（激光影碟）——1978年，世界上第一张激光影碟（Laser VideoDISK，简称LD或LVD）问世，其出色的视听效果令人惊叹。LD首次实现了激光与数字技术相结合的视频、音频信号的录放，开创了视频、音频录放数字化的新天地。
激光影碟具有极高的记录密度，它以一个个间断的凹坑记录信息，凹坑深0.1微米，宽0.4微米，对于30厘米的影碟，每面上的凹坑总数达145亿个。影碟之所以看起来表面上色彩闪烁，正是入射光在这大量的凹坑上产生绕射光棚，使白色分解成五光十色光栅的缘故。它每面可录放60分钟的图像与伴音，为了重现录制的影音信息，播放时需用LD Player激光影碟机。
CD—Graphic(CD—静图唱片)，简称CD—G.。这种唱片在直径5英寸的碟盘上存贮70分钟的静止画面、音乐及歌词字幕。早期普通CD唱机上并不能放CD—G，只有在内装图形解码器的CD—G专用机上播放才能通过电视机与音响重现立体声音乐、歌词字幕，近期的组合音响中已都带有视频输出，已可兼容CD—GF、CD—F的音质、动态范围、信噪比与LD机一样，只是图像是静止的。
CD—V（电视唱片）。其全称为CD—Video.又称CD电视唱片。1987年荷兰菲利普公司颁布了CD—V的标准，1988年推出世界上第一台CD—VPLAYER机。CD—V唱片是在碟片上记录了20分钟左右的数字音频信息与5分钟左右的带数字立体声伴音的NTSC制活动图像模拟视频信息（或6分钟左右的PAL制带数字立体声伴音的活动图像模拟视频信息）。CD—V是录有数字音频加模拟视频信息的唱碟（音像碟），活动的画面比CD—G更为诱人。
VCD(CD视盘)——其全称为Video—CD，它是1993年下半年才付诸实用的新技术，也称CD视盘。VCD是采用ISO国际标准化组织1991年才最终认定的MPEG压缩编码技术的新秀，所以同样5英寸直径的碟盘（与CD—V，CD—G等一样大），但可播放74分钟的全屏幕、全动态、立体声影片。由于经过数字图像压缩编码处理，所以它在普通LD机上不能播放，除非是带有数字图象解码器的影碟机才行。由于经过信息压缩处理，所以放出的音频虽与CD唱片一样，但图像比LD和CD—V要粗糙、模糊。但由于VCD唱片的制作成本小，价格远远低于LD（约五分之一），产品体积小（与CD唱片相似），所以在视听系列产品上有很强的竞争力。VCD的视频压缩和解码技术是由美国人发明的，通过压缩把一部电影的动态图像和声音压缩到1.2G信息容量左右的光盘中去，并通过数字解码技术把压缩的电子信号重新播放出来。但世界上第一台家用VCD机（实验用机）却是由中国安徽现代电视技术研究所于1992年12月研制成功的。1993年9月取名“万燕”的第一代VCD机（产品）面世。短短几年VCD市场即达到巅峰状态。另外，VCD盘也可在计算机上播放；使用在计算机上的CD视盘不仅可以存放、录像等，它还可以存放电子游戏。人们可以通过操作计算机来达到双向交流，不但能看到精彩的画面、听到动听的声音，还可以参与其中扮演角色，从而给人们带来了更大的乐趣。
DVD――全称为Digital Video DISK数字视频光盘机，它是1994年才诞生的新机种。从原理上来说，DVD与VCD没有本质的不同，DVD也是对电影画面进行视频压缩，将压缩的图像储存在光盘上。播放时DVD影碟机对光盘上的数字信号进行解码，还原出图像在显示器上播放。但VCD盘只能单面使用，一张盘只能储存640MK的信息，一部电影需要用2张或3张光盘才能储存；VCD的分辩率也较低，它的播放效果只不过和录像带的播放效果相近；VCD只有2个声道，播放时并不能实现真正的立体声。和VCD相比，DVD产品在各个方面有了全面的提高。DVD光盘储存的数据可以达到4G，一个DVD电影光盘可以储存多部电影，大大方便了消费者携带，也降低了光盘的生产成本；DVD产品的分辩率是VCD产品的4倍；DVD产品的电影具有8个声道，DVD和VCD相比，播放效果上有了质的飞跃。
