激光在石油工业中的应用

石油又称原油，是一种粘稠的、深褐色液体。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于化石燃料。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。

激光射孔技术

近期，石油工程技术研究院完井研究所完成了万瓦级激光射孔室内模拟试验装置的研制，并进行了系统的激光射孔室内模拟试验。试验结果表明，激光可在岩石内产生一条没有碎片和细粒的洁净孔道，孔道附近热影响区内岩石孔隙度和渗透率得到明显提高，其中砂岩可提高渗透率150%以上。

激光射孔技术是完井工程领域一项具有前瞻性的应用基础理论课题，主要是利用大功率激光器，将电能转换成聚能的单波长强激光束，穿透套管和水泥环进入储层岩石中，将岩石熔融、粉碎、气化，建立从油藏到套管的流动通道，可避免常规射孔工艺在射孔孔道附近形成压实带造成的储层损害。开展激光射孔技术自主研究，对打破国外的技术垄断、促进我国完井工程学科发展具有十分重要的意义。

激光共聚焦技术

大庆油田采油四厂试验大队与东北石油大学联手，创出“追缴”剩余油新方法——激光共聚焦技术。截至今年4月底，这个队应用此技术已精确分析出杏北开发区2.03平方公里一类油层强碱三元复合驱后约73万吨剩余油分布类型及成因。

深藏千米地下的剩余油分布高度分散，对其分布情况了解越深入，下一步的挖潜工作才会越有针对性。

激光共聚焦技术是在医学领域广泛应用的集显微技术、高速激光扫描和图像处理技术为一体的光学显微测试方法，具有放大倍数高、分辨率高、样品制备要求简单等优点。这项技术应用于油田储层孔隙结构研究，可观察到样品内部深层次的结构、构造，进行分层扫描和三维立体图像重建，可弥补以往观测方法的不足。激光共聚焦技术相当于借给科技人员一双可放大3.2万倍、分辨率是普通显微镜1.4倍的慧眼，让他们把地下剩余油的状况看个清楚明白。据了解，此项技术在国内油田中尚属首次成功应用，适用于水驱和三次采油。

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激光技术在现代制造业中的应用

激光技术在现代制造业中的应用激光：激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。激光加工技术的原理和特点：激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光束作为一种特种加工能源(热源)，和传统的加工用热源相比，具有一系列特点〔“〕。激光束易于传输，其时间特征和空间分布容易控制;经过聚焦后，可以得到细的光斑，具有极高的功率密度;可以加热熔化以至汽化任何材料，可以局部区域的精细的快速加工;加工过程输入工件的热量小，热影响区和热变形小;加工效率高;容易实现自动化。激光加工有热加工[3]和“冷加工”两种。现在大量用于激光加工的COZ和YAG激光为红外光，它们辐射在金属或非金属工件上，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。准分子激光激光器输出紫外光，它有可有对聚合物等非金属材料进行基于化学作用的剥蚀加工，这种“冷加工”技术正在开发，并有可能在电子工业中得到较大程度的应用。但是，激光加工的主流还是基于热效应的加工。 1激光在切割方面的应用激光切割是利用激光束聚焦形成高功率密度的光斑照射工件,材料吸收光能,温度急剧升高,将材料快速加热至熔化或气化温度,再用喷射气体吹化,以此分割材料。在这一过程中,当激光照射工件表面时,一部分光被工件吸收,另一部分光被工件反射。吸收部分转化为热能,使工件表面温度急剧升高,材料熔化或气化,同时,产生黑洞效应,使材料对光的吸收率提高,迅速加热熔化或气化切割区材料。此时吹氧可以助燃,并提供大量的热能,使切割速度提高等。切割宜用连续输出激光器。激光切割是激光加工应用最广泛的一项技术。它有很多特点:激光可切割特硬、特脆及特软材料、高熔点的难加工材料;切缝宽度很窄;切割表面光洁;切割表面热影响层浅,表面应力小;切割速度快,热影响区小;无机械变形、无刀具磨损,容易实现自动化生产。适合加工板材。在工业机械生产制造中,激光技术国家实验室和武汉法利莱联合研制的W AL C4020宽幅面数控激光切割机可以达到上述要求,除此之外,它还有直线电动机驱动、专有光束质量调整系统、自动聚焦、打孔切割双流量控制系统等结构,这些技术的创新使W AL C4020宽幅面数控激光切割机的切割技术性能超过同类产品,达到国际先进水平。 2激光在焊接方面的应用激光焊接是把激光聚焦成很细的高能量密度光束照射到工件上,使工件受热熔化,然后冷却使工件得到焊接。激光焊结熔深大,速度快,效率高;激光焊烧区窄,热影响区很小,工件变形也很小,同时,焊缝小,可实现精密焊接;焊接结构均匀,品粒很小,气孔少,夹杂缺陷少,在机械性能、抗蚀性能和电磁学性能上优于常规焊接方法。目前,激光深熔焊接在粉末冶金材料加工领域中的应用也越来越多。激光焊接能量密度高,对高熔点、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。目前,汽车行业将不同材质的薄钢板实施激光拼接焊后冲压成型,激光拼接焊取代了电焊。同时,通过光纤传输的多路激光束进行多点或多组件焊接越来越普及。在远离装配区的位置装置一台中心激光器(Y AG),激光器产生的光束经由一根柔性的

