近年來，以激光器為基礎(chǔ)的激光產(chǎn)業(yè)在全球發(fā)展迅猛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年和激光相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的市場(chǎng)價(jià)值高達(dá)上萬億美元。得益于應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，中國激光產(chǎn)業(yè)也逐漸駛?cè)敫咚侔l(fā)展期。

本文將為大家介紹27類激光前沿應(yīng)用，并對(duì)激光器的選擇提供一些參考性建議。

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數(shù)字PCR（dPCR）

數(shù)字PCR是第三代PCR技術(shù)，是一種核酸分子絕對(duì)定量技術(shù)。與傳統(tǒng)qPCR技術(shù)相比，數(shù)字PCR(dPCR)具有：絕對(duì)定量、無需標(biāo)準(zhǔn)品、樣品需求低，高靈敏度，高耐受性等特點(diǎn)。

數(shù)字PCR一般包括兩部分內(nèi)容，即PCR擴(kuò)增和熒光信號(hào)分析。在PCR 擴(kuò)增階段，數(shù)字PCR一般需要將樣品稀釋到單分子水平，并平均分配到幾十至幾萬個(gè)單元中進(jìn)行反應(yīng)，通過特定激光來激發(fā)出通道中的熒光信號(hào)。在擴(kuò)增結(jié)束后對(duì)各個(gè)反應(yīng)單元的熒光信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，最后通過直接計(jì)數(shù)或泊松分布公式計(jì)算得到樣品的原始濃度或含量。相對(duì)于qPCR技術(shù)，dPCR技術(shù)具備以下優(yōu)勢(shì)：（1）靈敏度可達(dá)單個(gè)核酸分子：檢測(cè)限低至0.001%；（2）無需標(biāo)準(zhǔn)品/標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可對(duì)靶分子起始量進(jìn)行絕對(duì)定量；（3）特別適合基質(zhì)復(fù)雜樣品的檢測(cè)；（4）能夠有效區(qū)分濃度差異（變化）微小的樣品，有更好的準(zhǔn)確度、精密度和重復(fù)性。目前，數(shù)字PCR技術(shù)在病原體檢測(cè)、癌癥生物標(biāo)志物研究和拷貝數(shù)變異分析、基因表達(dá)分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品檢測(cè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

常見的數(shù)字PCR(dPCR)技術(shù)主要有兩種：微滴式dPCR(ddPCR)和芯片式dPCR(cdPCR)。兩者基本原理相同，由于芯片式dPCR制造芯片的成本較高，目前微滴式dPCR以更低成本、更實(shí)用的優(yōu)勢(shì)，正越來越受到企業(yè)的認(rèn)可。微滴式dPCR(ddPCR)也在此次疫情防控中有力推動(dòng)了對(duì)疑似疫情感染患者的甄別工作。

主要組成：熒光通道、激光器、光學(xué)檢測(cè)器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。

激光器選擇：高功率穩(wěn)定性，光斑高斯分布。

常用波長：405nm，473nm，532nm，639nm等。

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流式細(xì)胞術(shù)

流式細(xì)胞術(shù)是一項(xiàng)集激光技術(shù)、電子物理、流體力學(xué)、光電測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、單克隆抗體技術(shù)為一體的新型高科技技術(shù)，被譽(yù)為實(shí)驗(yàn)室的“CT”，是一種可以對(duì)細(xì)胞(或亞細(xì)胞)結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速測(cè)量的新型分析技術(shù)和分選技術(shù)。

通過快速測(cè)定庫爾特電阻、熒光、光散射和光吸收來定量測(cè)定細(xì)胞 DNA含量、細(xì)胞體積、蛋白質(zhì)含量、酶活性、細(xì)胞膜受體和表面抗原等許多重要參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)將不同性質(zhì)的細(xì)胞分開，以獲得供生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究用的純細(xì)胞群體。隨著流式細(xì)胞技術(shù)水平的不斷提高，其應(yīng)用范圍也日益廣泛。流式細(xì)胞術(shù)已普遍應(yīng)用于免疫學(xué)、血液學(xué)、腫瘤學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、生物化學(xué)等臨床醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。

主要組成：液流系統(tǒng)，光路系統(tǒng)，信號(hào)測(cè)量和細(xì)胞分選等。

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等。

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熒光顯微成像&共聚焦顯微成像

熒光顯微技術(shù)是利用激光作為激發(fā)光源激發(fā)熒光基團(tuán)產(chǎn)生熒光而成像，產(chǎn)生的熒光波長一般與激發(fā)光不同。它與一般光學(xué)顯微鏡一樣是場(chǎng)激發(fā)，因而只能面成像。

共聚焦顯微技術(shù)是在熒光顯微分析技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，利用熒光顯微鏡可以對(duì)生物樣品發(fā)出的熒光進(jìn)行觀察和分析。但是熒光顯微鏡收集到的是樣品的整體熒光，來自樣品內(nèi)不同部位的熒光信號(hào)相互干擾、難以區(qū)分，無法獲得準(zhǔn)確的定位和定量信息。

共聚焦顯微技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了這一問題，這一技術(shù)可以獲取細(xì)胞內(nèi)某個(gè)薄層面上的熒光信息，而該層以外的信號(hào)被消除掉，成像清晰程度大大提高。結(jié)合計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，可以對(duì)熒光信號(hào)的分布、強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行全方位的分析，得到豐富的信息。與傳統(tǒng)顯微鏡相比，共聚焦顯微鏡可抑制圖像的模糊，獲得清晰的圖像；具有更高的軸向分辨率，并可獲取連續(xù)光學(xué)切片，增加側(cè)向分辨率；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)掃描，去除了雜散光的影響。其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到細(xì)胞學(xué)、微生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、生理和病理學(xué)等學(xué)科的研究工作中，成為現(xiàn)代生物學(xué)微觀研究的重要工具。

激光器要求：低噪聲，高功率穩(wěn)定性，窄線寬，自由空間/光纖耦合輸出，單波長/多波長可選。

常用波長：266nm，355nm，405nm，473nm，520nm，532nm，561nm，640nm，808nm，980nm等。

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光聲成像

光聲成像技術(shù)是指：當(dāng)用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，使得532nm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。

對(duì)比其他醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，光聲成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及先進(jìn)性：

（1）使用非電離輻射，是一種無損的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。

（2）結(jié)合了光學(xué)成像的高對(duì)比度和超聲成像的高分辨率。解決了光學(xué)成像/超聲成像對(duì)比度不高，無法有效監(jiān)測(cè)早期腫瘤的問題。

