激光原理及其应用

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。

总之，光纤传像束有很大的发展潜力，在未来的光信息处理技术中将日益显示其独特的作用。

（2）材料加工

钻孔、切割、焊接以及淬火，是加工金属材料时最常用的操作。自从引进了激光后，在加工的强度、质量以及范围等方面开创了全新的局面。除了金属材料外，激光还能加工许多非金属材料。

激光钻孔机在激光钻孔机问世之前，对各种机械零件钻孔靠的是电动钻孔机或冲床。但机械钻孔不仅效率低，而且钻出的孔洞表面不够光洁。

激光钻孔的原理，是利用激光束聚集使金属表面焦点温度迅速上升，温升可达每秒l00万度。当热量尚未发散之前，光束就烧熔金属，直至汽化，留下一个个小孔。激光钻孔不受加工材料的硬度和脆性的限制，而且钻孔速度异常快，快到可以在几千分之一秒，乃至几百万分之一秒内钻出小孔。

比如，如果需要在金属薄板上钻出几百个连人眼都难以察觉出来的微孔，用电动钻孔机显然是不能胜任的，但用激光钻孔机却能在1～2秒钟内全部完成。如果用放大镜对这些微孔作一番细查的话，可发现微孔面十分整齐光洁。

激光钻孔还可用来加工手表钻石。它每秒钟可钻 20～30个孔，比机械加工效率高几百倍，而且质量高。同时，激光钻孔与下面我们就要讲到的激光切割一样，加工过程是非接触式的，即不像机械加工那样靠钢钻头逐渐钻透金属材料。因此，激光操作可以在自动化连续加工，或者在超净、真空的特殊环境中发挥作用。

激光切割机知道了激光钻孔的原理，就容易理解激光为什么可以切割金属材料了：只要移动工件或者移动激光束，使钻出的孔洞连边成线，就自然能将材料切割下来了。而且，不论是什么样的材料，如钢板、钛板、陶瓷、石英、橡胶、塑料、皮革、化纤、木材等，激光都如一柄削铁如泥，削木如灰的光剑，而且，切割的边缘非常光洁。

激光焊接机激光之所以能用来焊接，是因为它的功率密度很高。所谓功率密度高，是指在每平方厘米面积上能集中极高的能量。激光的功率密度有多高呢？我们可以作个比较：工厂里通常用于焊接的乙炔火焰能将两块钢板焊在一起，这种火焰的功率密度可以达到每平方厘米1000瓦；氩弧焊设备的功率密度还要高，可以达到每平方厘米10000瓦。但这两种焊接火焰根本无法与激光相比，因为激光的功率密度要比它们高出千万倍。这样高的功率密度不仅可以焊接一般的金属材料，还可以焊接又硬又脆的陶瓷。

激光淬火传统的淬火方法十分简单，先将刀刃烧红，然后骤然浸到冷水里，经过这一热一冷的处理，刀刃的硬度就大为提高。不过，这样淬火显然不太方便，效果也不一定理想。

激光淬火，是用激光扫描刀具或零件上需要淬火的部位，使被扫描区域的温度升高，而未被扫描到的部位仍维持常温。由于金属散热快，激光束刚扫过，这部位的温度就急骤下降。降温越快，硬度也就越高。如果再对扫描过的部位喷速冷剂，就能获得远比普通淬火要理想得多的硬度。

（3）激光照相排版

照相排版实际上是引入了光学摄影原理。用活字排版，必须根据书稿，依样画葫芦地检出各种大小、字体不同的铅字和符号进行排版。而照相排版要简便很多，它是通过排字机上的透镜，来改变字样的大小和形状的。至于用透镜为什么就能改变字样的大小和形状，这实际上就等于我们照“哈哈镜”。

用照相排版时，只需将光源通过透镜把需要的文字和符号，在感光相纸上成像，再经过显影和定影就形成了照相底片。然后，只要像印照片那样印刷就行。

照相排版可使用两种光源，刚才讲的是普通光源，相比之下，激光排版省时省力。由于激光亮度高，颜色浅，可以大大改善图像的清晰度，印出来的书质量自然就高。它的原理是怎样的呢？首先通过计算机把文字变成一个个点，然后用点来控制激光扫描感光底片，才真正拍摄出全息照相。

全息照相与立体照相是两回事。尽管立体彩色照片看上去色彩鲜艳、层次分明，富有立体感，但它总归仍是单面图像，再好的立体照也代替不了真实的实物。比如，一个正方形木块的立体照，不论我们怎样改变观察角度，只能看到照片上的那个画面，但全息照就不同了，我们只要改变一下观察角度，就可以看到这个正方块的六个方面。因为全息技术能将物体的全部几何特征信息都记录在底片上，这也是全息照相最重要的一个特点。

全息照相的第二个重要特点是，能以一斑而知全豹。当全息照被损坏，即使是大半损坏的情况下，我们仍然可以从剩下的那一小半上看到这张全息照上原有物体的全貌。这对于普通照片来说就不行，即使是损失一只角，那只角上的画面也就看不到了。