激光加工的理论及应用

激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、具有高纯度、高单色性的光束的装置。

它的工作原理是通过将一些能量源输入到激光介质中，从而激发介质中的原子或分子跃迁到一个激发态，然后在受激辐射的影响下，将能量原子或分子从激发态跃迁到一个更低的能级，从而产生出高度聚焦、单色性良好的激光光束。

激光器可以应用于多个领域，下面将介绍一些典型的应用。

首先是激光器在医疗领域的应用。

激光可以用于低侵入性手术，如激光抛光、激光热凝固等，这些手术使用激光器可以减少创伤和出血，使手术更加安全和有效。

此外，激光还可以用于治疗皮肤病、眼科手术和癌症治疗等，因为激光可以精确地照射到目标组织，达到切除或破坏病变组织的目的。

其次是激光器在通信领域的应用。

激光可以用于光纤通信系统中的激光器发射端和接收端。

在激光器发射端，激光器产生的激光光束可以通过光纤传输数据，传输效率高、带宽大，可以满足高速数据传输的需求。

在激光器接收端，激光可以被光探测器接收并转换成电信号，进一步处理和传递。

激光器在光纤通信系统中发挥着非常重要的作用，是现代通信技术的关键。

另外，激光器还在制造业中有广泛的应用。

激光可以被用来切割、焊接、打孔、打标等。

比如，激光切割可以通过将高能量密度的激光束直接照射在材料上，使材料熔化、汽化，从而实现切割。

此外，激光打标可以将图案或文字刻在各种材料上，广泛应用于包装、饰品、汽车零配件等制造行业。

此外，激光器还应用于测距、测速、光谱分析等领域。

激光测距原理是通过发送激光脉冲并测量其返回时间来计算出物体与激光器的距离，被广泛应用于测绘、地质勘探、机械制造等领域。

激光测速原理是通过测量激光光束的多普勒频移来计算速度，被广泛应用于交通违章监控、车辆测速等。

激光光谱分析可以通过测量物质吸收、发射或散射激光光束的方式，获得物质的化学成分、构造和性质。

总的来说，激光器作为一种具有特殊光学特性的光源，被广泛应用于医疗、通信、制造业和科学研究等领域。

激光原理及应用范文激光是一种特殊的光源，具有高亮度、高单色性、高直接性和高相干性等特点，广泛应用于科学研究、医疗、通讯、导航、材料加工等众多领域。

本文将从激光原理和主要应用领域两个方面进行探讨。

一、激光原理激光是由受激辐射产生的电磁波，其产生的原理基于光的量子理论和光的谐振腔效应。

1.受激辐射与激射能级：激光的产生是建立在受激辐射过程上的。

当处于激发态的原子或分子吸收能量后，会转移到更高的能级上。

然而，当这部分原子(或分子)受到外界刺激时，即使它们处于高能级上，它们也会快速地退到低能级上并发射出与吸收的光子一样频率的能量。

这就是受激发射。

在不断的撞击和受激发射的过程中，光子数目不断增加，形成了激光。

2.谐振腔效应：激光通过谐振腔效应实现光的反射和放大。

谐振腔中包含一个光学反射镜和一个半透射镜。

当光通过反射镜反射回来时，一部分光被半透射镜透过，形成输出光束，而另一部分光被反射镜重新反射回来，参与光的放大过程。

这样反复反射放大，光束得以聚集成非常亮且高相干的激光。

二、激光应用激光由于独特的性质和特点，已经在许多领域取得了巨大的应用成就。

1.科学研究：激光用于精密测量、高分辨光谱学、原子分子碰撞动力学研究、量子光学等方面。

例如，激光干涉仪可以用来测量微小的长度差，激光光谱仪可以解析出物质的光谱信息，激光束可以制备单个原子的光陷阱等。

2.医疗：激光在医学领域有着广泛的应用。

例如，激光手术可以实现无创治疗，基于激光的皮肤去除、治疗近视、癌症、心血管疾病等手术日益广泛。

激光在眼科领域的应用，如角膜屈光矫正激光手术(LASIK)和白内障手术中的激光破碎术等都取得了显著的效果。

3.通讯：激光器作为光通讯系统的核心，用于光纤通讯和光导通讯。

激光二极管是一种具有高亮度的光源，广泛应用于光纤通信中的数据传输和信号传播。

4.导航：激光传感器广泛应用于自动驾驶系统和无人机导航系统中。

激光雷达通过反射和接收激光信号来测量距离和构建环境模型，实现车辆和无人机的自主导航。

特种加工之激光加工Special processing laser processing班级B090202 学号B09020236 姓名郑世春摘要激光加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。