（3）適用于通過內(nèi)源性對(duì)比進(jìn)行功能，代謝和組織學(xué)成像，以及通過外部對(duì)比進(jìn)行分子和細(xì)胞成像。并可與其他成像模式互補(bǔ)并兼容，尤其是光學(xué)成像和超聲成像。

激光器要求：光點(diǎn)穩(wěn)定性好，光斑優(yōu)。

常用波長：266nm，457nm，532nm，660nm，770-840nm可調(diào)諧激光器等。

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光學(xué)相干層析成像（OCT）

光學(xué)相干層析成像(OCT)是20世紀(jì)90年代逐步發(fā)展而成的一種新的三維層析成像技術(shù)。

OCT基于低相干干涉原理獲得深度方向的層析能力，通過掃描可以重構(gòu)出生物組織或材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的二維或三維圖像。其信號(hào)對(duì)比度源于生物組織或材料內(nèi)部光學(xué)反射(散射)特性的空間變化。該成像模式的核心部件包括低相干寬帶激光光源、光纖邁克爾遜干涉儀和光電探測(cè)器，其軸向分辨率取決于寬帶光源的相干長度，一般可以達(dá)到1-15μm，而徑向分辨率與普通光學(xué)顯微鏡類似，決定于樣品內(nèi)部聚焦光斑的尺寸，一般也在微米量級(jí)。

OCT具有非接觸、非侵入、成像速度快(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像)、探測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。目前，OCT技術(shù)已經(jīng)在臨床診療與科學(xué)研究中獲得了廣泛的應(yīng)用，如眼科醫(yī)療，視網(wǎng)膜病、牙科齲齒的檢測(cè)、心血管疾病探查、胃腸道疾病檢測(cè)、乳腺癌早期診斷等，具有其他檢測(cè)設(shè)備無法比擬的高分辨率和精準(zhǔn)度。

主要組成：低相干寬帶激光光源，光纖邁克爾遜干涉儀，光電探測(cè)器等。

激光器要求：較寬的頻譜寬度，高輸出功率，高功率穩(wěn)定性，易于耦合。

常用波長：1470nm，1550nm，1710nm等。

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DNA測(cè)序

DNA測(cè)序是指通過分析特定DNA片段堿基序列，也就是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）與鳥嘌呤的（G）排列方式，獲得生物遺傳信息的方法。

DNA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。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)。

激光器要求：高波長穩(wěn)定性，高功率，優(yōu)光斑均勻性。

常用波長：473nm，488nm，505nm，514.5nm，532nm，561nm，577nm，639.5nm等。

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光鑷

光鑷(Optical tweezers)技術(shù)基于光輻射壓力與單光束梯度力光阱，是用物鏡下高度匯聚的激光形成的三維梯度勢(shì)阱來俘獲、操縱和測(cè)量微小顆粒力學(xué)特性的光學(xué)技術(shù)。光鑷的應(yīng)用可歸納為四類，即光鑷與細(xì)胞生物學(xué)、光鑷與單分子生物學(xué)、光鑷與膠體科學(xué)以及光鑷與物理學(xué)4個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。光鑷技術(shù)在這些領(lǐng)域已成功解決了許多的重大科學(xué)問題。經(jīng)過近30年的發(fā)展，光鑷技術(shù)得到了極快的發(fā)展。由過去簡(jiǎn)單的單光鑷演化出了許多其他的類型，極大地?cái)U(kuò)大了光鑷技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

1）全息光鑷：可以自由控制多個(gè)粒子，使得粒子的融合、吸附以及粒子間或粒子與表面的相互作用研究得到簡(jiǎn)化。利用全息元件或空間光調(diào)制器(SLM)所形成的全息光鑷，在多粒子操控方面的優(yōu)勢(shì)，為光鑷技術(shù)走向?qū)嵱没?、?guī)模工業(yè)生產(chǎn)打開了新局面，是目前光鑷家族極具活力的成員。

2）等離子體光鑷：用最小激光能量鑷取最小微粒的納米光鑷。通過采用等離子體光鑷結(jié)構(gòu)，被捕獲的納米顆粒的運(yùn)動(dòng)被限制在等離子體區(qū)域，該區(qū)域比激光的衍射限制區(qū)域小得多，使得捕獲更加穩(wěn)定。等離子體光鑷技術(shù)可以克服自由空間衍射帶來的限制，增強(qiáng)阱內(nèi)的局部光強(qiáng)度，能解決目前光鑷技術(shù)研究中存在的進(jìn)場(chǎng)光鑷倏逝場(chǎng)偏弱、金屬顆粒難以捕獲等問題。等離子光鑷技術(shù)不僅將加速生命/納米/材料科學(xué)的研究進(jìn)展，而且還將產(chǎn)生新的功能材料、納米醫(yī)學(xué)和診斷工具。這一科學(xué)領(lǐng)域在未來將繼續(xù)迅速發(fā)展。

激光器要求：低噪聲，高功率穩(wěn)定性。

常用波長：532nm、635nm、1064nm等。

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光遺傳學(xué)

光遺傳學(xué)就是應(yīng)用光來控制細(xì)胞的活性，已經(jīng)被證明是神經(jīng)科學(xué)中一種潛力無窮的研究工具。該技術(shù)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)。人們可以借助光遺傳學(xué)技術(shù)對(duì)活體組織的特定細(xì)胞進(jìn)行調(diào)控，開啟或關(guān)閉某個(gè)已經(jīng)被研究得非常清楚的細(xì)胞功能。

光遺傳技術(shù)控制細(xì)胞的流程：首先向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)入一個(gè)合適的光敏蛋白基因；以激光作為刺激媒介，在不同波長的激光照刺激下達(dá)到對(duì)細(xì)胞選擇性地興奮或者抑制的目的（可以光纖輸出局部刺激細(xì)胞，也可以空間光輸出大范圍刺激腦區(qū)）；最后收集輸出信號(hào)，讀取結(jié)果或者通過適當(dāng)控制編程實(shí)現(xiàn)控制生物活動(dòng)的效果。光遺傳技術(shù)可以推廣到所有類型的神經(jīng)細(xì)胞，已經(jīng)衍生出了幾個(gè)富有前途的轉(zhuǎn)化型研究領(lǐng)域，比如在神經(jīng)病學(xué)的應(yīng)用研究，可以用于眼病的治療，神經(jīng)修復(fù)學(xué)領(lǐng)域，心臟疾病，帕金森癥等。

激光器要求：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇合適功率檔，選配光纖跳線、陶瓷插針、可旋轉(zhuǎn)光纖連接器、光纖支架等。

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

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光動(dòng)力治療

光動(dòng)力治療（PDT）是繼外科手術(shù)、化學(xué)治療、放射治療后出現(xiàn)的治療腫瘤的新技術(shù)。具有創(chuàng)傷小、毒性低、選擇性好、適用性高等優(yōu)點(diǎn)。