激光切割机适合应用在哪些行业

激光切割机适合应用在哪些行业在激光切割机行业，金属激光切割机在工业制造中占有不少得的分量，对于大多数金属材料来说，无论它们是怎样的硬度，都能够进行无边形切割。今天我们来细数一下激光切割机在各行各业中的实践应用。钣金加工行业随着钣金加工工艺的飞速开展，国内的加工工艺也是一日千里，传统的钣金切割设备(剪床、冲床、火焰切割、等离子切割、高压水切割等等)，虽然在市场上占有相当大的市场份额，如今，已经满足不了现在的工艺要求;激光切割是钣金加工的一次工艺反动，是钣金加工中的“加工中心”，激光切割柔性化水平高，切割速度快，消费效率高，产品消费周期短，为客户博得了普遍的市场。激光切割无切削力，加工无变形;无刀具磨损，资料顺应性好;不论是简单还是复杂零件，都能够用激光一次精细快速成形切割;其切缝窄，切割质量好、自动化水平高，操作烦琐，劳动强度低，没有污染;可完成切割自动排样、套料，进步了资料应用率，消费本钱低，经济效益好。激光切割机在未来钣金加工的应用是必然的趋势。农业机械行业农业不断的发展，各种农用机械也不断更新。农机产品类型趋于多样化与专业化，按照加工功率、加工对象分类、加工类型分为几十种。这些产品的升级与更新也对农机产品的制造提供的新要求。激光切割机先进的激光加工技术、绘图系统和数控技术，加快了农机产品的制造发展，提高经济效益。降低了农机产品的制作成本。激光加工逐渐成为农机设备加工生产的重要手段，推动农机行业的迅速发展，实现不同产业的双赢互惠发展。广告制作行业对于广告制作行业，一般加工的产品有着金属跟非金属材质，因此，激光切割机的一种多行业应用技术给广告加工提供了很大的优势，对于广告传统的加工设备，采用的是一般加工广告字体等素材，由于加工精度，切割表面的不理想，导致返工概率相当的人，对于广告行业来讲是一种成本的浪费，大幅度的降低了工作效率。然而采用激光切割机设备进行加工，能够有效的解决这一类型的问题，采用的是高精度的激光切割技术，切割表面，有着纯的辅助气体进行加工，能够完美的体现。另外激光切割机设备还能够进行一些复杂图形的加工，在传统技术部能完成的加工都能够完成，替广告公司壮大了加工产品，提高了市场，侧面的微企业增加了额外的利润，无需要进行二次返工，一次完成的操作留守了客户的心思，稳定了客户资源。服装制造行业作为我国经济的重要组成部分，未来服装行业将是激光切割设备推广和发展的重要下游市场。而目前服装行业大部分采取的仍是手工裁剪模式，只有少部分高端工厂采用电脑控制机械裁床进行自动化裁剪。厨具制作行业在厨具加工行业中，油烟机和燃具使用大量钣金面板，使用传统加工方式工作效率低、模具消耗大，使用成本高，制约这新产品开发。激光切割机设备的出现，解决了一直困扰着厨具厂家的难题。使用激光切割机对面板进行加工试样，快速开发新产品，激光加工设备的切割速度极快，大大提高了加工效率。同时，激光加工设备切割精细度极高，提升了油烟机和燃具的成品率。对于一些异型成型的产品，激光切割机更是有着得天独厚的优势。激光切割机打破了传统手工和电剪速度慢和难以排版,充分解决了效率达不到和浪费材料的难题。切割速度快，操作简单，只需把所要裁剪的图形及尺寸输入到电脑，机械就会把整张的材料裁剪成您所需要的成品，不用刀具、不需要模具，利用激光实现非接触式加工，简便快速。

