這14類激光應(yīng)用，你get了嗎？

在科技發(fā)展和人類文明飛躍的近百年來，激光產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。尤其是最近幾年，激光被逐漸應(yīng)用到與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的各個(gè)領(lǐng)域，今天就讓我們一起來揭開這些神秘面紗吧。

拉曼光譜

激光器要求：窄線寬，高波長穩(wěn)定性

常用波長：2

57nm, 261nm, 320nm, 360nm, 405nm, 488nm, 514.5nm, 532nm, 785nm, 830nm, 1064nm...

拉曼光譜技術(shù)可以在分子水平上探測(cè)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成，具有直接、準(zhǔn)確、快速、無損等優(yōu)點(diǎn)，是分子結(jié)構(gòu)分析的一種有力工具。利用激光照射使樣品發(fā)生拉曼散射，產(chǎn)生的拉曼光譜攜帶了物質(zhì)的分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)信息，可以測(cè)試物質(zhì)組成、張力和應(yīng)力、晶體對(duì)稱性和取向、物質(zhì)質(zhì)量、物質(zhì)總量、物質(zhì)官能團(tuán)的信息等。

其中手性拉曼光譜是手性分子結(jié)構(gòu)表征的一種新的光譜學(xué)方法，由于該方法不需要樣品結(jié)晶，可直接對(duì)溶液相中手性樣品進(jìn)行絕對(duì)構(gòu)型的鑒定，因而受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界高度關(guān)注。然而，手性拉曼光譜的本征信號(hào)非常弱，比常規(guī)光譜技術(shù)信號(hào)弱3至7個(gè)數(shù)量級(jí)，因此在實(shí)驗(yàn)上檢測(cè)手性拉曼信號(hào)極具挑戰(zhàn)。

光遺傳學(xué)

激光器要求：50mW/ 100mW/ 200mW/ 1W/ 10W...

常用波長：405nm, 457nm, 473nm, 532nm, 561nm, 589nm, 635nm, 808nm, 980nm, 1064nm...

光遺傳學(xué)是一項(xiàng)整合了光學(xué)、軟件控制、基因操作技術(shù)、電生理等多學(xué)科交叉的生物工程技術(shù)。 其主要原理是首先采用基因操作技術(shù)將光感基因（如ChR2，eBR，NaHR3.0，Arch或OptoXR等）轉(zhuǎn)入到神經(jīng)系統(tǒng)中特定類型的細(xì)胞中進(jìn)行特殊離子通道或GPCR的表達(dá)。光感離子通道在不同波長的光照刺激下會(huì)分別對(duì)陽離子或者陰離子的通過產(chǎn)生選擇性，從而造成細(xì)胞膜兩邊的膜電位發(fā)生變化，達(dá)到對(duì)細(xì)胞選擇性地興奮或者抑制的目的。

全息

激光器要求：高穩(wěn)定性，長相干

常用波長：405nm, 457nm, 473nm, 532nm, 589nm, 639nm, 660nm, 671nm...

全息是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的技術(shù)。全息技術(shù)在立體電影、電視、展覽、顯微術(shù)、干涉度量學(xué)、投影光刻、軍事偵察監(jiān)視、水下探測(cè)、金屬內(nèi)部探測(cè)、保存珍貴的歷史文物、藝術(shù)品、信息存儲(chǔ)、遙感，研究和記錄物理狀態(tài)變化極快的瞬時(shí)現(xiàn)象、瞬時(shí)過程（如爆炸和燃燒）等各個(gè)方面獲得廣泛應(yīng)用。

LIBS

激光器要求：ns脈寬，mJ量級(jí)，風(fēng)冷/ 水冷，高能量穩(wěn)定性，Jitter小，同步信號(hào)

常用波長：1064nm, 532nm, 355nm, 266nm...

LIBS通過超短脈沖激光聚焦樣品表面形成等離子體，利用光譜儀對(duì)等離子體中原子和離子發(fā)射光譜進(jìn)行分析，以此來識(shí)別樣品中的元素組成成分，進(jìn)而可以進(jìn)行材料的識(shí)別、分類、定性以及定量分析。LIBS技術(shù)憑借其非接觸性、破壞性小、適用于各種形態(tài)的樣品以及惡劣環(huán)境、能快速原位遠(yuǎn)程分析、多元素同時(shí)在線監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于土壤、水及空氣等環(huán)境污染監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，同時(shí)在植物學(xué)、考古學(xué)、工業(yè)過程監(jiān)控和空間探索等方面也有多種應(yīng)用。

流式細(xì)胞術(shù)

激光器要求：高穩(wěn)定性，低噪聲，定制光斑

常用波長：355nm， 360nm, 405nm, 473nm, 488nm, 532nm, 561nm, 593.5nm, 640nm, 671nm, 785nm...