DVD的高清晰度也对其它配套产品提出了更高的要求。如电视的清晰度应在800线以上，而目前我们一般的电视清晰度不过500线甚至更低；目前的电视机还无法实现DVD的多声道立体声效果。DVD要象VCD一样普及还需要一段过程，不仅有上述原因，还有诸如价格、在DVD上放置的软件、DVD光盘标准等等。但不管怎样，DVD是VCD的下一代产品，它代表了数字视听产品的发展方向。
在医学上的应用
激光大显身手的另一领域是医学。在外科手术中它不仅可以作为激光刀使用，而且在眼科、牙科、皮肤科与整容各方面都有独到的应用。激光刀的妙处在于它切割的同时也进行了灼烧，这恰好封闭血管防止其出血，也减少了感染的危险。用激光对牙齿进行无痛钻孔和去牙蛀，使人们对以前望而生畏的牙科手术大感轻松。相比以前的机械打孔，激光钻孔不仅不会产生大量的摩擦热，而且其所蒸发掉的只是被腐蚀处的黑色牙区，不会对健康的牙组织产生影响，从而疼痛感会大大减轻。激光在眼科上的应用是最令人叹为观止的。激光可以焊接脱开的视网膜，封闭破漏的血管，彻底摧毁飘浮在眼中冻胶状液体中的微小的沙粒(使其气化)。激光手术的优点是不需要切开眼睛就能完成手术，而且手术的疼痛感大为缓和。
对于目前的不治之症——癌症，激光也提供了有效的武器。一方面，激光可以用作激光刀来切除肿瘤；另一方面，在癌症的早期诊断方面也卓有成效。癌症的早期诊断对于其治疗有着决定性意义。借助于激光能准确地确定肿瘤细胞和正常细胞，同时也提供了一个新的治疗途径。借助于一些特殊的化学物质，采用激光化疗法，能使这些特殊物质在激光作用下杀死肿瘤细胞，从而达到治疗癌症的目的。
何处不可展宏图
激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用最有发展前途的领域，现在已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的激光加工技术包括：激光快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、激光切割技术、激光打标技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术。
激光快速成形技术集成了激光技术、CAD/CAM技术和材料技术的最新成果，根据零件的CAD模型，用激光束将光敏聚合材料逐层固化，精确堆积成样件，不需要模具和刀具即可快速精确地制造形状复杂的零件，该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用。
激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。
激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同金属材料间的焊接。激光焊接能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。激光焊接，用比切割金属时功率较小的激光束，使材料熔化而不使其气化，在冷却后成为一块连续的固体结构。激光在工业领域中的应用是有局限和缺点的，比如用激光来切割食物和胶合板就不成功，食物被切开的同时也被灼烧了，而切割胶合板在经济上还远不合算。
激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一。在激光出现之前，只能用硬度较大的物质在硬度较小的物质上打孔。这样要在硬度最大的金刚石上打孔，就成了极其困难的事。激光出现后，这一类的操作既快又安全。但是，激光钻出的孔是圆锥形的，而不是机械钻孔的圆柱形，这在有些地方是很不方便的。
激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。准分子激光打标是近年来发展起来的一项新技术，特别适用于金属打标，可实现亚微米打标，已广泛用于微电子工业和生物工程。