激光技术在先进制造业中的几例应用

激光技术在先进制造业中的几例应用 XXX 【摘要】本文综合介绍了激光快速成型、激光焊接、激光切割、激光打孔等技术的原理、特点、应用现状以及发展趋势。借此论述了激光技术在先进制造业中的重要地位。 1引言激光具有高亮度性、高方向性、高单色性、高相干性，这些特性是其它普通光源望尘莫及的。1960年美国休斯实验室的T.H.Mainman用直径6mm，长45mm的红宝石固体工作物质，成功地产生了波长为0.6493μm的脉冲激光这是世界第一台激光发生器，它受到科研领域的高度重视。激光技术推动了许多领域的迅速发展，应用范围越来越广，尤其在加工领域中的应用。激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一，现在已开发出20多种激光加工技术。激光加工系指激光束作用于物体的表面而引起物体形状的改变或物体性能的改变的加工过程。激光加工已成为一种新型的高能束流激光加工技术，广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用，为材料加工工艺提供，是当代具有代表性的先进制造技术。从激光加工技术在制造领域中取得的经验来看，激光加工的潜力是巨大的。 2 激光快速成型 2.1激光快速成型技术简介 80年代后期发展起来的快速成型技术(RPT，Rapid Prototyping Technology)是基于分层技术、堆积成型,直接根据CAD模型快速生产样件或零件的先进制造成组技术总称。RP技术不同于传统的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法,它是利用材料累加法直接制造塑料、陶瓷、金属及各种复合材料零件。激光快速成型技术，以激光作为加工能源的激光快速成型是快速成型技术的重要组成部分,它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料科学等现代科技成果。激光快速成型(Laser Rapid Prototyping,LRP)原理是用CAD生成的三维实体模型,通过分层软件分层,每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束,扫射液体,粉末或薄片材料,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型。快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、工程分析、市场订货及企业决策等,缩短新产品开发周期,降低研发成本,提高企业竞争力。以此为基础进一步发展的快速模具工装制造(Quick Tooling)技术,快速精铸技术(Quick Casting),快速金属粉末烧结技术(Quick Powder Sintering)等,可实现零件的快速成品。 2.2激光快速成型技术主要特点 (1)制造速度快、成本低,节省时间和节约成本,为传统制造方法注入新的活力,而且可实现自由制造(Free Form Fabrication),产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂

激光在材料加工中的应用

激光技术在材料制备与加工中的应用激光技术发展概述激光最大的应用领域之一就是材料加工，，主要是1kW级到10kW级CO2激光器和百瓦到千瓦级YAG激光器实现对各种材料的切割、焊接、打孔、刻划和热处理及微加工等，激光器已成为一种不可缺少的工业工具，CO2、Nd：YAG和准分子激光器是当前用于材料加工的三种主要激光器。半导体激光技术的迅速发展使得二极管激光器、二极管泵浦全固态激光器、光纤激光器和超短脉冲激光器在工业应用中有了光明的前景。除了材料加工外，医用激光器是国外第二大应用。激材料加工用激光器常采用气体激光器和固体激光器两类，如表1所示。表 1用于材料加工的激光光束的基本特征类别激光名称波长光子能量能量范围激活介质工作方式气体激光器CO2激光器10.6μm0.117ev 1~105W CO2连续、脉冲XeCl激光器308μm 4.03ev 1~102W XeCl 脉冲XeF激光器351μm 3.53ev 1~102W XeF 脉冲ArF激光器193μm 6.42ev 1~102W ArF 脉冲KrF激光器248μm 5.00ev 1~102W KrF 脉冲固体激光器YAG激光器 1.06μm 1.17ev 1~103W Nd3+连续、脉冲激光是一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光。由于激光发散角小和单色性好，理论上可通过一系列装置把激光聚焦成直径与光的波长相近的极小光斑，在焦点处达到很高的能量密度（焦点处的功率密度可达107~1011w/cm2），其光热效应产生极高的高温，在此温度下任何坚硬或难加工的材料都将瞬时急剧熔化和气化，并产生强烈的冲击波，使熔化的物质爆炸式地喷射出去。激光加工是将激光束照射到工件的表面，利用激光束与物质相互作用的特性，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能，实现对材料的切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一系列的加工，是一门涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的综合技术。与传统加工方法相比，采用激光加工具有如下特点：（1）激光加工为无接触加工，且激光束的能量高及移动速度可调，工艺集成性好，同一台机床可完成切割、打孔、焊接、表面处理等多种加工；（2）适应性强，激光可对多种金属、非金属材料进行加工，特别是高硬度、高熔点、高强度及脆性材料；（3）激光加工过程中激光头与工件表面不接触，不存在加工工具磨损问题，工件不受应力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音，还可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工；（4）激光束易于导向、聚焦实现各方向的变换，极易与数控系统配合对复杂工件进行加工，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度，是一种极为灵活的加工方法；（5）激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级，作用时间可以短到纳秒和皮秒，同时大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工，又适于大型材料加工。（6）加工效率高，加工质量好、精度高，经济效益好，可降低材料的加工费用。

激光加工的应用和发展趋势

课程：特种加工基础实训教程题目：激光加工技术应用和发展趋势院系：工学院机械系专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：时间：

目录摘要 (2) １引言 (2) ２激光的特点 (2) 2.1 定向发光 (2) 2.2 亮度极高 (2) 2.3 颜色极纯 (3) 3 激光加工技术的主要应用 (3) 3.1激光打孔 (4) 3.2激光快速成型 (4) 3.3激光打标 (4) 3.4激光切割 (5) 3.5激光焊接 (5) 3.6激光热处理 (6) 4 激光加工的发展趋势 (6) 4.1数控化和多功能化 (6) 4.2高频度和高可靠性 (7) 4.3小型化和集成化 (7) 5 结语 (7) 参考文献 (7)

