激光材料发展趋势
激光材料产业背景及发展趋势
一、研究背景
激光技术被称作20世纪的四项重大发明之一，经过半个多世纪的发展，已广泛应用于高科技领域，例如光显示，光通信，生物医疗激光设备，激光先进制造，军事科技以及宇宙探索等，推动了一系列尖端高科技产业的发展，产生了巨大的经济和社会效益，并使其成为了21世纪光电子技术的支柱产业之一，因此，促进激光技术的发展被世界各强国列为了国家级发展计划，如美国的“激光核聚变计划”、德国的“光学促进计划”、英国的“阿维尔计划”、日本的“激光研究五年计划”等。在我国，《国家中长期科学和技术发展规划》也把推动激光技术的发展作为16项重大规划之一。
激光晶体是在激光技术发展过程中使用最早，品种最多的一类工作物质。当前，激光技术迅猛发展，激光器也趋向于全固态，高效率，多功能和小型化方向发展，使得激光晶体作为高增益介质对激光技术的研究和应用过程中占据越来越重要的位置。在当前，我国在激光晶体的发展过程中面临着诸多的机遇和挑战，以下将就我国激光晶体的主要发展背景做简要介绍。
1、国家在经济增长方式转变中对高新技术产业的支持，其中包括直接资金扶持和政策支持等，有利于促进激光晶体材料生产企业的发展。
2、我国丰富的稀土资源有利于激光晶体材料生产规模的扩大。当前，近90%的激光晶体是通过掺入稀土作为激活离子的，所以稀土已成为激光晶体中一族很重要的元素。因此，激光晶体材料的发展必须有充足的稀土资源做保证。我国稀土储量世界第一，尤其是相对短缺的中重稀土-在军事领域有重要意义，稀土产量占世界稀土商品量的80%-90%。这些都为我国激光晶体材料产业的发展提供了支持。
3、高技术含量的激光晶体缺乏。我国要想在激光技术领域取得全面发展，能够获得充足的基础性的激光晶体材料及其元器件是关键之一，然而我国大部分高技术含量，高附加值的激光器要依靠从国外引进。军用激光武器的发展也处在跟踪和模仿阶段，这些都反映了我国在激光晶体材料基础研究方面的薄弱。
4、技术链和产业链的缺乏，国外在激光晶体研制方面趋向于晶体的应用方面，重视对整机的研制。我国则趋向于基础材料及其性能的研究。这样造成了我国在
激光晶体材料发展过程中缺乏完整的技术链和产业链，虽然有不少激光晶体材料的研究处于国际领先地位，但是不能够将这些研究成果由实验室转移到应用开发和产业化，使得我国在激光晶体材料整体发展方面和国际同行有一定的差距。
二、主要产品和产业链
当前使用化的激光晶体已经有最开始的几种基质材料发展到了现在的数10种，但是就应用范围来说，主要还是“三大基础激光晶体”，它们分别是掺钕钇铝石榴石（Nd:Y AG）、掺钕矾酸钇（Nd:YVO4）和掺钛宝石（Ti:Al2O3）晶体。其中，高功率激光应用主要是Nd:Y AG，低功率小型激光应用主要是Nd:YVO4，它的出现标志着全固态激光器时代的到来，Ti:Al2O3晶体主要在可谐调，超快激光的应用方面。
1、Nd:Y AG系列激光棒
掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）至今仍然是综合性能最优良的固体激光材料，具有机械强度高，光学性能均匀性好，导热系数高等优点。正是因为Nd:Y AG晶体的这些优点，它已被广泛应用于军事、医疗等领域，成为了目前固态激光材料中使用量最大的激光晶体，并占据了激光晶体首席地位达40年之久。
在军事方面，Nd:YAG晶体作为应用最普遍的固体激光器的工作物质，成为了军用固体激光技术的支柱，当前超过90%的军用固体激光器以Nd:YAG晶体为工作物质。在医学和医疗领域，Nd:Y AG激光医疗设备也被大量的应用。在工业方面，由于Nd:YAG晶体能获得高功率激光输出而被广泛用于材料加工，例如用Nd:Y AG激光加工汽车零部件已被世界众多汽车制造商使用。
2、Yb:Y AG晶体材料
Yb:Y AG晶体是一种优良的二极管泵浦固体激光材料，具有掺杂浓度高、量子转换效率高，荧光寿命长、吸收带宽大等特点。理论上，Yb:Y AG激光器可作为激光武器的小型、高效激光源。随着InGaAs激光二极管的发展，Yb:Y AG晶体的热效率低，且适合LD泵浦的优点被重新认识。当前，加大对LD泵浦的Yb:Y AG固体激光器的研究成为了发展高功率、集成化和小型化固体激光器的一个主要方向，受到越来越多的重视。
图1 激光晶体材料产业链
激光晶体材料属于激光产业的细分行业，上游涉及到稀土开采、冶炼以及相关的化工产业，直接下游产业是激光器的生产加工，以及激光器的应用行业，其中包括军事、医疗、加工、光通信、激光测量等。
