激光设备在各个行业中的应用特点
随着近日来国务院关于深化装备制造业的决定，我国装备制造业将大大加快发展进程，特别是国家重点支持的十六个重大科技专项，如大型发电、输变电设备、大型石油化工和煤化工装置、矿山采掘设备、大型海洋船舶、高速列车和民用航空飞机及以动机等，需要提高大批精密、多坐标、高效、专用的数据激光加工设备进行加工制造。国家重大装备的发展需求，给激光加工设备业发展指明了明确方向。
激光加工设备的由于技术含量和工艺要求要极高，行业壁垒很高，无论国内还是全球范围内，行业格局变化比较缓慢。激光加工设备的需求来自于各个行业固定资产投资，2000年以来，汽车及零部件、服装布料、皮具制鞋、工艺品、五金制品等行业的高速扩张，带动了激光加工设备消费的增长。在国家的深化装备制造业和国际产业转移的带动下，我国激光加工设备购置投资增长率在未来5-10年内将维20%的水平，激光加工设备业的需求仍保持高速增长。
汽车及零配件行业
汽车是激光加工设备行业的大用户，每年需求占激光加工设备订货量的比重很大，因此汽车行业的发展对激光加工设备行业的影响很大。汽车行业大批量的零部件加工以生产线为主，用户主要需求是切割，打标和焊接等。使用激光打标机对发动机及零部件进行打标防伪标识，激光切割机进行业零部件的切割，激光焊接机进行各个部件的焊接。总的来说，汽车及零部件行业需求高效、高可靠性的激光加工设备。
服装布料行业
因为激光加工设备具有自动化程度高、加工精确高、速度快、效率高、操作简单方便等特点，适应了国际服装生产技术潮流所以激光技术以及设备正在以惊人的速度在服装行业内得到推广和普及。
激光切割雕刻过程中，不会使布料变形或起皱，激光切割雕刻尺寸精度高，形状可随着图稿进行任意更改，增加了设计的实用性和创造性。另外，激光切割雕刻机是用激光刀代替金属刀，切割雕刻任何面料，能瞬间将切口熔化并凝固，缝隙小、精确度高达到自动锁边的功能。传统工艺用刀模切割或热加工，切口易脱丝、发黄、发硬。
产品结构调整应加快向激光加工设备、先进高档汇聚。2009年度消费趋势市场调查报告显示，在所调查各行业用户所购买的激光加工设备中的占比都在半数以上，处于绝对优势。
近些年来，激光加工设备的各项工艺指标已经发展到了新的水平，从2009年调查的结果看出，激光加工设备仍然是需求的热点，国产激光加工设备以中低端为主向高端为主的模式转变，通过自主创新提升产品档次水平，不断抢夺进口高端激光加工设备的市场份额，逐步压缩进口激光加工设备的范畴，提高国内激光加工设备在国内外市场占有率。
电力设备行业分析报告 财达证券研发中心 卢文静 电力设备行业大体包括发电设备、输变电一次设备、二次设备、电力环保等四个子行业。电力设备作为资金和技术密集型行业，其品种优势和综合实力是决定企业市场竞争力的重要因素。电力设备行业的发展以电力工业为依托，电力投资的规模和方向直接影响电力设备行业的发展。 受益于电力投资的不断增长，电力设备企业近几年景气度稳步走高，尤其是电网设备。我国要实现电源与电网的平衡，必须提高电网的输配电能力，使之能与电源规模相匹配。根据对未来五年的装机增长预测，电网的变电容量年增长率将达23%，国家电网公司和南方电网公司“十一五”建设规划也证实了这一增长幅度。 一、电站设备公司分化明显 国内大型发电设备市场日前由东方电气集团（含东方电机和东方锅炉）、上海电气集团和哈尔滨电气集团三家垄断，形成垄断竞争的市场格局。由于成本和政策保护等原因，国际发电机制造商在我国市场中的份额并不大。核电设备门槛更高，上电和东电分占国产核岛设备45%的份额。汽轮机加工工艺难，材料要求严，技术较高，国内能生产合格的电站用汽轮机的只有10家公司。 目前国家继续对电力建设投资进行宏观调控，但调控的方向主要是耗能高，效率低的中小火电机组，水电、核电和大型火电机组则并不在严格调控之列。尤其是大型发电设备企业，技术实力比较强，竞争压力小，利润率较高。其中东方电机（600875）、杭汽轮B（200771）的行业竞争力和未来前景最为看好。而华光股份（600475）、武锅B（200770）面向中小发电企业，未来面临宏观调控和订单取消的风险。 前几年电站设备企业持续保持了良好的经营状况。东方电气今年由于地震的巨大损失业绩明显下滑，但去年以前一直保持高增长。杭汽轮B在国内工业驱动汽轮机市场拥有80％的市场份额，占据垄断地位，因此公司依然能够保持较高的利润率。虽然上述公司在2008年新接订单都有所下降，但这属于在长期增长过程的短期波动，并不能改变这些公司长期的平稳增长趋势。 二、输变电设备竞争日趋激烈 我国电力建设的传统是重发电，轻输配电，骨干网架结构较为薄弱，形成了很大程度上的“窝电”现象。预计今后几年国家加强城乡电网建设和改造，推进全国联网，积极发展特高压电网将是电力建设的重要方向和目标。 "十一五"期间，国家电网公司将新增330千伏及以上输电线路6万公里、变电容量3亿千伏安。南方电网将规划建成投产500千伏交流线路15651千米，变电容量6175万千伏安；建成投产500千伏直流线路1225千米，输电规模300万千瓦；建成投产800千伏直流线路1438千米，输电规模 500万千瓦。我国未来5年主干网建设规模大幅增加。很显然万