激光加工的应用和发展趋势摘要：激光加工在现代产业中展示了强大的优势和发展潜力，成为21世纪的主导技术。本文主要介绍激光加工技术的应用现状和未来的发展趋势。关键词：激光激光技术激光加工应用与发展趋势 1. 引言激光是20世纪人类最伟大的发明之一，现在已广泛应用于工业、军事、科学研究与日常生活中。激光具有四大特性:高的单色性、方向性、相干性和亮度性。应用激光固有的四大特性，将具有高能量密度的，能被聚焦到微小空间的激光用于加工的方法叫激光加工。激光加工技术是一项集光、机电、材料及检测于一体的先进技术。激光加工主要涉及：激光焊接、激光切割、激光打标、激光雕刻等．现在一般的激光加工都采用了多项先进技术,多功能集成度高、实用性强、自动化程度高、操作简单、结果直观，而且加工过程中可实现动态同步跟踪显示，具有程序错误自动诊断、限位保护等功能。 2. 激光的特点 2.1 定向发光普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。 2.2 亮度极高在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。 2.3 颜色极纯

人教版物理高二选修2-3 4.4激光的应用同步训练

人教版物理高二选修2-3 4.4激光的应用同步训练姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共15题；共30分) 1. （2分）关于激光的应用，下列说法不正确的是（） A . 利用激光不能进行通讯 B . 利用激光进行远距离精确测量 C . .利用激光焊接剥落的视网膜 D . 利用激光加工坚硬材料【考点】 2. （2分）下列说法中正确的是（） A . 所有物体都能发射红外线 B . 光的偏振现象说明光是一种纵波 C . 用激光读取光盘上记录的信息是利用激光相干性好的特点 D . 当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率小于声源发出的频率【考点】 3. （2分）以下说法正确的是（） A . 光的偏振现象说明光是纵波 B . 根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场 C . 狭义相对论两个基本假设之一是：在不同惯性参考系中，一切物理规律都是一样的

D . 奥斯特通过实验发现了在磁场中产生电流的条件【考点】 4. （2分）下列哪项内容不是利用激光平行度好的特点（） A . 精确测距 B . 精确测速 C . 读取高密光盘 D . 焊接金属【考点】 5. （2分）下列应用激光的事例中错误的是（） A . 利用激光进行长距离精确测量 B . 利用激光进行通信 C . 利用激光进行室内照明 D . 利用激光加工坚硬材料【考点】 6. （2分）激光是人工产生的相干光，其具有单色性好、平行度好、亮度高、方向性好等特性，以下关于激光不正确的是（） A . 激光的频率比X射线的频率还高 B . 利用激光进行长距离精确测量 C . 利用激光进行通信

激光的应用与发展趋势分析

激光的应用与发展趋势摘要：激光作为新能源代表，在许多领域都有更广泛应用。本文从激光在当今社会的地位谈起，接着介绍激光在几大领域的应用现状，最后又分析了激光器以及全球激光产业发展趋势。关键词：激光；激光产业；发展趋势 1.激光在当今社会的地位激光器的发明是20世纪中能与原子能、半导体、计算机相提并论的重大科技成就。自诞生到现在得到了迅速发展，激光光源的出现是人工制造光源历史上的又一次革命。我国激光技术在起步阶段就发展迅速，无论是数量还是质量都和当时国际水平接近。一项创新性技术能够如此迅速地赶上世界先进行列，这在我国近代科技发展史上并不多见。能够将物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于长春光机所多年来在技术光学、精密机械方面的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发，没有足够技术支撑很难形成气候]1[。 2.激光的应用现状 2.1激光在自然科学研究上应用 2.1.1非线性光学反应在熟悉的反射、折射、吸收等光现象中，反射光、折射光的强度与入射光的强度成正比，这类现象称为线性光学现象。如果强度除了与入射光强度成正比外，还与入射光强调成二次方、三次方乃至更高的方次，这就属非线性光学效应。这些效应只有在入射光足够大时才表现出来。高功率激光器问世后，人们在激光与物质相互作用过程中观察到非线性光学现象，如频率变换，拉曼频移，自聚焦，布布里渊散射]2[等。 2.1.2用激光固定原子气态原子、分子处于永不停息运动中（速度接近340 m/s），且不断与其它原子，

