21世紀雷射技術是光電技術基礎,將取代推動傳統電子資訊產業

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    21世紀知識經濟占主導地位,大力發展高新技術是迎接知識經濟時代到來的必然選擇。目前全球業界公認的發展最快的、應用日趨廣泛的最重要的高新技術就是光電技術,他必將成為21世紀的支柱產業。而在光電技術中,其基礎技術之一就是雷射技術。科學界預測,到2005年,光電產業的產值將達到電子產業產值水準,到2010年,以光電資訊技術為主導的資訊產業將形成5萬億美元的產業規模,到2010年至2015年,光電產業可能會取代傳統電子產業。光電技術將繼微電子技術之後再次推動人類科學技術的革命和進步。

  21世紀的雷射技術與產業的發展將支撐並推進高速、寬頻、海量的光通信以及網路通信,並將引發一場照明技術革命,小巧、可靠、壽命長、節能半導體(LED)將主導市場,此外將推出品種繁多的光電子消費類產品 (如VCD、D VD、數碼相機、新型彩電、掌上電腦電子產品、智慧手機、手持音響播放設備、攝影、投影和成像、辦公自動化光電設備如雷射列印、傳真和複印等)以及新型的資訊顯示技術產品(如CRT、LCD及PDP、 FED、OEL平板顯示器等 )並進入人們的日常生活中。雷射產品已成為現代武器的"眼睛"和"神經",光電子軍事裝備將改變21世紀戰爭的格局。  

    在未來推動光電產業快速發展的進程中,雷射技術與其他技術應用領域的結合有以下方面:

  1.雷射化學:傳統的化學過程,一般是把反應物混合在一起,然後往往需要加熱 (或者還要加壓)。加熱的缺點,在於分子因增加能量而產生不規則運動,這種運動破壞原有的化學鍵,結合成新的鍵,而這些不規則運動破壞或產生的鍵,會阻礙預期的化學反應的進行。

  但是如果用雷射來指揮化學反應,不僅能克服上述不規則運動,而且還能獲得更大的好處。這是因為雷射攜帶著高度集中而均勻的能量,可精確地打在分子的鍵上,比如利用不同波長的紫外雷射,打在硫化氫等分子上,改變兩雷射光束的相位差,則控制了該分子的斷裂過程。也可利用改變雷射脈衝波形的方法,十分精確和有效地把能量打在分子身上,觸發某種預期的反應。

  雷射化學的應用非常廣泛。制藥工業是第一個得益的領域。應用雷射化學技術,不僅能加速藥物的合成,而又可把不需要的副產品剔在一旁,使得某些藥物變得更安全可靠,價格也可降低一些。又如,利用雷射控制半導體,就可改進新的光學開關,從而改進電腦和通信系統。雷射化學雖然尚處於起步階段,但其前景十分光明。

   2.雷射醫療:雷射在醫學上的應用分為兩大類:雷射診斷與雷射治療,前者是以雷射作為資訊載體,後者則以雷射作為能量載體。多年來,雷射技術已成為臨床治療的有效手段,也成為發展醫學診斷的關鍵技術。它解決了醫學中的許多難題,為醫學的發展做出了貢獻。現在,在基礎研究、新技術開發以及新設備研製和生產等諸多方面都保持持續的、強勁的發展勢頭。

  當前雷射醫學的出色應用研究主要表現在以下方面:光動力療法治癌;雷射治療心血管疾病;准分子雷射角膜成形術;雷射治療前列腺良性增生;雷射美容術;雷射纖維內窺鏡手術;雷射腹腔鏡手術;雷射胸腔鏡手術;雷射關節鏡手術;雷射碎石術;雷射外科手術;雷射在吻合術上的應用;雷射在口腔、頜面外科及牙科方面的應用;弱雷射療法等。

  雷射醫療近期研究重點包括:
     (1)研究雷射與生物組織間的作用關係,特別是在諸多有效療法中已獲得重要應用的雷射與生物組織間的作用關係;研究不同雷射參數( 包括波長、功率密度、能量密度與運轉方式等)對不同生物組織、人體器官組織及病變組織的作用關係,取得系統的資料;

  (2)研究弱雷射的細胞生物學效應及其作用機制,包括;弱雷射與細胞生物學現象(基因調控和細胞凋亡) 的關係、弱雷射鎮痛的分子生物學機制以及弱雷射與細胞免疫(抗菌、抗毒素、抗病毒等)的關係及其機制;

  (3)深入開展有關光動力療法機制、雷射介入治療、雷射心血管成形術與心肌血管重建機制的研究,積極開拓其他新的雷射醫療技術。

  (4)對醫學光子技術中重要的、新穎的光子器件和儀器設置進行開發性研究,例如:研製醫用半導體雷射系統、角膜成形與血管成形用准分子雷射設備、雷射美容(換皮去皺、植發)設備或其他新雷射設備,開拓新工作波段的醫用雷射系統以及開發Ho:YAG及Er:YAG雷射手術刀等。

   3.超快超強雷射:超快超強雷射主要以飛秒雷射的研究與應用為主,作為一種獨特的科學研究的工具和手段,飛秒雷射的主要應用可以概括為三個方面,即飛秒雷射在超快領域內的應用、在超強領域內的應用和在超微細加工中的應用。  

    飛秒雷射在超快現象研究領域中所起到的是一種快速過程診斷的作用。飛秒雷射尤如一個極為精細的時鐘和一架超高速的"相機"可以將自然界中特別是原子、分子水準上的一些快速過程分析、記錄下來。

  飛秒雷射在超強領域中的應用(又稱為強場物理)歸因於具有一定能量的飛秒脈衝的峰值功率和光強可以非常之高。這樣的強光所對應的電磁場會遠大於原子中的庫侖場,從而很容易地將原子中的電子統統剝落出去。因此,飛秒雷射是研究原子,分子體系高階非線性、多光子過程的重要工具。與飛秒雷射相應的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飛秒強光可以用來產生相干X射線和其他極短波長的光,可以用於受控核聚變的研究。

  飛秒雷射技術用於超微細加工是飛秒雷射用於超快現象研究和超強現象研究之外的又一個飛秒雷射技術的重要的應用研究領域。這一應用是近幾年才開始發展起來的,目前已有了不少重要的進展。與飛秒超快和飛秒超強研究有所不同的是飛秒雷射超微細加工與先進的製造技術緊密相關,對某些關鍵工業生產技術的發展可以起到更直接的推動作用。飛秒雷射超微細加工是當今世界雷射、光電子行業中的一個極為引人注目的前沿研究方向。

   4.新型雷射器研究:雷射測距儀是雷射在軍事上應用的起點,將其應用到火炮系統,大大提高了火炮射擊精度。雷射雷達相比于無線電雷達,由於雷射發散角小,方向性好,因此其測量精度大幅度提高。由於同樣的原因,雷射雷達不存在"盲區",因此尤其適宜於對導彈初始階段的跟蹤測量。但由於大氣的影響,雷射雷達並不適宜在大範圍內搜索,還只能作為無線電雷達的有力補足。還有精確的雷射制導導彈,以及模擬戰場上使用的雷射武器技術運用。在雷射實戰演習的戰場上,酷似實際戰爭場面。


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