激光去重平衡技术是用激光去掉高速旋转部件上不平衡的过重部分，使惯性轴与旋转轴重合，以达到动平衡的过程。激光去重平衡技术具有测量和去重两大功能，可同时进行不平衡的测量和校正，效率大大提高，在陀螺制造领域有广阔的应用前景。对于高精度转子，激光动平衡可成倍提高平衡精度，其质量偏心值的平衡精度可达1%或千分之几微米。
激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本，可加工0.125～1微米宽的线，非常适合于超大规模集成电路的制造。
激光微调技术可对指定电阻进行自动精密微调，精度可达0.01%～0.002%，比传统加工方法的精度和效率高、成本低。激光微调包括薄膜电阻(0.01～0.6微米厚)与厚膜电阻(20～50微米厚)的微调、电容的微调和混合集成电路的微调。
激光存储技术是利用激光来记录视频、音频、文字资料及计算机信息的一种技术，是信息化时代的支撑技术之一。
激光划线技术是生产集成电路的关键技术，其划线细、精度高(线宽为15～25微米，槽深为5～200微米)，加工速度快(可达200毫米/秒)，成品率可达99.5%以上。
激光清洗技术的采用可大大减少加工器件的微粒污染，提高精密器件的成品率。
激光热、表处理技术包括：激光相变硬化技术、激光包覆技术、激光表面合金化技术、激光退火技术、激光冲击硬化技术、激光强化电镀技术、激光上釉技术，这些技术对改变材料的机械性能、耐热性和耐腐蚀性等有重要作用。
激光相变硬化(即激光淬火)是激光热处理中研究最早、最多、进展最快、应用最广的一种新工艺, 适用于大多数材料和不同形状零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲劳强度,国外一些工业部门将该技术作为保证产品质量的手段。
激光包覆技术是在工业中获得广泛应用的激光表面改性技术之一, 具有很好的经济性,可大大提高产品的抗腐蚀性。
激光表面合金化技术是材料表面局部改性处理的新方法, 是未来应用潜力最大的表面改性技术之一,适用于航空、航天、兵器、核工业、 汽车制造业中需要改善耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能的零件。
激光退火技术是半导体加工的一种新工艺,效果比常规热退火好得多。激光退火后, 杂质的替位率可达到98%～99%, 可使多晶硅的电阻率降到普通加热退火的1/2～1/3, 还可大大提高集成电路的集成度, 使电路元件间的间隔缩小到0.5微米。
激光冲击硬化技术能改善金属材料的机械性能, 可阻止裂纹的产生和扩展, 提高钢、铝、钛等合金的强度和硬度, 改善其抗疲劳性能。
激光强化电镀技术可提高金属的沉积速度, 速度比无激光照射快1000倍, 对微型开关、精密仪器零件、微电子器件和大规模集成电路的生产和修补具有重大意义。使用该技术可使电镀层的牢固度提高100～1000倍。
激光上釉技术对于材料改性很有发展前途, 其成本低, 容易控制和复制, 有利于发展新材料。激光上釉结合火焰喷涂、等离子喷涂、离子沉积等技术, 在控制组织、提高表面耐磨、耐腐蚀性能方面有着广阔的应用前景。电子材料、电磁材料和其它电气材料经激光上釉后用于测量仪表极为理想。
激光在电子工业中也得到广泛应用。可以用它来进行微型仪器的精密加工，可以对脆弱易碎的半导体材料进行精细的划片，也可以用来调整微型电阻的阻值。随着激光器性能的改善和新型激光器的出现，激光在超大规模集成电路方面的应用已经成为许多其他工艺所无法取代的关键性技艺，为超大规模集成电路的发展展现出令人鼓舞的前景。
激光技术是高科技的产物，其产生又推动了科学研究的深入发展，并开拓出许多新的学科领域，如非线性光学、激光光谱学、激光化学、激光生物学等。激光被用来研究与生命密切相关的光合作用、血红蛋白、DNA 等的机制。激光还将成为时间和长度的新标准，以后任何高精度的钟表和米尺都可以用某一特定波长的激光束来标定。