其原理是應(yīng)用一種給藥方式給予光敏藥物后，在一定時(shí)間間隔內(nèi)采用特定波長的光源照射腫瘤部位；利用光敏藥物的光敏化特性，使選擇性聚集在腫瘤組織的光敏藥物活化，在光源的激勵(lì)下產(chǎn)生一系列的化學(xué)、物理、生物等光反應(yīng)破壞腫瘤。新一代光動(dòng)力療法中的光敏藥物會(huì)將能量傳遞給周圍的氧，生成活性很強(qiáng)的單態(tài)氧。單態(tài)氧能與附近的生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性進(jìn)而殺傷腫瘤細(xì)胞。

光源是保證光動(dòng)力治療順利實(shí)施的必要因素之一。而好的光源應(yīng)該具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）光波長處于光敏藥物吸收峰附近，（2）光源在使用過程中需要有一定的組織穿透性，（3）光功率最好可調(diào)，（4）激光的輸出可與光纖相結(jié)合使用，保證治療靶向點(diǎn)更加精確等?？偠灾?，光動(dòng)力治療離不開高品質(zhì)的光源，隨著光動(dòng)力治療技術(shù)的日漸成熟，適用于光動(dòng)力治療的光源也將會(huì)隨著科學(xué)研究技術(shù)的進(jìn)步而日臻完善。

激光器要求：連續(xù)/脈沖輸出，自由空間/光纖耦合輸出可選。

常用波長：405nm, 457nm, 532nm, 561nm, 577nm, 589nm, 635nm, 808nm等。

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單細(xì)胞分選

單細(xì)胞分選具有無標(biāo)記、非接觸、準(zhǔn)確率高、廣泛適用等特點(diǎn)。利用激光與物質(zhì)相互作用，非接觸性地將附著在芯片上的目標(biāo)單細(xì)胞從復(fù)雜的生物樣本中彈射至接收裝置中，從而實(shí)現(xiàn)直觀、準(zhǔn)確的單細(xì)胞分離。

與傳統(tǒng)的流式細(xì)胞分選技術(shù)相比，單細(xì)胞分選：（1）可最大程度保持細(xì)胞本來的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分選。（2）可應(yīng)對(duì)各種性狀（不同類型、尺寸）的復(fù)雜生物樣本，特別適用于微生物單細(xì)胞分選。（3）具有良好的兼容性，可與多種細(xì)胞識(shí)別裝置耦合，實(shí)現(xiàn)特異性單細(xì)胞分選。例如：與共聚焦拉曼顯微鏡耦合，可根據(jù)拉曼光譜這一單細(xì)胞“分子指紋”，實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞非標(biāo)記識(shí)別與精準(zhǔn)分選；與熒光顯微鏡耦合，可根據(jù)已知特異性表型單細(xì)胞的熒光標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)分離；與光學(xué)顯微鏡耦合，可根據(jù)形態(tài)、大小、染色結(jié)果識(shí)別細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)最直觀的單細(xì)胞分選。

單細(xì)胞分選為環(huán)境、臨床等復(fù)雜生物樣本中的單細(xì)胞，特別是微生物分選提供先進(jìn)可靠的技術(shù)手段。能夠在單細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)微生物的分離，結(jié)合基因測(cè)序技術(shù)，建立單細(xì)胞表型與基因型的聯(lián)系，突破了群落中功能基因難以驗(yàn)證這一生物學(xué)長久以來面臨的困境；同時(shí)基于微生物單細(xì)胞的代謝機(jī)制研究，使未培養(yǎng)微生物的純菌株獲取成為可能，開創(chuàng)微生物單細(xì)胞基因組學(xué)研究的新方法，拓展人類對(duì)未知微生物世界的探索與資源利用。未來，單細(xì)胞激光分選將為微生物資源利用、疾病診斷、制藥工程、健康管理等領(lǐng)域提供可靠的單細(xì)胞分選解決方案，推動(dòng)單細(xì)胞研究領(lǐng)域快速發(fā)展，為生命科學(xué)打開一個(gè)全新世界。

激光器要求：脈沖輸出，高能量穩(wěn)定性。

常用波長：355nm，532nm等。

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金剛石NV色心高靈敏度探測(cè)

NV色心是金剛石中的一種發(fā)光點(diǎn)缺陷。一個(gè)氮原子取代金剛石中的碳原子，并且在臨近位有一個(gè)空穴，這樣的點(diǎn)缺陷被稱為NV色心。NV色心存在著光致變色現(xiàn)象，在激光的泵浦下表現(xiàn)出較強(qiáng)的熒光，用不同波長激光泵浦時(shí)會(huì)觀察到NV色心熒光強(qiáng)度和波長的變化。

NV色心獨(dú)特且穩(wěn)定的光學(xué)特性使其擁有廣泛的應(yīng)用前景。在量子信息領(lǐng)域，NV色心可以作為單光子源用于量子計(jì)算。在生物學(xué)領(lǐng)域，NV色心是完美的生物標(biāo)識(shí)物，具有光學(xué)性能穩(wěn)定，細(xì)胞毒性低的特點(diǎn)。NV色心作為具有量子敏感度的傳感設(shè)備，還可應(yīng)用于納米尺度磁場(chǎng)、電場(chǎng)、溫度、壓力的探測(cè)等。

激光器要求：低噪聲、脈沖激光器或連續(xù)激光器均可。

常用波長：532nm，589nm，637nm等。

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光致發(fā)光測(cè)定半導(dǎo)體材料組分

光致發(fā)光光譜（Photoluminescence Spectroscopy，簡(jiǎn)稱PL譜），是一種探測(cè)材料電子結(jié)構(gòu)的分析測(cè)試方法。具有非接觸、無損傷、分辨率/靈敏度高等特點(diǎn)。

光致發(fā)光是指物質(zhì)吸收光子（或電磁波）后重新輻射出光子（或電磁波）的過程。從量子力學(xué)理論上講，這一過程可以描述為物質(zhì)吸收光子躍遷到較高能級(jí)的激發(fā)態(tài)后返回基態(tài)，同時(shí)放出光子的過程。物體依賴外界光源進(jìn)行照射，從而獲得能量，產(chǎn)生激發(fā)導(dǎo)致發(fā)光。它大致經(jīng)過吸收、能量傳遞及光發(fā)射三個(gè)主要階段，光的吸收及發(fā)射都發(fā)生于能級(jí)之間的躍遷，都經(jīng)過激發(fā)態(tài)。而能量傳遞則是由于激發(fā)態(tài)的運(yùn)動(dòng)。紫外輻射、可見光及紅外輻射均可引起光致發(fā)光。光致發(fā)光的數(shù)量與類型依研究的物質(zhì)與使用的激光波長而定。選擇適當(dāng)?shù)募す獠ㄩL一般可避免不必須要的熒光干擾。