一. 选择题（单选）（共20分，共10题，每题2分) 1. 下列表达式哪一个不是激光振荡正反馈条件： D 。 A. q kL π22= B. q L C q 2= ν C. q L q 2λ= D. q kL π=2 2. 下列条件哪一个是激光振荡充分必要条件： A 。（δφ为往返相移） A. l r r G q ) ln(,2210- ≥-=απδφ B. 0,2≥?-=n q πδφ C. 0, 20≥?-=n q πδφ D. 0,20≥-=G q πδφ 3. 下列腔型中，肯定为稳定腔的是 C 。 A. 凹凸腔 B. 平凹腔 C. 对称共焦腔 D. 共心腔 4. 下面物理量哪一个与激光器阈值参数无关， D 。 A. 单程损耗因子 B. 腔内光子平均寿命 C. Q 值与无源线宽 D. 小信号增益系数 5. 一般球面稳定腔与对称共焦腔等价，是指它们具有： A 。 A.相同横模 B.相同纵模 C.相同损耗 D. 相同谐振频率 6. 下列公式哪一个可用于高斯光束薄透镜成像 A 其中if z q +=，R 为等相位面曲率半径，L 为光腰距离透镜距离。 A ． F q q 11121=-；B. F R R 11121=-；C. F L L 11121=-；D.F L L 11121=+ 7. 关于自发辐射和受激辐射，下列表述哪一个是正确的 C 。 A. 相同两能级之间跃迁，自发辐射跃迁几率为零，受激辐射跃迁几率不一定为零； B. 自发辐射是随机的，其跃迁速率与受激辐射跃迁速率无关； C. 爱因斯坦关系式表明受激辐射跃迁速率与自发辐射跃迁速度率成正比； D. 自发辐射光相干性好。 8.入射光作用下， C A. 均匀加宽只有部份原子受激辐射或受激吸收； B. 非均匀加宽全部原子受激辐射或受激吸收；
近代物理实验报告 指导教师： 得分： 实验时间： 2009 年 03 月 17 日， 第 三 周， 周 三 ， 第 5-8 节 实验者： 班级 材料0705 学号 200767025 姓名 童凌炜 同组者： 班级 材料0705 学号 200767007 姓名 车宏龙 实验地点： 综合楼 501 实验条件： 室内温度 ℃， 相对湿度 %， 室内气压 实验题目： 氦氖激光器的模式分析 实验仪器：（注明规格和型号） 扫描干涉仪；高速光电接收器；锯齿波发生器；示波器； 半外腔氦氖激光器及电源；准直用氦氖激光器及电源；准直小孔。 实验目的： （1） 了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法； （2） 学习观测激光束横模、纵模的实验方法。 实验原理简述： 1. 激光器模式的形成 激光器由增益介质、谐振腔、激励能源三个基本部分组成。如果用某 种激励的方式，使介质的某一对能级间形成的粒子数反转分布，由于 自发辐射的作用，将有一定频率的光波产生，并在谐振腔内传播，被 增益介质增强、放大。形成持续振荡的条件是：光在谐振腔内往返一 周的光程差为波长的整数倍，即 q q uL λ=2 满足此条件的光将获得极大的增强。 每一个q 对应纵向一种稳定的电磁场分布λq ，叫一个纵模，q 称为纵模 序数。纵模的频率为 uL c q q 2=ν 相邻两个纵模的频率间隔为 uL c q 21= ?=?ν 因此可以得知， 缩短腔长的方法是获得单纵模运行激光器的办法之一。
当光经过放电毛细管时，每反馈一次就相当于一次衍射，多次反复衍射，就在横向的同一波腹处形成一个或多个稳定的衍射光斑。每一个衍射光斑对应一种稳定的横向电磁场分布，称为一个横模。模式指激光器内能够发生稳定光振荡的形式，每一个膜，既是纵模，又是横模，纵模描述了激光器输出分立频率的个数，横模描述了垂直于激光传播方向的平面内光场的分布情况。激光的线宽和相干长度由纵模决定，光束的发散角、光斑的直径和能量的横向分布由横模决定。，一个膜由三个量子数表示，通常记作TEM mnq 。 横模序数越大，频率越高。不同横模间的频率差为： ?? ??????????????--?+?=?2/121,)1)(1(arccos )(12''R L R L n m uL c n m mn πν 相邻横模频率间隔为： ?? ??????????????--?=?=?=?+?2/12111)1)(1(arccos 1'R L R L q n m πνν 相邻横模频率间隔与纵模频率间隔的比值是一个分数，分数的大小由激光器的腔长和曲率半径决定，腔长与曲率半径的比值越大，分数值就越大。 另外， 激光器中产生的横模个数，除了与增益有关外，还与放电毛细管的粗细、内部损耗等因素有关。 2. 共焦球面扫描干涉仪 共焦球面干涉仪用压电陶瓷作为扫描元件或用气压进行扫 描。 2.1 共焦球面扫描干涉仪的机构和工作原理 共焦球面扫描干涉仪是一个无源腔，由两块球形凹面反射镜 构成，两块镜的曲率半径和腔长相等（即R 1=R 2=l ，构成共焦 腔）。其中一块反射镜固定不动，另一块反射镜固定在可随 外电压变化而变化的压电陶瓷环上。如右图所示，由低膨胀 系数材料制成的间隔圈，用以保持两球形凹面反射镜R 1、R 2 总处于共焦状态。 当一束波长为λ的光近轴入射到 干涉仪内时，在忽略球差的条件 下，在共焦腔中经四次反射形成 一条闭合路径，光程近似为4l ， 如右图所示 编号为1和1’ 的两组透光强分别为： 1222201]sin )12(1)[1(--+-=βR R R T I I 和 121'I R I = β为往返一次所形成的相位差，即
半导体激光器的研究 半导体激光器是近年来应用非常广泛的一种激光器。在本实验中我们将对半导体激光器的主要发光器件——激光二极管（LD）进行全面的实验研究。 【实验内容】 1．激光二极管（LD）的伏安特性测量。 2．LD的发光强度与电流的关系曲线测量。 3*．LD发光光谱分布测量。 4*．LD发光偏振特性分析。 【实验仪器】 激光二极管，电压表，电流表，激光功率计，分光计，格兰—泰勒棱镜等
阅读材料 半导体激光器件 按照半导体器件功能的基本结构可分为：注入复合发光，即电—光转换；光引起电动势效应，即光—电变换。这里主要讨论前者。 半导体激光光源是半导体激光器发射的激光。它是以半导体材料作为激光工作物质的一类激光器，亦称激光二极管，英文缩写为LD。与其相对应的非相干发光二极管，英文缩写为LED。它具有工作电压低、体积小、效率高、寿命长、结构简单、价格便宜以及可以高速工作等一系列优点。可采用简单的电流注入方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而有可能与之单片集成；并且还可用高达吉赫(109 Hz)的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，LD在激光通信、光纤通信、光存储、光陀螺、激光打印、光盘录放、测距、制导、引信以及光雷达等方面已经获得了广泛应用，大功率LD 可用于医疗、加工和作为固体激光器的泵浦源等。 