用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。

激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。

关键词：激光加工激光技术AbstractLaser processing refers to the use of the laser beam is projected onto the surface of the material produced by thermal effect to complete the process, including laser welding, laser cutting, surface modification, laser marking, laser drilling and micro processing. With the laser beam to the material for a variety of processing, such as drilling, cutting, cutting, welding, heat treatment. The laser can adapt to any material manufacturing, especially in some of the special requirements of precision and, special occasions and special material manufacturing plays an irreplaceable role.Key words: laser processing laser technology1、引言激光是20世纪人类的四大发明之一,现在已经广泛应用于工业、军事、科学研究和日常生活中。

激光技术的发展和应用简介学院机电工程学院专业班级测控三班姓名学号摘要：激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。

它的亮度约为太阳光的100亿倍。

本文简要的介绍了一下激光的起源和激光在中国的发展史，并在此基础上从工业、医疗、信息等几个主要领域简单介绍了激光技术的重要应用及其发展前景。

关键词：激光，发展，激光应用，激光技术一．激光的起源激光的理论基础起源于大物理学家‘爱因斯坦’，1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘受激辐射’。

这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。

这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。

1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将钠光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。

根据这一现象，他们提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光。

他们为此发表了重要论文。

肖洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷提出各种实验方案，但都未获成功。

1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。

1960年7月7日，梅曼研制成功世界上第一台激光器，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激在红宝石色水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。

二．中国激光技术的发展“激光”一词是“LASER”的意译。

激光加工技术综述作者：张臣吴恒鑫来源：《卷宗》2017年第21期摘要：激光加工作为一种新技术，在机械制造中有着很重要的应用。

本文简要阐述了激光加工的原理、特点，并介绍了它在现实中的应用情况，同时简要介绍了激光加工的最新研究进展。

关键词：激光加工；制造；应用；进展随着航空航天、核电工业的迅猛发展，更多的高性能材料得到应用。

虽然，高性能材料拥有良好的物理、力学性能，但是，却对机械加工工艺提出了更高的要求。

于是，人们开始探索高性能材料的加工方法。

激光作为一种具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特点的光源，可以实现难加工材料的加工。

1 激光加工的原理金属材料的激光加工主要是基于光热效应的热加工，其前提是激光被加工材料所吸收并转化为热能。

由于激光的发散角小和单色性好，理论上可以聚焦到尺寸与光的波长相近的小斑点上，再加上其强度高，因此其加工的功率密度很大，温度可达1万摄氏度以上。

在这样的高温下，任何材料都将瞬时急剧熔化和汽化，并爆炸性地高速喷射出来，同时产生方向性很强的冲击。

因此，激光加工是工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合过程。

2 激光加工的主要特点2.1 适用范围广激光加工是一种高能加工方法，几乎所有的材料都能适用。

它既可在大气中加工，又可在真空中加工。

尤其对于某些难加工材料，激光加工是唯一可行的方法。

2.2 设备自动化程度高相比于传统的机械加工系统，激光加工更容易采用数字化信号进行控制。

激光器经常与机器人相结合，其体积小、精度高、灵活方便，特别适合于多品种、变批量的柔性生产。

2.3 生产成本低激光加工属于非接触加工，加工过程中的损耗小、效率高。

在大批量生产中，可以明显降低成本。

激光束不会发生像电子束那样的X射线，而且无加工污染。

2.5 节能环保据相关研究，激光束的能量利用率为常规热加工工艺的10-1000倍，激光加工可节省材料15%-30%。

3 激光加工的应用举例3.1 激光切割技术激光切割是一种应用最广泛、最成熟的激光加工技术，最初被用在硬木板上切割非穿透槽、嵌刀片，制造冲剪纸箱板的模具。

激光切割技术原理及应用一、背景1917年，爱因斯坦就提出了受激辐射的概念。

1960年，梅曼成功运转了世界上第一台激光器。

自此人们研究了激光的特性，开始探索激光在加工领域中的应用。

几年后，高功率的C、YAG 激光器的创造，使激光加工变成现实。

目前激光加工作为先进制造技术已广泛应用于国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、实现自动化、消除污染和减少材料消耗等起到重要的作用。