目前，光致發(fā)光的光譜結(jié)構(gòu)和光強(qiáng)是測(cè)量包括半導(dǎo)體材料在內(nèi)的許多重要材料光學(xué)性質(zhì)、電子能級(jí)結(jié)構(gòu)等的重要手段。

主要組成：光源系統(tǒng)，分光系統(tǒng)，樣品檢測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)等。

常用波長：266nm，325nm，360nm，532nm，808nm，980nm等。

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鈉激光導(dǎo)星

激光導(dǎo)星技術(shù)（LGS）是現(xiàn)代大型天文望遠(yuǎn)鏡自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分，以鈉激光導(dǎo)星發(fā)射的光信號(hào)波前為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量該波前通過大氣產(chǎn)生的相位畸變獲得誤差信號(hào)，通過變形鏡校正補(bǔ)償該誤差，使望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際分辨率達(dá)到衍射極限，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)目標(biāo)的高分辨成像。近些年來迅速發(fā)展的鈉激光導(dǎo)星技術(shù)在一定程度上彌補(bǔ)了自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的缺點(diǎn)：（1）受大氣湍流干擾無法達(dá)到理論上的衍射極限；（2）有時(shí)只能高清晰地觀測(cè)有限的空間目標(biāo)。

鈉激光導(dǎo)星的作用就是在待觀測(cè)目標(biāo)附近激發(fā)足夠亮的人造光源。海拔90-110 Km的大氣中間層分布著一層厚度為10公里的鈉原子層，通過波長為589.159nm高性能激光激發(fā)鈉原子發(fā)出共振熒光，形成一顆人造的點(diǎn)光源，即稱為激光鈉導(dǎo)星。激光鈉導(dǎo)星是國內(nèi)外地基大口徑望遠(yuǎn)鏡自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分，鈉激光導(dǎo)星自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)是用于校正天文目標(biāo)光波前畸變、大幅度擴(kuò)大空間探測(cè)范圍、提高地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡成像分辨率的有力工具。該項(xiàng)技術(shù)在空間目標(biāo)識(shí)別、空間激光通信和天文觀測(cè)等領(lǐng)域都具有著重要的應(yīng)用前景。

2012年，由中科院長春光機(jī)所和新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司共同承擔(dān)的所創(chuàng)新項(xiàng)目“鈉激光導(dǎo)星實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目順利結(jié)題，成功捕獲到鈉激光導(dǎo)星圖像，并已可長期穩(wěn)定地進(jìn)行觀測(cè)實(shí)驗(yàn)?？蒲腥藛T通過不懈努力，掌握了鈉激光導(dǎo)星非線性和頻激光器、微弱信號(hào)成像、導(dǎo)星數(shù)據(jù)分析方法等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為工程化實(shí)際應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

主要組成：激光器、發(fā)射系統(tǒng)，接收系統(tǒng)，波前探測(cè)控制系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)等。

激光器要求：高功率、高光束質(zhì)量、窄線寬、波長可調(diào)、高波長穩(wěn)定性等。

常用波長：589.159nm。

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三維粒子圖像測(cè)速（PIV）

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。

在流場(chǎng)中散播一些跟蹤性與反光性良好的示蹤粒子；用激光片光照射到所測(cè)流場(chǎng)的切面區(qū)域；通過成像記錄系統(tǒng)連續(xù)攝取兩次或多次曝光的粒子圖像；再利用圖像互關(guān)方法分析所拍攝的PIV圖像，獲得每一小區(qū)域中粒子圖像的平均位移，由此確定流場(chǎng)切面上整個(gè)區(qū)域的二維流體速度分布。PIV技術(shù)廣泛應(yīng)用在風(fēng)洞中的流場(chǎng)測(cè)量，湍流流場(chǎng)測(cè)定，顆粒流的研究等領(lǐng)域。

二維PIV技術(shù)近幾年主要向著高頻率、高精度的方向發(fā)展。除此之外，多相流PIV和微PIV也逐漸發(fā)展成熟。除此之外，在PIV技術(shù)出現(xiàn)以來，三維PIV一直是研究的重點(diǎn)方向，目前學(xué)者們也已提出了多種途徑來實(shí)現(xiàn)三維流場(chǎng)的測(cè)量。三維PIV技術(shù)的逐步推廣，對(duì)諸如非定常、非周期性三維流動(dòng)研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

主要組成：相機(jī)，激光器，圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)控制/圖像數(shù)據(jù)分析軟件。

激光器要求：片光源，連續(xù)/單脈沖/雙脈沖輸出，選配導(dǎo)光臂/光纖。

常用波長：405nm，447nm，532nm，671nm，808nm等。

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大幅畫三維彩色全息

三維彩色全息技術(shù)，就是一種在三維空間中投射三維立體影像（影像為物理上的“立體”而非單純視覺上的“立體”）的次時(shí)代技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是利用干涉和衍射原理來記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維立體圖像的技術(shù)，由于干涉信息每個(gè)點(diǎn)都記錄在全息圖上，所以即便損壞也可以完整的看到整個(gè)像。由于三維彩色全息圖比單色全息圖更能真實(shí)的反應(yīng)物體的原始信息，因此在全息顯示方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

為實(shí)現(xiàn)高清晰、大幅畫、三維彩色全息顯示，利用全息角度復(fù)用技術(shù)、全息旋轉(zhuǎn)復(fù)用技術(shù)和全息波長復(fù)用技術(shù)在液晶薄膜中實(shí)現(xiàn)多重復(fù)用全息顯示，采用RGB三色激光實(shí)現(xiàn)RGB圖像分量的再現(xiàn)。RGB圖像分量被記錄在三個(gè)不同的全息圖中，這三個(gè)全息圖利用角度復(fù)用被記錄在液晶薄膜的同一記錄點(diǎn)。綠色激光作為記錄光同時(shí)記錄三幅全息圖，然后紅綠藍(lán)三色激光分別讀出相應(yīng)的全息圖，這三幅RGB圖像合成為三維彩色全息圖像。