流式細(xì)胞術(shù)原理圖

流式細(xì)胞術(shù)（Flow Cytometry, 簡(jiǎn)稱FCM）是一種對(duì)異質(zhì)細(xì)胞群中的細(xì)胞進(jìn)行多參數(shù)分析或分選的有力工具。在保持細(xì)胞及細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)及功能不被破壞的狀態(tài)下，從分子水平上獲取多種信號(hào)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行定量分析或純化分選，測(cè)量快速、大量、準(zhǔn)確、靈敏、定量?？捎糜诿庖叻中停ò准?xì)胞）、倍體分析（DNA）、細(xì)胞計(jì)數(shù)以及GFP(綠色熒光蛋白)表達(dá)分析等一系列應(yīng)用。

熒光顯微成像技術(shù)

激光器要求：高功率穩(wěn)定性，光纖耦合

常用波長：266nm, 355nm, 405nm, 488nm, 532nm, 561nm, 656.5nm, 750nm, 808nm, 980nm...

熒光是物質(zhì)吸收電磁輻射后受到激發(fā)，受激發(fā)原子或分子在去激發(fā)過程中再發(fā)射波長與激發(fā)輻射波長相同或不同的輻射。熒光顯微成像結(jié)合熒光激發(fā)和顯微技術(shù)，在生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)診斷和材料科學(xué)等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，但由于光學(xué)衍射極限的存在，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡無法觀察到納米尺度的物質(zhì)及生命活動(dòng)，極大地限制科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)的發(fā)展。近年來，隨著突破光學(xué)衍射極限的超分辨成像技術(shù)的不斷發(fā)展，顯微成像分辨率得到不同程度的提高。目前在基于不同原理的各種超高分辨率顯微鏡，最高的分辨率可達(dá)幾十納米，真正實(shí)現(xiàn)了單分子水平檢測(cè)。

PIV

激光器要求：片光源，連續(xù)/ 脈沖模式

常用波長：405nm, 447nm, 532nm, 671nm, 808nm...

粒子圖像測(cè)速技術(shù)即我們熟知的PIV技術(shù)，是一種瞬態(tài)、多點(diǎn)、無接觸式的流體力學(xué)測(cè)速方法，它克服了傳統(tǒng)手段單點(diǎn)測(cè)量的局限性，能在同一瞬態(tài)記錄下大量空間點(diǎn)的速度分布信息并可提供豐富的流場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)以及流動(dòng)特性。其特點(diǎn)是無接觸測(cè)量速度矢量，同時(shí)測(cè)量一個(gè)面上的速度場(chǎng)，測(cè)量精度高、測(cè)速范圍寬、受外界影響小、應(yīng)用面廣，可以用于微尺度流動(dòng)測(cè)量（微米量級(jí)），也可用于風(fēng)、水洞測(cè)量，多相流測(cè)量等。

基因測(cè)序

激光器要求：高功率和波長穩(wěn)定性，光斑均勻性好

基因測(cè)序，又稱DNA測(cè)序，是指分析特定DNA片段堿基排序，達(dá)到獲得生物遺傳信息的方法。DNA測(cè)序的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的研究和發(fā)現(xiàn)。基因測(cè)序采用鏈終止法，在DNA轉(zhuǎn)錄末端引入帶有熒光標(biāo)記的寡核苷酸，此時(shí)DNA被分成了長度不同的單鏈，再使其通過激光聚焦光束，不同熒光素會(huì)發(fā)出不同顏色熒光，達(dá)到標(biāo)記核苷酸排序的目的。

激光醫(yī)療

激光器要求：光纖耦合，定制光斑

常用波長：405nm, 447nm, 532nm, 577nm, 561nm, 589nm, 635nm, 671nm, 808nm, 980nm， 1550nm， 2940nm...

激光是一種人造特殊的光，它與一般燈光、太陽光同是電磁波，但其產(chǎn)生機(jī)理不同。它是工作物質(zhì)中的原子“受激”發(fā)射的光，它的光束中所有光線都具有高單色性、高方向性、高亮度性和良好的相干性。所以激光被稱為“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”“最亮的光”。在醫(yī)學(xué)方面主要是利用激光高亮度和高方向性的特點(diǎn)，利用光對(duì)生物體產(chǎn)生的強(qiáng)烈的熱效應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)、光壓、光裂和電磁場(chǎng)各種作用進(jìn)行臨床治療。

基于激光的各種作用，目前激光已在心臟、癌癥、眼、耳、鼻、咽、牙、皮膚、婦科、外科、骨科、神經(jīng)科以及美容理療等方面開展臨床醫(yī)療，形成全新的醫(yī)學(xué)分支--激光醫(yī)學(xué)。

激光雷達(dá)

激光器要求：窄脈寬，高單脈沖能量

常用波長：1550nm/1064nm/532nm/355nm...