分子碰撞，要“捕获”操作它们十分不易。1997年华裔科学家、美国斯坦福大学朱棣文等人，首次采用激光束将原子数冷却到极低温度，使其速度比通常做热运动时降低，达到“捕获”操作的目的。具体做法是，用六路俩俩成对的正交激光束，用三个相互垂直的方向射向同一点，光束始终将原子推向这点，于是约106个原子形成的小区，温度在240 ]3[以下。这样使原子的速度减至10 m/s两级。后来又制成抗重力的光-磁陷阱，使原子在约1s 内从控制区坠落后被捕获。此项技术在光谱学、原子钟、研究量子效应方面有着广阔的应用前景。 2.2激光测距、激光雷达利用激光的高亮度和极好的方向性，做成激光测距仪，激光雷达和激光准直仪。激光测距的原理与声波测距原理类似。激光雷达与激光测距的工作原理相似，只是激光雷达对准的是运动目标或相对运动目标。利用激光雷达又发展了远距离导弹跟踪和激光制导技术，这些在1991年海湾战争中都已投入使用。激光制导导弹，头部有四个排成十字形的激光接收器（四象限探测仪）。四个接收器收到的激光一样多，就按原来方向飞行；有一个接收器接受的激光少了，它就自动调整方向。另一类激光制导是用激光束照射打击目标，经目标反射的激光被导弹上的接收器收到，引导导弹击中目标。激光准直仪]4[起到导向作用，例如在矿井坑道的开挖过程中为挖掘机导向。激光准直仪还被用在安装发动机主轴系统等对方向性要求很高的工作中。 2.3激光在工业应用激光加工代表精密加工装备未来的发展方向，体现着一个国家的生产加工能力、装备水平和竞争能力。目前，激光加工技术在各种仅金属与非金属材料加工中的应用非常广泛。工业激光器目前主要包括CO2激光器]5[、固体激光器、半导体激光器等。这几种激光器各具优点，如CO2激光器的成本最低，固体激光器的光束质量好，半导体激光器的出光效率高。光纤激光器是未来新一代激光技术的发展方向，它具有常规固体激光器所不具备的许多优点。然而激光器服务的机床企业非常谨慎，终端用户对激光器本身的印象远不及对系统那么深刻。

激光在生活中的应用

激光在生活中的应用摘要：本文介绍了几种激光的发展以及现阶段达到的成果等，以及在生活中的应用，如在医学生的应用、工业上的应用、在军事上的应用等。关键词:激光焊接激光切割激光打孔加工微型仪器激光玻璃激光传感器激光冷却激光美容激光去除面部黑痣激光除皱激光切除肿瘤激光雷达激光测距仪激光制导激光侦察对抗激光武器大家对于激光这个词并不陌生。激光唱机、激光视盘所提供的听觉享受，全息照片给与我们的三维视觉效果，以及“死光”武器、星球大战计划都是人们津津乐道的话题。但激光到底是什么东西？它是怎样产生的？它又有什么样的性质?这恐怕就没有多少人了解了。下面，我们一起来全面的了解一下激光。一：什么是激光激光镭射最初的中文名叫做“雷射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大”。激光镭射的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程，激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。二：激光的基本特性：

1. 受激吸收（简称吸收）处于较低能级的粒子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。 2. 自发辐射粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。 3. 受激辐射、激光 1917年爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率。 4、定向发光普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。天文学家相信，外星人或许正使用闪烁的激光作为一种宇宙灯塔来尝试与地球进行联系。 5、亮度极高在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑肉眼可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，而且它是人类创造的。 6、颜色极纯光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳辐射出的可见光段的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氖灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。 7、能量极大光子的能量是用E=hv来计算的，其中h为普朗克常量，v为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846×10^（14）Hz到7.895×10^（14）Hz。

激光在生活中的应用

处于较低能级的粒子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。 2. 自发辐射粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。 3. 受激辐射、激光 1917年爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率。 4、定向发光普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。天文学家相信，外星人或许正使用闪烁的激光作为一种宇宙灯塔来尝试与地球进行联系。 5、亮度极高在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑肉眼可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，而且它是人类创造的。 6、颜色极纯光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳辐射出的可见光段的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氖灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。 7、能量极大光子的能量是用E=hv来计算的，其中h为普朗克常量，v为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846×10^（14）Hz到7.895×10^（14）Hz。

激光加工在现代产品中的应用

激光加工在现代产品中的应用一、激光加工的原理及其特点 1.1激光加工的起源早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。到20世纪70年代，随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现，以及对激光加工机理和工艺的深入研究，激光加工技术有了很大进展，使用范围随之扩大。数千瓦的激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。各种专用的激光加工设备竞相出现，并与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合，大大提高了激光加工机的自动化水平和使用功能。 1.2激光加工的原理激光加工是将高能量密度的激光束照射到工件的表面，导致光斑处的材料瞬间熔化、汽化、膨胀，使熔融物爆炸式地喷射出来，高速喷射产生的反冲压力又在工件内部形成一个方向性很强的冲击波。通常用于加工的激光器主要是固体激光器（图1）和气体激光器（图2）。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。

1.3激光加工的特点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）能量密度高，应用广泛。激光加工几乎能加工所有的材料，如各种金属材料、陶瓷、石英、金刚石等，反射率或透射率高的工件进行打毛或色化处理后，仍可加工。 2）加攻速快，效率高，可控性好，容易实现自动化。 3）能透过空气、惰性气体或透明物体对工件进行加工。因此，可通过由玻璃等制成的窗口对被封闭零件进行加工，在真空环境下也