半导体激光器自1962年问世以来，发展极为迅速。特别是进入20世纪80年代，借用微电子学制作技术(称为外延技术)，现已大量生产半导体激光器。以半导体LD条和LD堆为代表的高功率半导体激光器品种繁多，应有尽有。 1 概述 1）半导体激光器的分类 从半导体激光器的发射的激光看，可分为半导体结型二极管注入式激光器和垂直腔表面发射半导体激光器两种类型；而从结型看，又可分为同质结和异质结两类；从制造工艺看，又可为一般半导体激光器、分布反馈式半导体激光器和量子阱半导体激光器激光器；另外，为了提高半导体激光器的输出功率，增大有源区，将其做成列阵式，又可分为单元列阵、一维线列阵、二维面阵等。 2）半导体激光器的工作原理 半导体激光器与其它激光器没有原则区别，只是因工作物质不同，而有其自身的特点。图示给出了GaAs激光器的外形及其管芯结构，在激光器的外壳上有一个输出激光的小窗口，激光器的电极供外接电源用，外壳内是激光器管芯，管芯形状有长方形、台面形、电极条形等多种。它的核心部分是PN结。半导体激光器PN结的两个端面是按晶体的天然晶面剖切开的，称为解理面，这两个表面极为光滑，可以直接用作平行反射镜面，构成激光谐振腔。激光可以从某一侧解理面输出，也可由两侧输出。 半导体材料是一种单晶体，各原子最外层的轨道互相重叠，导致半导体能级不再是分
贵阳电力设备制造项目投资分析报告 规划设计/投资方案/产业运营
贵阳电力设备制造项目投资分析报告 变压器行业已经形成完全市场化的竞争格局，发电集团、电网公司等主要客户在设备采购时普遍采用招投标制度，对投标者进行资格审查，竞标者之间面临产品质量、价格水平、技术实力、品牌影响力等因素的直接竞争。目前中国变压器生产企业近千家，输变电网、配网、电站等不同细分领域，竞争格局差异明显。 该变压器项目计划总投资12066.34万元，其中：固定资产投资9192.32万元，占项目总投资的76.18%；流动资金2874.02万元，占项目总投资的23.82%。 达产年营业收入20319.00万元，总成本费用16190.69万元，税金及附加191.75万元，利润总额4128.31万元，利税总额4889.48万元，税后净利润3096.23万元，达产年纳税总额1793.25万元；达产年投资利润率34.21%，投资利税率40.52%，投资回报率25.66%，全部投资回收期5.40年，提供就业职位326个。 本文件内容所承托的权益全部为项目承办单位所有，本文件仅提供给项目承办单位并按项目承办单位的意愿提供给有关审查机构为投资项目的审批和建设而使用，持有人对文件中的技术信息、商务信息等应做出保密
性承诺，未经项目承办单位书面允诺和许可，不得复制、披露或提供给第三方，对发现非合法持有本文件者，项目承办单位有权保留追偿的权利。 ...... 近年来，我国电力需求增长迅速，电网高速建设和投资拉动了输变电设备的市场需求。根据“十三五”规划，电源、电网、轨道交通行业等相关产业面临良好的发展机遇，进一步拉动配套变压器市场的增长。西电东送、南北互供、跨区域联网等工程的建设，带动了中国电力变压器行业的快速发展。
2020年激光行业研究报告 导语 中长期看，激光加工（激光切割、焊接）渗透率不断提升、应用场景不断拓展（ 3C、动力电池、光伏等），我国激光加工市场在较长时间内仍将保持快速增长态势，是一个成长性赛道。行业持续快速增长叠加进口替代双重因素驱动，本土相关企业迎来良好的发展机遇。 综述 ◆ 从宏观到微观数据均表明制造业正在持续复苏。①宏观：11月PMI为52.1，连续9个月位于荣枯线以上，1-10月制造业固定资产投资完成额累计同比-5.30%，制造业投资持续改善；②中观：工业机器人产量高速增长，10 月达21467台，同比增长 38.50%，金属切削机床产量在3月触底后快速提升，2020年10月达4.0万台，同比增速29.00%，增速提升明显；③微观：IPG中国区收入降幅自2019Q4开始收窄，2020Q3已扭转下跌趋势，同比+22%。锐科激光和柏楚电子Q1以来订单需求旺
盛，收入增速环比提升显著，Q3锐科激光收入环比+78.28%，柏楚电子收入环比+59.42%。短期来看，制造业持续复苏背景下，激光设备、工业自动化等行业景气度不断提升，行业拐点已经出现。 ◆ 国内激光行业快速增长，在各环节已实现突破，正在加速实现进口替代。2019年中国激光加工设备市场规模为658亿元，2012-2019年CAGR达 21.4%，在激光行业高速增长的同时，本土企业在各个环节正在加速实现进口替代：①在激光设备环节，形成了以大族激光、华工科技为代表的全领域龙头，同时出现了以专注于动力电池领域的联赢激光、专注于3C领域的光韵达为代表的细分领域龙头；②在激光器领域，国内激光器企业份额呈现快速提升态势，2019年锐科激光市占率由12%提升至24%，创鑫激光市占率由10%提升至12%，在实现中低功率激光器国产化后，正逐步实现高功率进口替代；③在激光控制系统领域，本土企业已经获取中低功率切割控制系统 90%市场份额，以柏楚电子为代表的龙头企业开始向高功率以及超快控制系统等高端市场布局。中长期看，激光加工（激光切割、焊接）渗透率不断提升、