如日本最先将激光切割系统引进汽车制造中，大大提高的劳动生产率。

激光切割是应用最广泛的一种激光加工技术，目前激光切割在激光加工中所占的比例超过了70%。

二、原理激光具有高亮度、高单色性、高相干性以及方向性好的特性。

激光切割原理一般指激光经过聚焦后照射到材料上，使材料温度急速升高至熔化或汽化，随着激光与被切割材料的相对运动，在切割材料上形成切缝从而到达切割的目的。

从激光与材料作用机理和过程来分，激光切割可分为热加工和“冷加工〞两种。

现在大量用于激光加工的C和YAG 激光处于红外波段，它们基于热效应，使工件升温、熔化或汽化，以完成各种加工，称其为热加工，但这种方式会损伤周围区域, 因而限制了边缘强度和产生精细特征的能力。

紫外激光的波长短、能量集中，通过直接破坏连接物质组分的化学键来到达加工目的, 这种将物质别离的过程是一个“冷〞过程，热效应小，因此在精密切割和微加工领域具有广泛的应用。

激光切割工艺相比拟传统切割工艺的优点在于：1、激光加工属于非接触加工，因此无磨损，无机械应力，无形变，无耗材，无原材料浪费2、激光能量集中，因此其热影响区小，对非加工部位没有影响，工件热变形极小3、激光能量密度高，加工速度快，生产效率高4、激光便于导向、聚焦、发散等，可以得到不同的光斑尺寸和功率密度，且激光易与数控系统配合，加工方法灵活，因此可以完成任何复杂的加工，如微细加工和局部选择加工5、激光加工不受电磁干扰，加工质量稳定可靠6、激光加工无噪声、无污染，对环境没有危害三、具体工艺实际的激光切割工艺包括了激光局部、光路系统、辅助介质、机械结构、电控局部和软件局部六个方面。

随着科技的不断发展，激光加工技术在制造业中得到了广泛应用。

为了更好地了解激光加工技术，提高自己的实践能力，我在大学期间选择了激光加工实习。

这次实习让我深刻体会到了激光加工技术的魅力，同时也让我对制造业有了更深入的认识。

二、实习内容实习期间，我主要学习了以下内容：1. 激光加工基本原理：了解了激光加工的原理、特点和应用领域，包括激光切割、激光焊接、激光打标等。

2. 激光加工设备：熟悉了激光切割机、激光焊接机、激光打标机等设备的操作流程、维护保养和故障排除。

3. 激光加工工艺：掌握了激光加工工艺参数的设定、加工过程监控和工艺优化。

4. 激光加工安全知识：学习了激光加工过程中的安全操作规程，了解了激光辐射、火灾、爆炸等安全隐患。

5. 激光加工实际操作：在师傅的指导下，亲自操作激光加工设备，完成了一系列激光加工任务。

三、实习体会1. 激光加工技术的先进性：激光加工技术具有高精度、高效率、低污染等优点，是现代制造业的重要技术手段。

通过实习，我深刻体会到了激光加工技术的先进性，为我国制造业的发展提供了有力支持。

2. 实践操作的重要性：在实习过程中，我认识到理论知识与实践操作相结合的重要性。

只有将所学知识运用到实际操作中，才能真正掌握激光加工技术。

3. 团队协作精神：实习期间，我与同学们共同完成了一系列激光加工任务，充分体现了团队协作精神。

在遇到问题时，我们互相帮助、共同探讨，最终解决问题，完成了任务。

4. 安全意识：激光加工过程中，安全意识至关重要。

通过实习，我深刻认识到安全操作的重要性，养成了良好的安全习惯。

5. 持续学习：激光加工技术不断发展，作为一名激光加工技术人员，需要不断学习新知识、新技术，提高自己的综合素质。

1. 提高了激光加工技术水平：通过实习，我掌握了激光加工的基本原理、设备操作和工艺参数设定，提高了自己的激光加工技术水平。

2. 培养了实践能力：在实习过程中，我亲自动手操作激光加工设备，完成了多项任务，锻炼了自己的实践能力。

一、实训背景随着科技的飞速发展，激光加工技术凭借其独特的优势，在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