可以加工。 4）激光光斑大小可以聚焦到微米级，输出功率可调节，因此可用于精密微细加工。 5）激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。 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。例如：1美国通用电器公司采用板条激光器加工航空发动机上的异形槽，不到4H即可高质量完成，而原来采用电火花加工则需要9H以上。仅此一项，每台发动机的造价可省5万美元。2激光切割钢件工效可提高8-20倍，材料可节省15-30%，大幅度降低了生产成本，并且加工精度高，产品质量稳定可靠。二、激光加工技术的应用由于激光加工技术具有许多其他加工技术所无法比拟的优点，所以应用较广。目前已成熟的激光加工技术包括：激光打孔技术、激光切割技术、激光焊接技术、激光热处理、表面处理技术、激光微调技术、激光快速成形技术、激光存储技术、激光去重平衡技术、激光划线技术等。 2.1激光打孔技术激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术,也是激光加工的主要应用领域之一。随着近代工业和科学技术的迅速发展,使用硬度大、熔点高的材料越来越多,而传统的加工方法已不能满足某些工艺要求。激光打孔采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为0.1～1毫秒,

激光在材料中的应用

激光在材料中的应用杜鹏 (哈尔滨工业大学材料学院材料科学系1141900308) 摘要本文介绍了激光的产生机理和性能特点，从材料吸收和激光波长的关系讨论了激光加工中使用的激光器，介绍了国内外在激光材料加工方面所做的工作，尤其是超微细加工和材料热加工方面的进展。最后展望了激光加工的发展前景，指出应该大力发展激光加工的应用研究。关键词激光飞秒激光微加工引言自上世纪60年代成功研制第一台激光器不久，人们就开始进行激光与材料交互作用方面的研究。这是继原子能，计算机，半导体之后人类的又一重大发明。激光在材料中的应用十分广泛，包括：简单的材料吸收光致局部加热，也可以是复杂的光致化学反应已经烧蚀，等离子体的产生等，这些现象都与激光特性，材料性质和加工环境有关。近年来，非接触性和高加工精度受到人们的亲睐，激光切割，激光表面热处理，激光焊接和工业领域的迫切需求大大促进了激光加工技术的实用化。随着深入研究，激光脉冲的时域宽度被压缩的越来越短，由纳秒到皮秒直至飞秒，不但提供加工精度，还可以加工以前长脉冲激光无力加工的透明材料。超短脉冲激光微加工具有广阔的前景。 1.激光的发生 1.1受激辐射自发辐射：假设存在于发光有关的两个能级E1、E2。如果原子已经处于高能级E2，它可以自发地、独立地向低能级E1跃迁并发射一个光子。

各个原子发射的自发辐射光子，除了能量上的制约以外，发射方向和偏振态都是随机和无规则的。若N2代表高能级E2的原子密度，则在单位体积内单位时间发生自发辐射的原子数(dN2/dt)Sp 与高能级的原子数N2成正比。受激辐射：当一个能量hv=E2-E1的光子趋近高能级E2时，入射的光子诱导高能级原子发射一个和自己性质完全相同的光子来。受激辐射的光子和入射光子具有相同的频率、方向和偏振状态 1.2激光工作原理红宝石激光器的主要部分是激光工作物质（Al 2O 3单晶)和激活物质Cr 3+提供亚稳态能级，从基态到激发态经亚稳能级构成三能级激光器。受激辐射产生的光子受到谐振腔的限制，光波沿着红宝石轴来回传播，强度越来越强，发出高度准直的高强度相干波。 2. 激光在超微细加工方面的发展 2212N A sp dt dN -=2212),(N T v B sp dt dN ρ-=

激光在医学中的应用

激光在医学中的应用骆旺达 (北京工业大学应用数理学院612班15061230) 摘要: 目的：了解激光的基本特性及激光仪器在医学中的作用。方法：通过分析激光4个基本特性，对其在医学中的应用进行分类总结。内容：进行传统医学与激光医学的对比，探讨激光在医学上的应用。结果：通过对比分析，了解激光为何能在医学中发展。结论：激光已被广泛应用于基础医学研究及医疗诊断、治疗。关键词：激光；激光医学仪器应用；激光特性；激光针灸引言激光（laser）是受激辐射光放大的简称。1964年经钱学森教授建议而得此名，它是20世纪最重大的科技成就之一。激光医学是激光技术与医学相结合的一们新兴的边缘学科。上世纪60年代，激光问世不久，就与医学结合起来。激光技术从临床诊断、治疗到基础医学研究被广泛应用。目前激光医学已基本上发展成为一门体系完整、相对独立的学科。在医学科学中起着越来越重要的作用. 激光有4个特性： 1）方向性好。普通光源表面所辐射出来的每列光，是向四面八方发散的；而激光束的发散角是很小的，与普通光束相比差10倍～10000倍，是理想的平行光束。利用激光方向性好的特点，经聚焦后可获得不同尺寸的光斑，分别用做普通手术刀和微手术刀；还可以进一步压缩光斑到1um，直接对DNA等生物大分子进行切割或对接。 2）高亮度，强度大。激光的方向性好，其能量可以在时间及空间上高度集中起来，使激光的亮度达到普通光的1×1012倍1×1019倍，强度可达1×1017W/cm2,在医学上用其独特的优点，可以对肿瘤及其他病变组织进行照射治疗，可使病变组织立即汽化而消失或做组织的切割及组织焊接。 3）单色性好。一般的激光器只发射单一波长的激光，是世界上最好的单色光源，给医学研究和临床诊断增加了新的手段。 4）相干性好。激光器发出的激光，具有相对固定的位相差，使得激光的相干性非常好。激光全息技术已广泛地应用在牙科、眼科和肿瘤科，来观察和分析细胞及其生物组织的形态。激光仪器在医学上的应用：