系、班 姓 名 座 号 ………………密……………封……………线……………密……………封……………线………………… 华中科技大学2012年《激光原理》期末试题(A) 题 号 一 二 三 四 总分 复核人 得 分 评卷人 一. 填空: （每孔1分，共17分） 1. 通常三能级激光器的泵浦阈值比四能级激光器泵浦阈值 高 。 2. Nd:Y AG 激光器可发射以下三条激光谱线 946 nm 、 1319 nm 、 1064 nm 。其 中哪两条谱线属于四能级结构 1319 nm 、 1064 nm 。 3. 红宝石激光器属于 3 几能级激光器。He-Ne 激光器属于 4 能级激光器。 4. 激光具有四大特性，即单色性好、亮度高、方向性好和 相干性好 5. 激光器的基本组成部分 激活物质、 激光谐振腔 、 泵浦源 。 6. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为 阈值 增益系数,此时腔内损耗激光光子的速率和生成激光的光子速率 相等. 7. 调Q 技术产生激光脉冲主要有 锁模 、 调Q 两种方法。 二、解释概念：（共15分，每小题5分）(选作3题) 题 号 一 二 三 合计 得 分 1. 基模高斯光束光斑半径： 激光光强下降为中心光强21 e 点所对应的光斑半径. 2. 光束衍射倍率因子 光束衍射倍率因子= 角 基膜高斯光束远场发散基膜高斯光束束腰半径实际光束远场发散角 实际光束束腰半径?? 3. 一般稳定球面腔与共焦腔的等价关系： 一般稳定球面腔与共焦腔的等价性：任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价； 任何一个稳定球面腔唯一地等价于一个共焦腔。 三、问答题：（共32分，每小题8分） 题 号 一 二 三 四 合计 得 分 1. 画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组 ()()()() Rl l l l l N N n f f n dt dN n n n n n A n W n s n dt dn S n S A n N n f f n dt dn A S n W n dt dn τυννσυννσ-???? ??-==++++-=++-???? ??--=+-=02111220321303001010 3232121202111 222313230303 ,, W 03 A 03 S 03 S 32 S 21 A 21 W 21 W 12 E 3 E 2 E 1 E 0
近代物理实验报告 指导教师： 得分： 实验时间： 2009 年 03 月 17 日， 第 三 周， 周 三 ， 第 5-8 节 实验者： 班级 材料0705 学号 200767025 姓名 童凌炜 同组者： 班级 材料0705 学号 200767007 姓名 车宏龙 实验地点： 综合楼 501 实验条件： 室内温度 ℃， 相对湿度 %， 室内气压 实验题目： 氦氖激光器的模式分析 实验仪器：（注明规格和型号） 扫描干涉仪；高速光电接收器；锯齿波发生器；示波器； 半外腔氦氖激光器及电源；准直用氦氖激光器及电源；准直小孔。 实验目的： （1） 了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法； （2） 学习观测激光束横模、纵模的实验方法。 实验原理简述： 1. 激光器模式的形成 激光器由增益介质、谐振腔、激励能源三个基本部分组成。如果用某种激励的方式，使介质的某一对能级间形成的粒子数反转分布，由于自发辐射的作用，将有一定频率的光波产生，并在谐振腔内传播，被增益介质增强、放大。形成持续振荡的条件是：光在谐振腔内往返一周的光程差为波长的整数倍，即 q q uL λ=2 满足此条件的光将获得极大的增强。 每一个q 对应纵向一种稳定的电磁场分布λq ，叫一个纵模，q 称为纵模序数。纵模的频率为 uL c q q 2=ν 相邻两个纵模的频率间隔为 uL c q 21= ?=?ν 因此可以得知， 缩短腔长的方法是获得单纵模运行激光器的办法之一。
当光经过放电毛细管时，每反馈一次就相当于一次衍射，多次反复衍射，就在横向的同一波腹处形成一个或多个稳定的衍射光斑。每一个衍射光斑对应一种稳定的横向电磁场分布，称为一个横模。模式指激光器内能够发生稳定光振荡的形式，每一个膜，既是纵模，又是横模，纵模描述了激光器输出分立频率的个数，横模描述了垂直于激光传播方向的平面内光场的分布情况。激光的线宽和相干长度由纵模决定，光束的发散角、光斑的直径和能量的横向分布由横模决定。，一个膜由三个量子数表示，通常记作TEM mnq 。 横模序数越大，频率越高。不同横模间的频率差为： ?? ??????????????--?+?=?2 /121,)1)(1(arccos )(12' 'R L R L n m uL c n m mn πν 相邻横模频率间隔为： ?? ? ?????????????--?=?=?=?+?2 /12111)1)(1(arccos 1' R L R L q n m πνν 相邻横模频率间隔与纵模频率间隔的比值是一个分数，分数的大小由激光器的腔长和曲率半径决定，腔长 与曲率半径的比值越大，分数值就越大。 另外， 激光器中产生的横模个数，除了与增益有关外，还与放电毛细管的粗细、内部损耗等因素有关。 2. 共焦球面扫描干涉仪 共焦球面干涉仪用压电陶瓷作为扫描元件或用气压进行扫描。 2.1 共焦球面扫描干涉仪的机构和工作原理 共焦球面扫描干涉仪是一个无源腔，由两块球形凹面反射镜构成，两块镜的曲率半径和腔长相等（即R 1=R 2=l ，构成共焦腔）。其中一块反射镜固定不动，另一块反射镜固定在可随外电压变化而变化的压电陶瓷环上。如右图所示，由低膨胀系数材料制成的间隔圈，用以保持两球形凹面反射镜R 1、R 2总处于共焦状态。 当一束波长为λ的光近轴入射到干涉仪内时，在忽略球差的条件下，在共焦腔中经四次反射形成一条闭合路径，光程近似为4l ，如右图所示 编号为1和1’ 的两组透光强分别为： 1 222201]sin )12(1)[1(--+-=βR R R T I I 和 121'I R I = β为往返一次所形成的相位差，即 λπβ/22?=ul