目前，三維彩色全息技術(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。

激光器要求：長相干/窄線寬，高功率/頻率/指向穩(wěn)定性。

常用波長：405nm，457nm，473nm，532nm，589nm，639nm，660nm，671nm，RGB合光等。

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短波紫外拉曼

近年來，在激光技術(shù)和納米科技的迅猛發(fā)展之下，拉曼光譜呈現(xiàn)顯著的上升趨勢(shì)。短波紫外激光器正在拉曼光譜領(lǐng)域涌現(xiàn)出新應(yīng)用。短波紫外激光器具有波長短、光子能量大、衍射效應(yīng)小、分辨能力強(qiáng)、熱效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，短波紫外拉曼光譜解決了拉曼光譜幾十年來沒有解決的熒光干擾的問題。因?yàn)樵诙滩ㄗ贤饧ぐl(fā)下拉曼信號(hào)和熒光信號(hào)在不同的光譜區(qū)域，不會(huì)受到干擾。而使用可見激光激發(fā)時(shí)，拉曼信號(hào)和熒光信號(hào)往往會(huì)重疊在一起，又由于熒光的信號(hào)強(qiáng)度是拉曼信號(hào)強(qiáng)度所無法比擬的，因此熒光信號(hào)會(huì)干擾甚至完全湮沒拉曼信號(hào)。使用短波紫外激光激發(fā)時(shí)，拉曼信號(hào)仍位于靠近激光線附近的位置，而熒光則在較高波長的位置，由此拉曼和熒光信號(hào)不再重疊，熒光問題也不復(fù)存在。

對(duì)于某些特定樣品來說，短波紫外激光與樣品相互作用的方式與可見激光不同，并且拉曼信號(hào)可以通過共振拉曼信號(hào)得到增強(qiáng)，在很大程度上擴(kuò)寬了拉曼光譜在物理、化學(xué)、生物、材料等領(lǐng)域中的應(yīng)用。例如：（1）短波紫外激光在半導(dǎo)體材料中的穿透深度一般在幾個(gè)納米的量級(jí)，因而短波紫外拉曼可以用來對(duì)樣品表面的薄層（常見于新型硅基材料SOI材料)進(jìn)行選擇性分析。（2）短波紫外激發(fā)也可以與蛋白質(zhì)、DNA、RNA等生物樣品產(chǎn)生特定的共振增強(qiáng)進(jìn)而對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特定的分析，而使用可見光激發(fā)則無法實(shí)現(xiàn)。（3）短波紫外拉曼在探測(cè)金屬中心合成物、富勒分子、聯(lián)乙醯以及其他的稀有分子上也是一種重要的技術(shù)，這些材料對(duì)于可見光都有著很強(qiáng)的吸收等。

中科院大連化物所李燦院士課題組采用CNI-261nm短波連續(xù)紫外激光器，用于分子篩、雜原子分子篩的結(jié)構(gòu)、合成、催化表征及原位表征研究，并取得重要成果。緊隨激光拉曼光譜的發(fā)展，李燦院士課題組又進(jìn)入了生物學(xué)領(lǐng)域。而生物學(xué)的一個(gè)重要特征是研究生物的手性問題，基于紫外拉曼光譜的思路：把常規(guī)的可見光移到了紫外區(qū)、短波區(qū)，移到短波區(qū)以后，手性拉曼的靈敏度、信噪比大幅度提升。成功于2017年成功研制第一臺(tái)短波長手性拉曼光譜儀。

未來，短波紫外激光技術(shù)將催生新一代納米技術(shù)、材料科學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)分析、等離子體物理等學(xué)科的發(fā)展。短波紫外激光到紅外激光，光電子技術(shù)將成為人類發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而短波紫外激光技術(shù)正成為新的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)。

主要組成：激光器，光譜儀，拉曼探頭等。

激光器要求：窄線寬，高波長穩(wěn)定性，高光譜純度。

常用波長：213nm~360nm等。

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高精度視覺檢測(cè)

高精度視覺檢測(cè)是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。簡(jiǎn)單說來，就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。

高精度視覺檢測(cè)系統(tǒng)的核心是圖像采集和處理。所有信息均來源于圖像之中，圖像本身的質(zhì)量對(duì)整個(gè)視覺系統(tǒng)極為關(guān)鍵。而光源則是影響整個(gè)系統(tǒng)圖像水平的重要因素，因?yàn)樗苯佑绊戄斎霐?shù)據(jù)的質(zhì)量和至少30%的應(yīng)用效果。通過合適的光源及光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使圖像中的目標(biāo)信息與背景信息得到最佳分離，可以大大降低圖像處理算法分割、識(shí)別的難度，同時(shí)提高系統(tǒng)的定位、測(cè)量精度，使系統(tǒng)的可靠性和綜合性能得到提高。

在國外，高精度視覺檢測(cè)的應(yīng)用相當(dāng)普及，主要集中在電子、汽車、冶金、食品飲料、零配件裝配及制造等行業(yè)。高精度視覺檢測(cè)系統(tǒng)在質(zhì)量檢測(cè)的各個(gè)方面也已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi)，這一應(yīng)用剛剛起步，目前主要集中在制藥、印刷、包裝、食品飲料等行業(yè)，但隨著國內(nèi)制造業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于產(chǎn)品檢測(cè)和質(zhì)量的要求不斷提高，各行各業(yè)對(duì)圖像和高精度視覺檢測(cè)技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)需求將越來越大，因此該技術(shù)在未來制造業(yè)中將會(huì)有巨大的發(fā)展空間。

主要組成：光源，圖像攝取裝置、圖像采集/處理卡、圖像處理系統(tǒng)等。

激光器要求：功率密度分布均勻，直線度高，條紋精細(xì)，邊緣清晰，一字線、網(wǎng)格、多線、十字、多圓環(huán)等多種衍射模式可選。

常用波長：405nm-980nm范圍，多種波長可選。

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激光誘導(dǎo)光譜（LIBS）

激光誘導(dǎo)光譜（LIBS）技術(shù)具有無接觸式、破壞性小、快速原位遠(yuǎn)程分析、多元素同時(shí)在線監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)。

將高峰值功率脈沖激光聚焦到測(cè)試位點(diǎn)，當(dāng)激光脈沖的能量密度大于擊穿閾值時(shí)，就會(huì)在樣品表面產(chǎn)生等離子體。等離子體能量衰退過程中產(chǎn)生連續(xù)的韌致輻射以及內(nèi)部元素的離子發(fā)射線，通過光譜儀采集光譜發(fā)射信號(hào)，分析譜圖中元素對(duì)應(yīng)的特征峰強(qiáng)度，進(jìn)而可以進(jìn)行材料的識(shí)別、分類、定性以及定量分析。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。

如今，LIBS技術(shù)的發(fā)展正呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的勢(shì)頭，研究熱點(diǎn)則主要集中于更高的靈敏度、更高的準(zhǔn)確性、更好的選擇性、更高的自動(dòng)化程度、儀器的小型化和智能化等方面。