三维激光切割的应用和研究

三维激光切割的应用和研究 1 引言由于CO2激光器和Nd：YAG激光器能产生很高的平均功率和能量，20世纪70年代激光技术开始应用于材料切割领域。1979年，第一台五轴CO2激光切割机在Prima工业公司建成，用于轿车内部塑料元件加工。随着激光配套设备(导光系统、调焦系统等)的不断完善，三维激光切割技术从20世纪80年代起在国外开始了大规模应用。我国对二维激光切割技术的研究较早，但由于种种原因，三维切割技术无论理论研究还是实际应用，都远落后于发达国家，亟需走从国外引进技术和自主研发相结合之道路来改变这一现状。 2 三维激光切割机设备结构三维表面的切割一般需要五轴。作为一种非接触的光加工，激光切割质量受到诸多因素影响，就设备硬件操作而言，主要包括光束传输、喷嘴类型、辅助气体种类和压力、光束聚焦、光束偏移和进给速度等。 2.1 激光切割设备分类通用的激光加工机可以大概分为龙门式激光加工机床和激光加工机器人，如图1所示。一般来讲，前者工作空间大、加工速度快、加工精度高，但允许加工工件的质量和尺寸较小，接近加工区的能力较差；相比之下，后者虽然加工速度和加工精度不及前者，但可允许加工的工件质量和尺寸较大，接近加工区的能力也比前者强。近年，随着大型龙门式机床的出现，其能加工的工件大小可达 4.5m×2.5m×1m(见表1)以上；机器人由于其低廉的价格和高柔性，并可使用光纤传输YAG激光进行加工，其应用前景也被看好。

图1 激光加工机表1上海团结普瑞玛Pratico型和NTC TLM_914的精度比较 2.2 激光切割头及其位姿的实现三维切割要求喷嘴所产生的流场在工件表面的切割压力比较稳定，靠近焦点位置的气体流场不产生激波。使用较多的是超音速拉菲尔喷嘴，但其内部结构复杂，加工较为困难。图2为两种典型的五轴激光加工机床的切割头，图2(a)所示的偏置型切割头只采用了两块反射镜，结构紧凑、尺寸精巧，其喷嘴可以实现大于±90°的旋转(垂直水平面为0°)，适合有高差和纵深的工件加工。图2(b)为一点指向型激光切割头，这种切割头的特点是无论A轴、C轴(或B轴、C轴)怎么变化，喷嘴指向工件表面的位置始终不变，这使得工作变得较为容易，在材料表面的加工基本无

激光在化学中的运用

激光在化学中的应用激光(LASER)是上纪60年代发明的一种光源，是一种崭新的光源，是由激光器产生的“种光”，激光有很多特性：首先，激光是单色的，或者说是单频的，有一些激光器可以同时产生不同频率的激光，但是这些激光是互相隔离的，使用时也是分开的；其次，激光是相干光的特征，其所有的光波都是同步的，整束光就好像一个“波列”；再次，激光是高度集中的，也就是说它要走很长的一段距离才会出现分散或者收敛的现象，它的亮度最高，具有相当大的能量。近年来激光在化学中的应用也越来越广泛，随着各类激光器的研制与发展，激光化学的基础与应用研究正在向实用化纵深发展。接下来就从以下几个方面介绍激光在化学中的一些应用。一、激光化学气相沉积法激光化学气相沉积法(Laser Chemical Vapour Deposition)(LCVD) 是在真空室内放置基体，通入反应原料气体，在激光束作用下与基体表面及其附近的气体发生化学反应，在基体表面形成沉积薄膜。他具有以下几个优点：1、沉积温度低对于大多数材料可在500℃以下，甚至室温即可沉积成膜。对温度敏感的基体材料，如聚合物、陶瓷、化合物半导体等，若用常规CVD可能发生熔化、开裂或分解。激光化学气相沉积由于基体温度低，减少了因温升引起的变形、应力、开裂、扩散和夹杂等弊病，在不高的沉积温度下，就可得到高质量的薄膜和较高的沉积速度；2、局部选区精细定域沉积聚焦激光束在计算机控制下能准确选区定域沉积，获得直径在微米级的点和