半导体激光器特性测量实验 摘要：激光器的三个基本组成部分是：增益介质、谐振腔、激励能源。本实验通过测量半导体激光器的输出特性、偏振度和光谱特性，进一步了解半导体激光器的发光原理，并掌握半导体激光器性能的测试方法。 关键字：半导体激光器偏振度阈值光谱特性 一、引言 半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，常用工作物质有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。半导体激光器发射激光必须具备三个基本条件：（1）产生足够的粒子数反转分布；（2）合适的谐振腔起反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；（3）满足阀值条件，使光子的增益≥损耗。半导体激光器工作原理是用某种激励方式，将介质的某一对能级间形成粒子数反转分布，在自发辐射和受激辐射的作用下，将有某一频率的光波产生（用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔），在腔内传播，并被增益介质逐渐增强、放大，输出激光。 二、实验仪器 半导体激光器装置、WGD-6型光学多道分析器、电脑、光功率指示仪等。 三、实验原理 3.1半导体激光器的基本结构 半导体激光器大多数用的是GaAs或Gal-xAlxAs材料，p-n结激光器的基本结构如图1所示，p-n结通常在n型衬底上生长p型层而形成。在p区和n区都要制作欧姆接触，使激励电流能够通过，这电流使结区附近的有源区内产生粒子数反转，还需要制成两个平行的端面其镜面作用，为形成激光模提供必须的光反馈。图1中的器件是分立的激光器结构，它可以与光纤传输连成线，如果设计成更完整的多层结构，可以提供更复杂的光反馈，更适合单片集成光电路。
电力设备行业报告 一、 电力设备行业景气度持续提升 电力设备行业的发展依托电力工业的发展，电力投资的规模和方向直接影响电力设备行业的发展。98－2000年火电项目的大幅减少导致电力投资滞后和电力严重短缺，由此引发了近年来新一轮的电力投资热潮。03年全国电力投资总额3660亿，较2002年增长19%，而04年电力投资总额在03年的高位基础上又增长25%，预计05年仍将增长7%。 根据国内电力建设以往经验，电力总投资中接近40%的部分将用于设备采购，各电力设备子行业的景气度直接取决于电力投资的规模及构成，同时，新投产不同类别电站项目比重变化、电网投资重点转移等因素也直接导致了电力设备各子行业的不平衡发展。其中电源投资在03、04年分别有110%、75%的高增长，在06年后将逐步回落；而电网投资在02－05年表现为10%左右的平稳增长，在06年后未来几年增速将达到20%。 2002 2003 20042005(E)2006(E)2007(E) 100.00电网投资 电源投资电力总投资 二、 电站设备子行业在06年将达到周期顶峰 ㈠电力供需紧张局面逐步缓解 据中电联和国网公司预测，05年新投产的装机容量将超过7000瓦千瓦，而预计的05年最大供需缺口为2500万千瓦，05年年底我国总装机容量将超过5.1亿千瓦，即使考虑需
求有10%的增长，国内总体的电力供需基本平衡（局部地区仍然可能缺电，如广东、华东、浙江等地）。 ㈡国家进一步调控电站建设项目 继《国务院批转国家发展改革委关于坚决制止电站项目无序建设意见的紧急通知》和《国务院办公厅关于电站项目清理及近期建设安排有关工作的通知》之后，05年7月15日国家发改委、国土资源部、水利部和国家环保总局等部门又联合发出公告，要求一批违规电站项目立即停止建设。 根据发改委统计，目前违规开工电站建设项目共计1.25亿千瓦，此次勒令立即停止建设的项目只占违规建设项目的14%。按照目前的调控力度，1.25亿违规建设项目至少有一半将被勒令停建，因此还有继续强制清理违规电站项目的可能。 ㈢在06年将达到周期顶峰 按目前发电设备生产和电力装机容量的增长势头，05年和06年两年发电设备的产量仍维持在比较高的水平，年产量都可能不会低于7500万千瓦，每年新增装机容量都可能达到7000万千瓦。按照国家电力发展规划，到2010年全国发电装机容量为6.9亿千瓦，截止04年底已达到4.4亿千瓦，预计到05年底5.1亿千瓦，06年底可达到5.8亿千瓦。这样，07年后的产量很有可能在5000万千瓦以下，电站设备生产企业会出现订单骤减、生产任务不足的现象，业绩将会大幅下滑。 电力建设规模和投产容量需要保持合理的比例关系，一般建设规模为投产容量的5－6
激光技术创新可行性研究报告 第一节项目概况 一项目背景 为进一步加快沈阳新松机器人自动化股份有限公司的 发展，尽快把企业做大做强，在巩固原有主营业务的同时，加大 新兴产业的投资力度，增强公司盈利能力与抗风险能力，为股东及投资人创造价值，新松公司拟在杭州萧山临江工业园区设立全 资控股公司，开拓激光产业及高端装备项目。 二项目定位 中科新松（杭州）光电有限公司（以工商部门核准的名 称为准），简称中科新松，是由沈阳新松机器人自动化股份有限 公司（简称“新松公司”）投资建设，作为新松公司的南方中心。 中科新松采用有限责任公司的运营机制；办公、研发、生产制造 位于杭州市；市场以杭州、上海、深圳公司为窗口，涵盖珠三角、长三角等华南、华东经济圈；与北方新松公司总部遥相呼应，协 同发展。 三创新型技术与产品 激光产业产品（1）激光器件：激光器件主要包含激光电源、泵浦源模块、传输光纤、激光模组、激光加工头、送粉器、冷却系统等。新松公司致力于激光封装技术、激光器件技术 的研发和产业化，为此整合国内外资源攻关相关产品的关键技术。
我们研发和制造的产品主要包含激光电源、半导体模块、激光模组、激光光纤、激光熔覆头、激光焊接头、激光切割头、负压式 送粉器、半导体激光器、光电探测器、半导体泵浦激光单管、各 种系列冷水机等等。目前，半导体激光器件的封装生产线正在建设，激光加工头、送粉器、冷水机等激光相关产品已经得到了广 泛的应用，产生了近千万元的产值。 （2）激光器激光器是光电信息产业和装备制造产 业的关键部件，市场规模巨大，目前我国主要依靠进口。新松公 司率先研制了国内首台大功率模块化CO2 激光器，并形成3KW 和5KW系列产品；承担了国家科技部“十一五”863重点项目“大功率全固态激光器及焊接成套装备”，形成了1KW、3KW、5KW 工业级全固态激光器系列产品；并与国外知名激光公司建立了 “全面合作伙伴关系”。目前，公司的激光器产品主要包含CO2 激光器、全固态激光器、半导体激光器和光纤激光器，其中CO2 激光器和全固态激光器已经推向市场，半导体激光器和光纤激光器 正在联合国外公司打算在2011年推向市场。 （3）激光装备及应用：新松公司在数控加工系统、自动化生产线设计开发技术、机器人周边设备设计开发技术、机器人系统集成技术和机器人工程应用技术等方面，开发了具有自主产权的多功能激光加工系统、激光焊接机器人系统、激光钎焊机器人系统、便携式激光加工机器人系统、柔性激光切割系统等等自动化激光加工成套装备和生产线。在成套装备设计制造项目管