激光雷達(dá)是一種雷達(dá)系統(tǒng)，以激光器作為光源進(jìn)行測(cè)距。其工作光譜段在紅外到紫外之間，主要發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、測(cè)量控制和電源組成。工作原理為：首先向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射一束激光，然后測(cè)量反射或散射信號(hào)到達(dá)發(fā)射機(jī)的時(shí)間、信號(hào)強(qiáng)弱程度和頻率變化等參數(shù)，從而確定被測(cè)目標(biāo)的距離、運(yùn)動(dòng)速度以及方位。激光測(cè)距儀由于激光的單色性好、方向性強(qiáng)等特點(diǎn)，與光電測(cè)距儀相比，不僅可以日夜作業(yè)、而且能提高測(cè)距精度，顯著減少重量和功耗，使測(cè)量到人造地球衛(wèi)星、月球等遠(yuǎn)目標(biāo)的距離變成現(xiàn)實(shí)。

氣體光譜測(cè)量

常用波長：266nm, 360nm, 532nm, 1064nm, 1356 ~ 1512 nm, 3590~4940 nm...

氣體光譜測(cè)量技術(shù)因其探測(cè)靈敏度高，能夠滿足大氣痕量氣體的監(jiān)測(cè)要求，且具有選擇性強(qiáng)、探測(cè)區(qū)域范圍廣、能夠探測(cè)的氣體種類多、響應(yīng)時(shí)間快、適宜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)費(fèi)用和成本低等特點(diǎn)，在大氣化學(xué)中有廣泛的應(yīng)用。主要原理是：利用分子對(duì)光輻射的吸收特性，即一束光穿過大氣，會(huì)被大氣分子選擇性吸收，使光強(qiáng)度和光譜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，通過分析吸收光譜，可以定性確定某些成分的存在，甚至可以定量分析某些物質(zhì)的含量。光譜學(xué)測(cè)量技術(shù)可以反映一個(gè)區(qū)域的平均污染程度，不需要多點(diǎn)取樣，便于連續(xù)監(jiān)測(cè)。不僅能對(duì)不易接近的危險(xiǎn)區(qū)域檢測(cè)，還可以同時(shí)測(cè)量多種氣體成分。

光聲成像

激光器要求：光點(diǎn)穩(wěn)定性好，光斑好

常用波長：266nm，457nm，532nm，660nm，770-840nm可調(diào)節(jié)激光器

生物醫(yī)學(xué)光聲成像技術(shù)是指：當(dāng)短脈沖激光輻照生物組織時(shí)，位于組織體內(nèi)的吸收體（如腫瘤）吸收脈沖光能量，從而升溫膨脹，產(chǎn)生超聲波；這時(shí)，位于組織體表面的超聲探測(cè)器間可以接收到這些外傳的超聲波，并依據(jù)探測(cè)到的光聲信號(hào)來重建組織內(nèi)光能吸收分布的圖像。近年來，光聲斷層成像、光聲顯微成像、光聲內(nèi)窺成像發(fā)展迅速，532 nm高重頻固體脈沖激光器，以及可調(diào)諧激光器得到廣泛應(yīng)用。

激光打標(biāo)

激光器要求：窄脈寬，峰值功率高；

功率：2W/ 3W/ 6W/ 8W/ 10W...

常用波長：1064nm, 532nm, 355nm

激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，激光打標(biāo)的特點(diǎn)是非接觸加工，可在任何異型表面標(biāo)刻，工件不會(huì)變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標(biāo)記。其中紫外激光在打標(biāo)激光源中具有光子能量強(qiáng)、熱效應(yīng)小等特點(diǎn)，非常適合材料表面精細(xì)打標(biāo)，可應(yīng)用于各種高端標(biāo)刻領(lǐng)域。

3D打印技術(shù)

常用波長：355nm, 360nm, 405nm, 488nm, 532nm, 1064nm...

3D打印技術(shù)是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。

本文轉(zhuǎn)載自長春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司

深圳市飛博激光科技有限公司專注于激光應(yīng)用工藝技術(shù)的研究和開發(fā)，以激光應(yīng)用為技術(shù)核心，針對(duì)不同領(lǐng)域研發(fā)特殊激光工藝，并提供激光應(yīng)用工藝整體解決方案。