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光与现代科技讲座 云南大学信息学院通信工程系 宗 容 zongrong@ynu.edu.cn光与现代科技讲座 第一章 概述 2 第二章?光源与激光器 2 第三章 激光在现代医学中的应用 4 第四章 激光在军事技术中的应用 4 第五章 激光在现代工业和加工中的应用4 第六章 光与信息技术 4 第七章 光通信技术与网络 4 第八章 光学传感技术与网络 2 第九章 光学成像、全息与显示技术 4 第十章 光电集成与纳米技术 4 第六章 光与信息技术中的应用 §6.1 激光扫描器 6.1.1 激光扫描器 (1)低惯量扫描器 (2)全息扫描器 6.1.2 激光扫描器的应用实例 (1)激光照排机 (2)激光缩微机 (3)条形码扫描器 §6.2 激光打印机 1.激光打印机原理及组成 2.激光打印机的基本工作过程及控制系统 3.激光打印机的国内外发展状况简介 光与信息技术 从技术角度看，信息领域是一个十分广阔的领域，它包括信息的产生、发送、传输、探测、存储、显示等许多方面。 激光在信息领域的应用，包括以激光为信息载体，将声音、图像、数据等各种信息通过激光传送出去；通过激光存储在光学存储器里；通过激光将信息打印或显示出来等等。 因此，本章将涉及激光通信、激光显示、激光存储以及激光打印等许多童要的领域。这些领域已经产生许多成熟的技术和应用，有着光明、广阔的应用和发展前途，是21世纪最活跃的激光应用领域。 本章将简要地介绍激光在上述各方面的有关应用概况，特别是一些新思想、新概念、新技术、新进展等。 §6.1 激光扫描 激光扫描是激光技术在诸多应用中很活跃的一个领域，计算机技术的不断进步和日益普及同时促进了激光扫描技术的发展，它被广泛地应用于近代复杂的光、机、电仪器中。 例如，印刷板曝光，激光打印机，图像传真，图像处理，激光照排，制作微缩胶片，大屏幕图像投影仪，扫描光栅频谱仪，红外探测仪，激光扫描显微镜，激光扫描超声显微镜，三维视觉模拟偏转器，激光扫描检眼镜，激光微调机，激光标记机，尺寸检测仪，条形码扫描器等。 下面主要介绍现有的激光扫描器及其基本特点和成功的应用。 6.1.1 激光扫描器 激光扫描器可分为低惯量扫描器(Low Inertia Scanner)和全息扫描器。 低惯量扫描器是指采用反射镜偏转光束并具有低转动惯量转子的扫描器，它具有灵活、体积小等优点。 全息扫描器是以全息术为基础的扫描器，它能够提供多方位和多焦距的扫描，满足一些特定应用的需要，且结构较为简单，成本也较低。 (1)低惯量扫描器 低惯量扫描器又可以分为检流计扫描器和谐振镜扫描器。 检流计扫描器能产生稳定状态的偏转，高保真度的正弦扫描以及非正弦的锯齿、三角或任意形式的扫描。 采用活动铁芯结构的、典型检流计型扫描器如图6-1所示，主要由电磁驱动(包括带滚球轴承的转子)和位置传感器两个主要部分组成。 (1)低惯量扫描器 检流计的动态特性要求电磁驱动部分具有低惯量、大转矩和宽频率特性。在满足上述要求的情况下，它可以在伺服机构的控制下实现任意波形的扫描。 动铁低惯量扫描仪的转子是实心的铁芯，定子由永久磁铁盒加载线圈组成。线圈绕在定子上，具有很好的散热性，同时也避免了动圈结构转子引接电极带来的麻烦，相对提高转子的防振性。它的转矩是由永久磁铁和固定线圈产生的电磁回路之间的相互作用获得的。两块永久磁铁通过软磁铁在四个空气隙中建立控制磁力线。线圈加载后在磁路中产生磁力线，这一磁场使转子的两个对角一边加强，而另一边减弱，从而产生机械转矩。 (1)低惯量扫描器 为了保证检流计偏转的精度，检流计扫描器采用闭环电路，用传感器精确测量检流计偏转角，并与其控制值进行比较，把比较信号反馈到驱动电路中，从而使闭环控制电路获得检流计的高精度偏转。 传感器的质量决定了扫描器和系统的精度。 光学传感器通常使用干涉法和光栅法，并与系统结合在一起，它的分辨率主要受波长和温度的影响。 磁位置传感器是传感元件在磁路中由于位置发生变化而导致感应电压变化的传感器件，它不适用于高性能的扫描器。 电容传感器经常应用在检流计扫描器中，如图6-34所示。当转子角度发生变化时，电容传感器输出附件一个不平衡的小电容，给出转子和定子间相对角度变化的信息。 (1)低惯量扫描器 常用的感应驱动线圈谐振镜扫描器典型结构如图6-2所示，包括平衡的扭力杆和电感转矩驱动部分。反射镜被扭力杆T1和T2完全对称悬挂，当反射镜运动时，不会引起扭力扰动。 (1)低惯量扫描器 与变压器的工作原理一样，驱动线圈的磁场通过软铁芯与转子的相互作用而产生。感应驱动线圈谐振镜扫描器的转子是长方形的金属环，在环中产生感应电流，它的动圈通过感应加载