激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性 激光的高亮度：固体激光器的亮度更可高达1011W／cm2Sr。不仅如此，具有高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。 激光的高方向性：激光的高方向性使其能在有效地传递较长的距离的同时，还能保证聚焦得到极高的功率密度，这两点都是激光加工的重要条件 激光的高单色性：由于激光的单色性极高，从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上，得到很高的功率密度。 激光的高相干性：相干性主要描述光波各个部分的相位关系。正是激光具有如上所述的奇异特性因此在工业加工中得到了广泛地应用。 目前激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等）、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等 激光加工的特点 由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特性，因此就给激光加工带来如下一些其它方法所不具备的可贵特点 ● 由于它是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形； ● 激光加工过程中无"刀具"磨损，无"切削力"作用于工件； ● 激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。因此，其热影响的区小工件热变形小后续加工最小； ● 由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工因此它是一种极为灵活的加工方法； ● 生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好激光加工的优势 激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势： ①由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。 ②它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。 ③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。 ④激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。 ⑤它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。 ⑥由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。 ⑦使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。
实验二 He-Ne 激光器的模式分析 一、实验目的 1. 用共焦球面扫描干涉仪测量He-Ne 激光器的相邻纵模间隔，判别高阶横模的阶次。 2. 了解激光的频谱结构，掌握扫描干涉仪的使用方法及测定其性能指标的实验技能。 3. 观察激光器的频率漂移及跳模现象，了解其影响因素；观察激光器的输出横向光场分布花样，体会谐振腔的调整对它的影响。 二 实验设备 He-Ne 激光器、激光电源、小孔光阑、共焦球面扫描干涉仪、锯齿波发生器、放大器、示波器等 三、实验原理 1．激光的频率特性 激光器的光学谐振腔内可存在一系列具有分立谐振频率的本征模式，但其中频率位于工作物质增益带宽范围内，并满足阈值条件的本征模才会振荡形成激光。 通常把激光光波场的空间分布，分解为沿传播方向（腔轴方向）的分布E(z)和垂直于传播方向在横截面内的分布E(x,y)，即谐振腔模式可分为纵模和横模，用符号TEM mn 标志不同模式的模式分布。对激光束的模式进行频率分析，可以分辨出它的精细 结构。 由无源腔理论可知：共轴稳定球面谐振腔TEM mn 模的频率为 ??? ????????? ??-???? ??-+++=2111arccos )1(12R L R L n m q nL C v mnq π （2.1） 式中m 、n 为横模阶次，q 为纵模阶次，L 为腔长，R 1R 2是腔面两反射镜的曲率半径，n 是工作物质的折射率。 当m=n=0时为基横模，而m 或n ≠0时叫做高阶横模。对于不同的横模（m 、n 不同）有不同的横向光强分布，所以观察光斑图案或测量光强分布也能分析横模结构。但对于含有高阶横模的结构，则必须借助于频率分析才能分辨。由(2.1)式可知，q 一定时，不同的横模对应有不同的振荡频率，其频率间隔为
２０１８年电力设备与新能源行业深度分析报告