主要組成：激光器，光學(xué)系統(tǒng)，三維自動(dòng)調(diào)節(jié)樣品臺(tái)，光譜儀（單通道/多通道），軟件分析系統(tǒng)等。

激光器要求：高能量穩(wěn)定性，小體積，低Jitter值，脈寬ns量級(jí)，能量mJ量級(jí)。

常用波長：1064nm，532nm，355nm，266nm等。

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3D掃描與打印

3D掃描技術(shù)：3D激光掃描技術(shù)是是測(cè)繪領(lǐng)域繼“GPS定位技術(shù)”后的又一項(xiàng)技術(shù)革新。其利用激光掃描系統(tǒng)快速、自動(dòng)、實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)表面三維數(shù)據(jù)。近年來，隨著掃描設(shè)備和應(yīng)用軟件的不斷發(fā)展與完善，3D掃描技術(shù)具有更高的便捷度及測(cè)繪精準(zhǔn)度。該技術(shù)的應(yīng)用已從初期的測(cè)量領(lǐng)域，拓展到工業(yè)制造、交通建設(shè)、社會(huì)治理以及安全監(jiān)管等多個(gè)方面，被廣泛認(rèn)為是“大數(shù)據(jù)”時(shí)代基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取的重要技術(shù)之一。

目前我國已經(jīng)成功的掌握了“機(jī)載3D掃描技術(shù)”，這標(biāo)志著我國在3D掃描領(lǐng)域成功躋身國際一流水平。

3D打印技術(shù)：3D打印學(xué)名增材制造（AM），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。

3D打印的優(yōu)勢(shì)和核心在于可以打印任何復(fù)雜幾何、鏤空形狀，小批量個(gè)性化定制、一體成型等。3D打印的核心技術(shù)有FDM熔融層積成型技術(shù)、SLA光固化技術(shù)、SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)這三種為常用類型。可以說3D打印在很大程度上顛覆了傳統(tǒng)制造行業(yè)，是科技時(shí)代的產(chǎn)物。

激光器要求：優(yōu)光束質(zhì)量，選配擴(kuò)束器。

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

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星載激光雷達(dá)

激光雷達(dá)是以激光作為載波，以光電探測(cè)器為接受器件，以光學(xué)望遠(yuǎn)鏡為天線的雷達(dá)。利用光頻波段的電磁波先向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)，然后將其接收到的同波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相比較，從而獲得目標(biāo)的位置(距離、方位和高度)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度、姿態(tài))等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。激光雷達(dá)相較于傳統(tǒng)雷達(dá)，以精準(zhǔn)的空間分辨率、精確的時(shí)間分辨率、超遠(yuǎn)的探測(cè)距離等特點(diǎn)成為了先進(jìn)的主動(dòng)遙感工具。

目前，世界上主要的空間大國都在開展星載激光雷達(dá)的研究。與機(jī)載激光雷達(dá)相比，星載激光雷達(dá)具有許多不可替代的優(yōu)勢(shì)。星載激光雷達(dá)采用衛(wèi)星平臺(tái)，運(yùn)行軌道高、觀測(cè)范圍廣、可以觸及世界的每一個(gè)角落，為三維控制點(diǎn)和數(shù)字地面模型獲取提供了新的途徑，對(duì)于科學(xué)研究具有十分重大的意義。

上海光機(jī)所研制的星載激光雷達(dá)系統(tǒng)是我國首顆星載激光雷達(dá)基本載核系統(tǒng)。采用3波長體制、5通道探測(cè)：1572nm-1通道，532nm3通道，1064nm1通道，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化碳的濃度，氣溶膠、云的偏振等特性的探測(cè)。其整體設(shè)計(jì)性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的跨越。

星載激光雷達(dá)的迅速發(fā)展，體現(xiàn)出這個(gè)新興探測(cè)方式所具有的獨(dú)特潛力。研究和解決星載激光雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)，建立起自己的星載激光雷達(dá)系統(tǒng)。將為我國的天體觀察、地形地貌測(cè)量、海洋科學(xué)以及空間探測(cè)等科學(xué)研究提供必要的手段，具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值，是提升我國空間科研水平和綜合國力強(qiáng)有力的保障。

主要組成：激光器，發(fā)射系統(tǒng)，接收系統(tǒng)，信息處理等。

激光器要求：窄脈寬，高光束質(zhì)量，高波長、能量穩(wěn)定性、高偏振比，高單脈沖能量。

常用波長：1572nm, 1550nm, 1064nm, 532nm, 355nm, 266nm等。

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激光粒度分析

激光粒度分析是一種新型的顆粒測(cè)量技術(shù)，結(jié)合了激光技術(shù)、光電技術(shù)、精密機(jī)械和計(jì)算機(jī)技術(shù)。具有響應(yīng)速度快、測(cè)試范圍寬、重復(fù)性好等特點(diǎn)。不僅可以測(cè)量固體顆粒還可以測(cè)量液體顆粒，可測(cè)量到微米甚至納米級(jí)的顆粒大小。

激光束照射到顆粒上發(fā)生衍射，衍射后激光會(huì)偏移原有的傳播路徑；根據(jù)Furanhofer衍射理論，顆粒越大偏移量越大，經(jīng)過聚焦鏡聚焦到后焦平面的多元光電探測(cè)器，通過探測(cè)到衍射光的位置以及強(qiáng)度；再利用Mie散射理論分析出顆粒的大小以及數(shù)量。測(cè)試過程不受溫度變化、介質(zhì)黏度，試樣密度及表面狀態(tài)等諸多因素的影響，只要將待測(cè)樣品均勻地展現(xiàn)于激光束中，即可獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。目前激光粒度分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于粉末冶金、薄膜分析、海洋分析、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域。

主要組成：激光器，分散系統(tǒng)，光路系統(tǒng)等。

激光器要求：高功率穩(wěn)定性，高重復(fù)性，優(yōu)光束質(zhì)量，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，波長越短測(cè)量精度越高，可配光學(xué)平臺(tái)使用保證光路的穩(wěn)定。

常用波長：532nm，633nm（可替代氦氖激光器）。

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量子通信

量子通信是一項(xiàng)融合了現(xiàn)代物理學(xué)和光通信技術(shù)研究成果的量子技術(shù)。傳統(tǒng)的激光通信是用激光本身來傳信息，而量子通信是用激光來產(chǎn)生密鑰，然后利用量子態(tài)和量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息或密鑰傳輸?shù)男滦屯ㄓ嵎绞?。量子通信方式很難被監(jiān)控及竊聽，具有其他通訊方式不具備的安全性。量子密鑰分發(fā)根據(jù)所利用量子狀態(tài)特性的不同，可以分為基于測(cè)量和基于糾纏態(tài)兩種?；诩m纏態(tài)的量子通信在傳遞信息的時(shí)候利用了量子糾纏效應(yīng)，即兩個(gè)經(jīng)過耦合的微觀粒子，在一個(gè)粒子狀態(tài)被測(cè)量時(shí)，同時(shí)會(huì)得到另一個(gè)粒子的狀態(tài)。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等。