激光在核能应用上也将大显身手。乐观的专家们估计，到2020年强大的激光会产生安全经济的热核聚变，这类似恒星内部的核反应过程。如果实现，热核聚变将带来巨大无比的社会和经济效益，能源危机亦将不复存在。到那时，一桶水中的氢聚变后所产生的电力足够一个城市使用。
激光通信
用光传递信息，在今天十分普遍。比如，舰船用灯语通信，交通灯用红、黄、绿三色调度。但是所有这些用普通光传递信息的方式，都只能局限在短距离内。要想把信息通过光直接传递到遥远的地方，就不能用普通光，而只能动用激光。
那么如何传递激光呢？我们知道，电是可以沿着铜线输送的，但光是不能沿着普通金属线输送的。为此，科学家们研制出来一种能够传输光的细丝，叫作光导纤维，简称光纤。光纤是用特种玻璃材料制成的，直径比人的头发丝还要细，通常为50～150 微米，而且非常柔软。
实际上，光纤的内芯是高折射率的透明光学玻璃，而外面的包皮层则是用低折射率的玻璃或塑料制成。这样的结构，一方面能使光沿着内芯折射前进，就像水在自来水管里往前流动，电在导线中往前传输一样，即使千绕百折也没有什么影响。另一方面，低折射率的包皮层又能阻止光外泄，就像水管不会渗水，电线的绝缘层不会导电一样。
光导纤维的出现解决了传递光的途径，但并不是说有了它就可以把任何光都能传送到很远很远的地方去。只有亮度高、颜色纯、方向性好的激光，才是传递信息最理想的光源，它从光纤的一端输入后，几乎没有什么损失又从另一端输出。因此，光通信实质上就是激光通信，它具有容量大、质量高、材料来源广、保密性强、经久耐用等优点，被科学家们誉为通信领域的一场革命，是技术革命中最辉煌的成果之一。
激光通信先进在哪里？激光通信的优点首先是容量大。它的容量有多大呢？当我们平时打电话时，讲着讲着有时会串进来不相干的说话声。这种打架现象是由于一对电话线上只能通过一路电话，如果另外串进来一路电话，正常的通话双方就会受到干扰。假如有10对人同时用一对电话线通话，就等于20个人同时讲话，那就根本无法通话了。为了解决这个问题，就必须采用载波等方法，使各路电话分别处在各个频段上。由于普通电话的频率范围为300～400赫，而在一对电话线上最高频率只有1500千赫，所以在一对电话线上只能同时通过十几路电话。显然，这样的电信容量是远远不能满足当今信息社会的要求的。
如果我们把普通电话的传输信息量比作是小推车的话，那么激光通信则是汽车。由于激光的频率要比无线电波高得多，所以激光通信的信息容量要比电气通信大10亿倍。一根比头发丝还细的光纤就可以传输几万路电话或几千路电视节目。由20根光纤组成的光缆只有一支铅笔那样粗细，每天可以通话76200人次。相比之下，由1800根铜线组成的电缆，直径约7.6厘米，但每天却只能通话900人次。
尤其令人惊讶的是，光纤通信特别适合于电视、图像和数字的传递。据报道，一对光纤可在一分种内传递全套《大英百科全书》。
此外，制造光导纤维的材料是地球上到处都有的砂子——石英，只要几克石英就能制造出1千米长的光纤。这样，不仅原材料取之不尽、用之不竭，还可以大大节约铜和铝材。正因为如此，目前世界上发达国家都在竞相研究激光通信。于是激光通信成了争相发展的宠儿。
在通信技术史上，光纤通信技术的发展之快是前所未有的。拿通信技术史上的几个里程碑来看，电话从发明到应用，花费了60年左右的时间，并且电话通信至今仍大量、普遍使用。无线电技术（例如电报）从发明到应用也花了30年左右时间。电视技术虽然发展较快，但仍然孕育了约14年。而激光通信，从第一根低损耗光导纤维的诞生到应用，总共只有5年时间。现在激光通信不仅应用广泛，而且形成了巨大的光纤市场。
1977年5月，美国有一家大公司叫电报电话公司，它在芝加哥市内的两个电话局之间，敷设了世界上第一条短距离的光导纤维通信线路，此后在全美国近百个地方建立了总长几百千米的短距离激光通信线路。这就意味着在短距离内，激光通信已开始取代普通的电气通信。到了1983年，美国纽约到波士顿之间长达600千米的光导纤维通信已投入使用。