宽度在微米级的线沉积，适宜于在微电子和微机械制造中应用；3、不需掩膜沉积此种沉积方式提高了激光能量利用率，可以采用直写方式沉积出设计的图案，凡激光光斑扫描过的轨迹上都形成沉积薄膜。该工艺适应性强，方便样机快速改型，制造形状不规则的零件，以及微电子器件的维修等；4、膜层纯度高，夹杂少，质量高。5、可用作成膜的材料范围广，几乎任何材料都可进行沉积。二、激光热处理激光热处理是20世纪7O年代以后迅速发展起来的一种高新技术，它是利用激光高能量密度的特点，把激光束作为热源对材料表面进行局部快速加热，实现相变硬化、表面改性处理等的理想工具。已有报道将激光用于高温陶瓷等的制备。由于激光与坯体无接触，没有外来污染，能瞬间达到高温，适合对高熔点的材料进行合成。同时，在烧结合成过程中，激光束能量密度高，合成速度快，有可能产生与一般加热处理不同的效果。然而激光热处理在催化剂的制备方面的应用却是一个新的研究方向。在催化剂制备中激光热处理方法可以代替高温焙烧处理催化剂前驱体，制备时间大大缩短，且干扰因素很少，是一种有一定优势的处理方法。但激光处理过大的功率、过慢的扫描速度会使催化剂晶粒增大、晶型过于完整，对催化剂活性不利。如果条件掌握适宜，与高温焙烧催化剂相比，激光处理得到的催化剂晶粒更小，晶相中易保留出现夹杂相，产生更多晶格缺陷，有利于活性的提高。三、激光诱导腐蚀

激光微细加工技术及其在MEMS微制造中的应用讲解

SpecialReports 2002年第3期综述激光微细加工技术及其在MEMS微制造中的应用LaserMicromachiningandItsApplicationintheMicrofabricationofMEMS 潘开林①②陈子辰②傅建中① (①浙江大学生产工程研究所②桂林电子工业学院) 摘要:文章综述了当前MEMS各类微制造技术,阐述了各种激光微细加工技术的原理、特点,主要包括准分子激光微细加工技术、激光LIGA技术、激光微细立体光刻技术等,以及它们在MEMS微制造中的应用。关键词:激光微细加工微机电系统激光LIGA1所示[5]。表1MEMS主要微制造技术对比技术 LIGA 1MEMS及其微制造技术概述微机电系统(ME,,知功能和执行功能,在此基础上可开发出高度智能、高功能密度的新型系统。MEMS器件与系统未来将成为多个领域的核心,其作用与以CPU为代表的集成电路构成当今电子系统的核心一样。鉴于MEMS技术的重要技术经济潜力和战略地位,引起了世界各国的高度重视。MEMS主要是美国学者的称谓,在日本称为微机械,在欧洲称为微系统。此外,微技术在不同的学科与应用领域,还有类似的不同的专业或行业术语,如生物技术领域的基因芯片(DNA芯片)、生物芯片(Bio-Chip),分析化学领域的微全流体分析系统(uTAS)、芯最小尺寸 +++--(+)-(+)+++ 精度 +++--(+)++-+ 高宽比粗糙度 ++-+-+++++++

++--+-++ 几何自由度 +-++++++-- 材料范围金属、聚合物、陶瓷金属、聚合物金属、聚合物、陶瓷聚合物金属、半导体、陶瓷金属、半导体非铁金属、聚合物技术准分子激光微细立体光刻微细电火化 LCVD 金刚石片实验室(LabonChip),与光学集成形成微光机电系统(MOEMS)等。MEMS是从微电子技术发展而来,其微制造技术注:表中++、+、-、--分别表示很好、好、较差、很差,+-表示不同应用条件下的相对效果,括号内的“+”表示最新研究有所进展。在目前MEMS微细加工技术的研究与应用中,激光微细加工技术得到了广泛的关注与研究。激光微细加工制造商宣称激光微细加工技术具有:非接触工艺、有选择性加工、热影响区域小、高精度与高重复率、高的零件尺寸与形状的加工柔性等优点。实际上,激光微细加工技术最大的特点是“直写”加工,简化了工艺,实现了MEMS的快速原型制造。此外,该方法没有诸如腐蚀等方法带来的环境污染问题,可谓“绿色制造”。在MEMS微制造中主要采用的激光微细加工技术有:激光直写微细加工、激光LIGA、激光微细立体光刻等,下面分别加以介绍。主要沿用微电子加工技术与设备。微电子加工技术与设备价格昂贵,适合批量生产。由于微电子工艺是平面工艺,在加工MEMS三维结构方面有一定的难度。目前,通过与其它学科的交叉渗透,已研究开发出以下一些特定的MEMS微制造技术。 (1)LIGA技术LIGA和准LIGA技术最大的特点是可制出高径比很大的微构件,但缺点同样突出,成本高。 (2)材料去除加工技术这类技术主要包括准分子激光微细加工[1～4]、微细电火花加工[5]、以牺牲层技术为代表的硅表面微细加工、以腐蚀技术为主体的体硅加工技术、电子束铣、聚焦离子束铣等。(3)材料淀积加工技术这类技术主要包括激光 7] 辅助淀积(LCVD)、微细立体光刻[6、、电化学淀积等。