为了深入了解激光加工技术的原理和应用，提高自身的实践能力，我参加了本次激光加工实训。

通过为期一周的实训，我对激光加工有了更为全面的认识。

二、实训目的1. 掌握激光加工的基本原理和工艺流程。

2. 熟悉激光加工设备的操作方法。

3. 了解激光加工在各个领域的应用。

4. 提高自身的实践能力和创新意识。

三、实训内容本次实训主要分为以下几个部分：1. 激光加工基本原理（1）激光的产生：激光是一种受激辐射的光，具有方向性好、单色性好、相干性好、能量密度高等特点。

（2）激光加工原理：利用激光束与物质相互作用的特性，对材料进行切割、焊接、熔覆、清洗等加工。

2. 激光加工工艺（1）激光切割：利用高能量密度的激光束对材料进行切割，具有速度快、精度高、切口光洁等优点。

（2）激光焊接：利用激光束将金属材料加热至熔化状态，实现焊接，具有焊接速度快、热影响区小、焊接质量好等特点。

（3）激光熔覆：在基体表面熔覆一层或多层材料，提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等性能。

（4）激光清洗：利用激光束对工件表面进行清洗，具有清洗效果好、无污染等优点。

3. 激光加工设备（1）激光器：产生激光束的核心部件，包括固体激光器、气体激光器、光纤激光器等。

（2）激光加工头：将激光束传输到工件表面，进行加工。

（3）控制系统：控制激光加工过程，包括激光功率、扫描速度、加工路径等参数。

4. 激光加工应用（1）航空航天：激光加工技术在航空航天领域得到广泛应用，如飞机机体、发动机等零部件的加工。

（2）汽车制造：激光加工技术在汽车制造中用于车身焊接、内饰件加工等。

（3）电子行业：激光加工技术在电子行业用于芯片切割、焊接等。

（4）医疗行业：激光加工技术在医疗领域用于医疗器械、手术器械的加工。

四、实训过程在实训过程中，我首先了解了激光加工的基本原理和工艺流程，然后学习了激光加工设备的操作方法。

激光在焊接中的应用激光的方向性好，能量比较集中，如在利用聚焦装置使光斑尺寸进一步缩小，可以获得很高的功率密度，足以使光斑范围内的材料在短时间内达到融化或汽化温度。

因此，激光加工是将激光作为热源，对材料进行热加工。

其加工过程大体是激光束照射材料，材料吸收光能，光能转变为热能，从而对材料加工。

工厂上不同的加工工艺要求不同的激光装置，使材料获得不同的温度，分别进行焊接、打孔、切割、表面热处理等加工工艺。

与其他方法比较，激光加工有如下的一些优越性：（1）光点小、能量集中、加工点以外的热影响小；（2）无接触加工，对工件不污染；（3）能穿过透光外壳对被密封的内部材料进行加工；（4）加工精确度高，使用于自动化。

激光加工的一般原理激光加工大多基于光对非透明介质的热作用，也即吸收光能引起的热效应。

因此，激光光束特性、材料对光的吸收作用和导热性等对激光加工有很大影响。

用于激光加工的激光束常用基摸（TEMoo），，因为它有轴对称的光强分布，所以能达到最佳的激光束聚焦。

激光热加工又分连续光束作用和脉冲作用两种。

无论哪一种激光加工方法，都要将一定的功率的激光束聚焦于被加工物体上，使激光与物质相互作用。

以金属加工为例，在功劳密度为10^4～10^11 W.cm^(-2)的激光聚焦照射下，物质表面将吸收大量激光能量。

随着照射时间的推移，激光束与金属表面之间产生多种相互作用过程，使材料局部升温。

金属吸收光能并转化为热能，使材料局部温度升高，然后以热传导方式把热传导金属内部。

连续的激光照射会在物体的作用点产生液化和汽化的现象，达到加工效果。

因为金属表面层吸收的光能转化为热能，而热能又以热传导的方式继续向材料深处传递，所以金属的导热性对材料的加热影响很大。

根据热传导理论可以计算激光照射下被加工材料表面的温度和内部的温度变化。

知道温度场分布对判断能进行什么加工提供依据。

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。

70年件表面，表面热量通过热传导向内扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的溶池。