紧跟在美国后面的是日本。1984年，日本完成了从北海道的札幌至九州福冈的长距离光导纤维通信干线，全长达2800千米，中间联结着30多个城市。1993年12月，中国和日本之间横跨东海的光纤电缆已铺设成功。日本和美国之间横跨太平洋的长达1万千米的海底光缆也在设计中。
由于光导纤维通信的蓬勃发展，美、日、英、法等工业发达国家相继成立了光导纤维、光缆生产企业。世界上三大著名的光纤光缆公司——美国的西电公司、康宁公司和日本的住友公司，光导纤维产量每年都在12万千米以上。
总之，工业发达国家都已建立了全国性的光纤通信网络，以便彻底替代目前的铜质电线电缆，这项浩大的技术工程估计到2000年可告完成。到那时候，激光通信将给我们这个地球带来巨大变化。例如，足不出户就可以利用光纤网络在家中处理文件或参加一个会议；或者将家中的光纤网络与购物中心相连，如同置身在超级市场一样，坐在家中选购需要的商品，货款只须与电子金融购物系统结算。各地的医疗中心也可以从屏幕上查看病人的病情和化验报告，并据此开出处方单，从而真正做到“秀才不出门，可知天下事”，“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”。
激光和光纤还可以传送图像。首先，要将直径比人头发丝还要细的单根光导纤维组合成纤维束。在传送信息过程中，常用的纤维束有两种：一种叫传光束，另一种叫传像束。传光束的任务是将光从一头传到另一头。传光束结构比较简单，它是由多根单丝胶合在一起，再将其端面抛光、研磨，以便减少光进入光纤时的反射和散射损失，然后在传光束外面套上塑料护套。
由于一根光纤只能传送一个光点，要传送整幅图像就必须将光导纤维一根一根整齐地排列起来，这样组成的光纤束就叫传像束。
在传像束中，全部光纤都排列得整整齐齐，两个端头所处的位置都一一严格对应，一点也不混乱，就像一把整齐的筷子那样。比如，某根光纤的一头在传像束中处于第八排第八列的位置上，那么它的另一头也同样是处于八、八位置上。
传像束在传送图像时，首先将图像分割成网眼状，即一幅图像被无数根光纤分解成无数个像元，然后再传送出去。一根光纤负责传送一个像元，无数根光纤便能将整幅图像传送到另一端。如果要使图像传送得清晰，就要尽可能选用直径较细的光纤，因为光纤越细，在一定的传像束上就能容纳进更多的光束，这样就能传送更多的像元。显然，像元越多，图像就越清晰。
现在应用的传像束由上万根光纤组成，要把这么多光纤整齐地排列起来可不是一件容易的事。排列好后，再用一种叫作环氧树脂的有机粘合剂将两端胶合，使光纤粘结固定，保证两端光纤一一对应。对两个端面还要磨平和抛光。至于中间部分则不必粘牢，而是像二胡的弦那样松散，只须在外面加上保护的塑料套管，这样的传像束既柔软，又可以任意弯曲。
除了传送图像处，传像束还能传送一般的符号或数字，以及放大图像或缩小图像。
如要放大图像，可以将传像束做成一端大、一端小，就像锥体那样。当图像元从小端传到大端时，整幅图像就被放大。反之，如将图像从大端发送到小端，整幅图像就被缩小了。
此外，利用光纤还可以改变图像。如果根据需要有意打乱光导纤维的排列，就可以使出口端的像元并不落在原先对应的点上，而落到主观构思的点上，于是图像就改变了。如果将图像元进口端的光纤做成方形，而将出口端光纤做成圆环形，就能将方形的图像元变成圆环形的像元。
目前，激光技术已经融入我们的日常生活之中了。在未来的岁月中，激光会带给我们更多的奇迹。
[ 本帖最后由 hefanghua 于 2008-1-22 21:24 编辑 ] |
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发表于 2008-1-22 21:12:50
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