中國作為全球第二大經(jīng)濟(jì)體，在量子科學(xué)領(lǐng)域其實(shí)起步并不算早，但卻發(fā)展的很快。2016年，中國發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——“墨子號(hào)”。完成了包括千公里級(jí)的量子糾纏分發(fā)、星地的高速量子秘鑰分發(fā)，以及地球的量子隱形傳態(tài)等預(yù)定的科學(xué)目標(biāo)。2017年，世界首條量子保密通信干線“京滬干線”的正式開通，成功實(shí)現(xiàn)人類首次洲際距離且天地鏈路的量子保密通信。干線全長2000余公里，全線路密鑰率大于20千比特/秒可同時(shí)供上萬用戶密鑰分發(fā)。2020年，祝世寧院士團(tuán)隊(duì)完成了首個(gè)基于無人機(jī)平臺(tái)的量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)量子糾纏光源每秒可產(chǎn)生240萬對(duì)糾纏光子，能夠與高空無人機(jī)、高空氣球建立長距離鏈路，并與現(xiàn)有的光纖和衛(wèi)星量子網(wǎng)絡(luò)連接，解決量子網(wǎng)絡(luò)不同層次之間全天候、廣覆蓋的問題。

近年來，量子通信技術(shù)已逐步從理論走向?qū)嶒?yàn)，并向?qū)嵱没l(fā)展。高效安全的信息傳輸日益受到人們的關(guān)注，量子信息技術(shù)已成為國際上量子物理和信息科學(xué)的研究熱點(diǎn)。

激光器要求：光點(diǎn)穩(wěn)定性好，光斑優(yōu)，偏振比高等。

常用波長：405nm，488nm，520nm，532nm，635nm，1064nm等。

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免疫濁度測(cè)定

免疫濁度測(cè)定是將現(xiàn)代光學(xué)測(cè)量儀器與自動(dòng)分析檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合應(yīng)用于沉淀反應(yīng)的免疫檢測(cè)技術(shù)中的一種重要手段。當(dāng)可溶性抗原與相應(yīng)的抗體特異結(jié)合，在二者比例合適、并有一定濃度的電解質(zhì)存在時(shí)，可以形成不溶性的免疫復(fù)合物，使反應(yīng)液出現(xiàn)濁度。這種濁度可用肉眼或儀器測(cè)知，并可通過濁度推算出復(fù)合物的量，即抗原或抗體的量。免疫濁度測(cè)定是定量測(cè)定微量抗原物質(zhì)的一種高靈敏度、快速的自動(dòng)化免疫分析技術(shù)?？蓪?duì)各種液體介質(zhì)中的微量抗原、抗體和藥物及其他小分子半抗原物質(zhì)定量測(cè)定。

按測(cè)量方式可分為光透射免疫比濁法和光散射免疫比濁法。光透射免疫比濁法測(cè)量透過光的強(qiáng)度。該方法操作簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確，能用全自動(dòng)化或半自動(dòng)化的儀器進(jìn)行分析。但靈敏度低于散射比濁法、且抗體用量較大、耗時(shí)較長，不宜用于藥物半抗原的檢測(cè)。光散射免疫比濁法測(cè)量散射光的強(qiáng)度。該方法避免了透射光中所含有的透射、散射甚至折射等雜信號(hào)成分的影響，靈敏性和特異性均優(yōu)于透射比濁法。該方法：（1）入射波長越短，散射光越強(qiáng)，（2）散射光強(qiáng)度與粒子的濃度和體積成正比，（3）散射光強(qiáng)度隨焦點(diǎn)至檢測(cè)器距離的平方和而下降。

目前免疫濁度技術(shù)主要用于各種蛋白質(zhì)、載脂蛋白、半抗原(如激素、毒物和各種治療性藥物等)及微生物等檢測(cè)。

激光器要求：高功率穩(wěn)定性、高波長穩(wěn)定性等。

常用波長：532nm，635nm，639nm，671nm，940nm等。

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單分子定位顯微成像

在單分子定位顯微成像技術(shù)出現(xiàn)之前由于顯微鏡的“阿貝極限”或“衍射極限”限制，科學(xué)家無法清楚地觀察到小于200 nm的結(jié)構(gòu) 。單分子定位顯微成像技術(shù)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率極限，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)橫向10-20 nm，縱向20-50 nm的空間分辨率，為人們?cè)趩畏肿铀缴嫌^測(cè)、研究細(xì)胞內(nèi)的精細(xì)結(jié)構(gòu)和功能提供了強(qiáng)有力的研究工具，極大地促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展。

單分子定位顯微成像過程如下：激光照射到熒光樣品上，樣品經(jīng)過激發(fā)后發(fā)射的熒光和少量的激光經(jīng)過一系列光學(xué)濾波成像系統(tǒng)和算法的處理，經(jīng)過CCD探測(cè)系統(tǒng)，最終成像在屏幕上。熒光的產(chǎn)生是這個(gè)系統(tǒng)一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，熒光的波長直接影響了這個(gè)系統(tǒng)的大部分參數(shù)。這里簡(jiǎn)單介紹下熒光，熒光是由某種熒光分子（熒光素）通過吸收特定波長范圍的光（或電磁波），并受激發(fā)出的光波（或電磁波）。一般情況下，吸收的波長要短于發(fā)射的波長，也即吸收的能量要高于發(fā)射的能量，且吸收光譜與發(fā)射光譜有某種對(duì)稱性。

2019年，我國科學(xué)家研發(fā)了一種新型的干涉單分子定位顯微鏡技術(shù)，被稱為重復(fù)光學(xué)選擇性曝光，通過六種不同方向和相位干涉條紋來判斷熒光分子的精確位置信息。使得顯微鏡的分辨率提升到3nm以內(nèi)的分子尺度，單分子定位精度接近1nm。該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)，將解析生物分子的水平大大提高。

激光器要求：高亮度、高效率、長壽命、無污染、無雜斑等。

常用波長：257nm，360nm，405nm，430nm，457nm，532nm，545nm，561nm，579nm，647nm，671nm，800nm~1000nm寬帶光源等。

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熒光漂白恢復(fù)