目录 一、新能源汽车：全球周期明确向上，格局渐定首选龙头................................. - 7 - 1、政策引导弱化，市场驱动来临 .......................................................................... - 8 - 2、整车提前放量，启动“跨期行情”，消费升级驱动成长 ................................. - 14 - 3、中游环节新格局，龙头突围真成长 ................................................................ - 26 - 4、电机电控跟随整车放量，车型升级提升热管理需求..................................... - 48 - 5、投资建议：挖掘主流供应，优选行业龙头..................................................... - 55 - 二、新能源发电：技术助力冲刺平价，精益制造利好龙头............................... - 57 - 1、风电：周期反转获验证，新周期新起点 .................................................... - 57 - 2、光伏：提效降本主旋律，平价上网曙光已现............................................. - 72 - 三、工业控制：行业复苏本土崛起，配置时点在当下....................................... - 82 - 1、工控行业与宏观经济高度相关，先行指标进入上行通道......................... - 82 - 2、OEM市场加速崛起，行业向上拐点确立................................................... - 83 - 3、中国制造转型升级，自动化渗透率日渐提升............................................. - 86 - 4、投资建议：向上周期明确，拥抱行业龙头................................................. - 91 - 四、电力设备：寻找行业结构性机会 .................................................................. - 92 - 1、市场展望：历史估值底部，配网自动化投资冲刺..................................... - 92 - 2、改革回顾：改革与转型成新方向，“双改”落地低于预期 ....................... - 102 - 3、改革展望：18年或有性突破，新商业模式应运而生.............................. - 103 - 4、投资建议：结构变化中寻找机会 .............................................................. - 105 - 五、新兴产业：电池回收步入正轨，储能经济性进一步增强......................... - 107 - 1、需求拉动动力电池回收，技术障碍已经解决........................................... - 107 - 2、梯次利用储能先行，退役电池能满足储能需求....................................... - 110 - 3、投资建议 ...................................................................................................... - 112 - 图1、电动汽车行业发展趋势 ................................................................................ - 7 -图2、核心零部件投资逻辑 .................................................................................... - 8 -图3、企业平均燃料消耗积分实施细则 .............................................................. - 12 -图4、2017主流车企CAFC积分（万）............................................................. - 12 -图5、企业新能源积分实施细则 .......................................................................... - 13 -图6、2017主流车企NEV积分（万） ............................................................... - 13 -图7、未来电动乘用车行业变化趋势总结 .......................................................... - 15 -图8、国内新能源乘用车市场正在迈入以消费升级为核心驱动力的阶段....... - 15 -图9、国内电动乘用车自发性需求快速扩张 ...................................................... - 16 -图10、新能源乘用车月度销量（辆）及同比增速.............................................. - 16 -图11、2018年1-4月纯电动乘用车销量（辆） ................................................. - 17 -图12、2018年1-4月纯电动乘用车销量车型结构（%）.................................. - 17 -图13、2018年1-4月插电式混动销量（辆） ..................................................... - 17 -图14、2018年1-4月插电式混动销量车型结构（%）...................................... - 17 -图15、国内新能源乘用车市场增速（万辆）预测.............................................. - 17 -图16、外资车企迈入中国新能源车市场加快...................................................... - 19 -图17、自主新能源品牌加快布局 ......................................................................... - 19 -图18、海外主流车企新能源规划 ......................................................................... - 20 -图19、城市物流车电动化发展逻辑 ..................................................................... - 20 -图20、2018年1-4月新能源物流车销量（辆）及同比增速 ............................. - 21 -图21、新能源客车行业产业集中度提升逻辑...................................................... - 24 -图22、2018年1-4月新能源客车销量（辆）及同比增速 ................................. - 24 -
激光原理复习 Prepared on 22 November 2020
一. 选择题（单选）（共20分，共10题，每题2分) 1. 下列表达式哪一个不是激光振荡正反馈条件： D 。 A. q kL π22= B. q L C q 2= ν C. q L q 2λ= D. q kL π=2 2. 下列条件哪一个是激光振荡充分必要条件： A 。（δφ为往返相移） A. l r r G q ) ln(,2210- ≥-=απδφ B. 0,2≥?-=n q πδφ C. 0, 20≥?-=n q πδφ D. 0,20≥-=G q πδφ 3. 下列腔型中，肯定为稳定腔的是 C 。 A. 凹凸腔 B. 平凹腔 C. 对称共焦腔 D. 共心腔 4. 下面物理量哪一个与激光器阈值参数无关， D 。 A. 单程损耗因子 B. 腔内光子平均寿命 C. Q 值与无源线宽 D. 小信号增益系数 5. 一般球面稳定腔与对称共焦腔等价，是指它们具有： A 。 A.相同横模 B.相同纵模 C.相同损耗 D . 相同谐振频率 6. 下列公式哪一个可用于高斯光束薄透镜成像 A 其中if z q +=，R 为等相位面曲率半径，L 为光腰距离透镜距离。 A ． F q q 11121=-；B. F R R 11121=-；C. F L L 11121=-；D.F L L 11121=+ 7. 关于自发辐射和受激辐射，下列表述哪一个是正确的 C 。 A. 相同两能级之间跃迁，自发辐射跃迁几率为零，受激辐射跃迁几率不一定为零； B. 自发辐射是随机的，其跃迁速率与受激辐射跃迁速率无关； C. 爱因斯坦关系式表明受激辐射跃迁速率与自发辐射跃迁速度率成正比；
新型光学谐振器和热透镜效应 Thomas Graf Rudolf Weber, and Heinz-P. Weber 应用物理研究所，Beme Sidlerstrasse 5大学，CH - 301 2 Beme，瑞士 概要 激光谐振腔支持稳定的振荡的最大功率范围主要是由活性介质（热）材料常数和冷却方法所决定。通过控制稳定的基本模式操作的功率范围，可以转移到更高的能量，具有特殊的腔设计和腔内光学但稳定范围的宽度不会受到影响。此外，在泵的活性介质强度增加也加剧了非球面元件的热诱导的扭曲。因此，开发新颖的谐振器时，分析这些热效应具有重大意义。我们目前对热诱导的扭曲，一种新型的多棒激光腔，变量配置的谐振器（VCR）进行分析。对热效应进行了数值模拟和实验的研究。我们目前对各种抽水和冷却方案进行比较后发现复合棒端面泵浦激光器提供最有效的冷却。VCR被开发调控基本模式激光器的功率范围。由于其能力作为法布里- 珀罗谐振器，它克服了稳定性与传统的多棒谐振器相关的问题，并允许一个新的Q开关技术作为一种环形腔运行。 关键词：固态激光器，二极管泵浦激光器，光学谐振器，热透镜效应，热致双折射。 1.介绍 二极管泵浦固态激光器，有着广泛的工业和科学应用。二极管激光器价格的不断下降，应用正在扩展到高功率范围。此外，泵浦方式的改善使二极管激光辐射高效和紧聚焦到激光材料。由于大量吸收功率，这将导致强烈的局部加热。因此，在固态激光材料的热效应已经获得了相当高功率，半导体激光泵浦全固态激光器作为一个发展中的关键问题的重要性被提高。 选中激光材料后，热效应只与冷却的方法有关，然后必须采用适当的谐振器设计。我们在下面的实验和数值调查报告二极管激光的热效应泵浦全固态激光器和特殊的光学谐振器的发展。热透镜效应和应力引起的双折射用于比较四种不同的冷却技术。完全验证的数值有限元（FE）代码，它也适用于区分不同的热透镜效应的贡献- 比如弯曲的表面和折射率变化与温度和应力性曲折分析高功率激光器的功率调整的极限。进一步的功率调节功能则需要使用更长的侧面泵浦激光棒多棒谐振器的使用。多棒谐振器特别适合规模在几十瓦的顺序输出功率，高光束质量的激光器的输出功率。在这种情况下，热扭曲分发到几个激光棒，在同一个腔泵的功率降低。我们报告一个独特的激光谐振腔，变量配置的谐振器（VCR），他具有反向泵浦多棒谐振器的可调性。特别是录像机的稳定性能与传统的多棒的法布里- 珀罗谐振解决了严重的稳定性问题，并允许一个新的Q开关技术。在下面的章节中，我们将首先考虑球面镜片的近似热引起的扭曲，并讨论TEM0模式激光器的规定下能量的限制。 我们对不同的激光棒的冷却方法进行了比较。热致双折射所造成的损失在短期内第3节中讨论。