熒光漂白恢復(fù)技術(shù)是使用親脂性或親水性的熒光分子，用于檢測(cè)所標(biāo)記分子在活體細(xì)胞表面或細(xì)胞內(nèi)部運(yùn)動(dòng)及其遷移速率的一種技術(shù)。該技術(shù)的基本要求是：（1）選擇合適的熒光探針，（2）具備精確可控的激光激發(fā)和熒光檢測(cè)設(shè)備。

利用熒光探針進(jìn)行標(biāo)記，借助于高強(qiáng)度脈沖激光來照射細(xì)胞某一區(qū)域，目的是使該區(qū)域熒光分子的光猝滅。一段時(shí)間后，該區(qū)域周圍的非猝滅熒光分子會(huì)以一定的速率向受照射區(qū)域擴(kuò)散，這個(gè)擴(kuò)散速率可通過低強(qiáng)度激光掃描探測(cè)，可檢測(cè)該小分子是否有擴(kuò)散現(xiàn)象。（注：漂白前和漂白后恢復(fù)都用盡可能弱的激光掃描全細(xì)胞，目的是得到掃描圖像而不引起熒光。）在整個(gè)過程中，監(jiān)測(cè)漂白區(qū)域在各時(shí)間段的熒光強(qiáng)度變化并繪制曲線，從恢復(fù)曲線及其數(shù)據(jù)就可以得到關(guān)于分子遷移速率、動(dòng)態(tài)分子比例等信息。熒光漂白恢復(fù)技術(shù)與其它技術(shù)結(jié)合（如：共聚焦激光掃描顯微術(shù)可以控制光猝滅作用，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分子擴(kuò)散率和恢復(fù)速率，反映細(xì)胞結(jié)構(gòu)和活動(dòng)機(jī)制），為研究細(xì)胞膜的流動(dòng)性提供了新的手段。

目前，熒光漂白恢復(fù)技術(shù)已發(fā)展成為定量測(cè)定細(xì)胞膜分子的流動(dòng)性的方法之一。廣泛用于研究細(xì)胞膜表面受體的結(jié)合和解離速率常數(shù)及遷移速率，細(xì)胞骨架構(gòu)成，核膜結(jié)構(gòu)，跨膜大分子遷移率，細(xì)胞間通訊等領(lǐng)域。

激光器要求：光斑優(yōu)，高峰值功率（漂白階段），低功率（漂白前/后）等。

常用波長：488nm，532nm，635nm，770-840nm可調(diào)諧激光器等。

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鉆石精密刻劃

鉆石是世界上最堅(jiān)硬的物質(zhì)，而在小體積鉆石表面上實(shí)現(xiàn)精密刻劃，對(duì)于一般的鉆石刻劃方法來說具有極高的難度。鉆石激光精密刻劃克服了其它鉆石刻劃方法的弊端，用激光進(jìn)行鉆石精密刻劃。具有標(biāo)定速度快，可隨意選擇字符和圖案，字跡清晰美觀，對(duì)鉆石的光澤度和純度不產(chǎn)生任何影響的特點(diǎn)，在鉆石乃至珠寶行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。

鉆石激光精密刻劃包括標(biāo)線和微刻兩部分。激光鉆石標(biāo)線：激光束經(jīng)過振鏡系統(tǒng)，再經(jīng)物鏡聚焦于物件的表面，計(jì)算機(jī)控制振鏡運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光束按照設(shè)定的路徑移動(dòng)并在未加工的鉆石表面刻蝕、形成標(biāo)線，進(jìn)而再進(jìn)行切割加工。鉆石激光微刻：光學(xué)系統(tǒng)將鉆石成像于CCD的像元面上，CCD采集其圖像并顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，用于選取刻字的位置。然后再利用激光器輸出高峰值功率的激光，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)形成直徑很小的光斑并聚焦到鉆石的表面，在局部形成高能量密度的光輻照，使鉆石氣化或石墨化，達(dá)到打標(biāo)的目的。鉆石激光微刻機(jī)采用物件移動(dòng)的方式進(jìn)行掃描，電動(dòng)平移臺(tái)將物件按照設(shè)定的路徑作二維移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)激光光束聚焦于物件表面刻蝕，形成指定的文字或圖案。

中國鉆石珠寶行業(yè)從20世紀(jì)90年代便開始進(jìn)入一個(gè)迅猛的發(fā)展期，其中鉆石業(yè)的發(fā)展速度更是驚人！小編相信，鉆石激光精密刻劃未來定會(huì)炙手可熱！

激光器要求：高重復(fù)性，優(yōu)光束質(zhì)量等。

常用波長：1064nm，355nm等。

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多普勒血流成像

激光多普勒血流成像是一種無創(chuàng)組織血流檢測(cè)手段，也是是一項(xiàng)以大范圍體表圖象顯示微循環(huán)狀態(tài)的新技術(shù)?；诩す庥龅窖?xì)胞會(huì)產(chǎn)生相移的原理，激光多普勒可以給出血流量、血流速度、血細(xì)胞濃度等。

該技術(shù)基于發(fā)射激光通過光纖傳輸，激光束被所研究組織散射后有部分光被吸收。擊中組織中運(yùn)動(dòng)血細(xì)胞的激光波長發(fā)生了改變（即多普勒頻移），而擊中靜止組織的激光波長沒有改變。這些波長改變的強(qiáng)度和頻率分布與監(jiān)測(cè)體積內(nèi)的血細(xì)胞數(shù)量、濃度和移動(dòng)速度直接相關(guān)（頻移大小與運(yùn)動(dòng)速度成正比, 散射光強(qiáng)度與運(yùn)動(dòng)的紅細(xì)胞數(shù)量成正比）。通過接收光纖，這些信息被記錄并且轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行分析，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種圖像處理分析軟件存儲(chǔ) 、分析處理后，輸出反應(yīng)血流情況的數(shù)據(jù)和反映血流與時(shí)間關(guān)系的曲線圖。相比于光學(xué)微循環(huán)技術(shù)，激光多普勒血流成像技術(shù)可以測(cè)量體表任何部位的微循環(huán)。相比于超聲多普勒，激光多普勒除了無創(chuàng)還可以檢測(cè)組織的微循環(huán)和人情緒激動(dòng)時(shí)血液灌注的快速變化。

激光多普勒血流成像技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚、肌肉、胃腸道、肝、胰、腎、肺、脾、眼、耳、鼻以及骨骼等幾乎全身各個(gè)臟器的實(shí)驗(yàn)或臨床組織微循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)研究，對(duì)疾病診斷、健康評(píng)價(jià)、藥物評(píng)價(jià)等有重要意義。

激光器要求：光纖輸出，連續(xù)/脈沖輸出等。

常用波長：650nm，660nm，785nm等。