三、激光行业发展较好的几个主要国家/地区发展状况及市场规模
1、全球激光市场状况及趋势
图2给出了2004-2009全球激光器市场收入。自2004至2008年，全球商业激光器收入快速增长，年平均增长近7.5%，由2004年的销售收入53.8亿美元上涨到2008年的70.1亿美元，然而受2008年全球金融危机的影响，全球激光器市场收入快速下降，2008-2009下降了24.1%，总收入下降到了2003年的水平。但是，随着全球各主要生产大国所采取的一系列促进经济发展的措施，使得各国经济逐渐恢复，预计未来几年激光器市场将会保持近6%的年增长率。
亿美元图2 2004-2009年全 球 激光 器市 场 收 入
2、 激光产业全球发展较好的国家状况及趋势
从图3可以看出，当前在激光产业发展比较好的主要有三个地区，分别为北美，西欧及亚洲。其中北美以美国为代表，美国在过去的几十年当中，在其精密激光机械加工（PLM ）协会的激励下，带动了新工艺技术的发展，使其激光器技术在世界上处于领先位置，占据了较大的市场份额。在西欧，激光产业发展较好的国家主要包括德国、法国和英国，其中德国在过去几年当中通过一系列国家激光发展计划，使其在该领域得到了迅速发展，处于世界领先地位，而在亚洲的主要代表国家是日本和中国。
图3 全球激光产业分布状况
从图4可以看出，未来激光器产业的发展趋势，它反映了激光器将会被越来越多的领域所应用，这将预示着激光晶体材料需求也将不断的增加。与此同时，它要求相关企业的经营方式要趋于差异化和专业化，注重新产品的开发和提高传
统激光器的效率。
图4 国外激光产业的发展趋势
四、国内该行业的发展特征及现状
中国是制造业大国，然而与世界制造业大国相比，我国激光在对制造业尤其是装备制造业中的应用比例偏低，近30% 。如图5所示，美国、日本、德国激光在装备制造业中的应用比重都超过了40%，其中德国高达46.4%。超过我国近50%。这也是造成我国工业结构升级缓慢的一个原因。这也说明我国在激光产业中的巨大市场潜力，在未来国家一系列产业结构调整及工业结构改造过程中，激光产业将产生广阔的市场前景，将推动激光晶体的需求增加。
图5激光在制造业中使用的比重
近年来，我国激光加工产业增长迅速，目前已经形成了环渤海、珠三角、长三角、华中四大激光产业带，规模以上的企业达到了近200家，其中以激光产品为主营业务的上市公司有两家。如图6所示，在四大激光产业带中，环渤海的主要是北京和辽宁的一些研究所和相关企业，珠三角则主要依靠深圳河福建两地
的大型激光企业，在长三角主要依托上海科研机构，华中地区则以武汉为中心，在激光晶体材料的研究和生产方面在全国占有重要地位。
图6 中国激光产业分布
五、激光晶体领域的国内市场规模及发展趋势
1、国内激光产业的市场规模
图7 2002-2007年全球激光产业的市场规模走势
图8 2002-2007年中国激光产业的市场规模走势
从2002年至2007年的五年当中，全球激光产业市场规模由43亿美元上升到了68.9亿美元，年平均增长8%，在2002-2007的五年中，我国激光产业的增长远大于此，年增长速度达到了15%，2007年中国激光产业的市场规模由2002年的28.62亿元增长到了58亿元。2008年，中国激光产业市场规模更是达到了
80亿元。与世界激光产业增长相似，在过去的2009和2010年中，中国激光产业市场规模有所下降，然而，随着中国政府在一系列刺激经济的计划和引导国家经济增长方式转型的带动下，国家经济保持了平稳增长，这将会对未来几年激光产业的稳步提高起到关键作用。预计未来几年我国激光产业规模将继续保持金融危机以前的增速逐步扩大，这也预示着激光晶体材料的需求将逐年增加。
2、激光产业未来发展趋势
图9 激光产业未来的发展趋势
六、激光晶体行业主要下游需求市场现状及趋势
1、国内精密激光加工及服务行业
精密激光制造和服务行业作为激光晶体材料的下游产业，越来越受到各国的重视，世界各制造业大国都逐渐用激光加工技术来取代传统的指导技术。我国也不例外，近几年来精密激光加工行业的市场规模在不断扩大，如图所示，2007至2010年，年增长率保持在20%以上，这一市场规模由15.82亿人民币扩大到了30.12亿人民币，并预计在未来会以更快的速度扩张。
图10 国内精密激光加工及服务行业产值
图11国内精密激光加工及服务行业年增长率
2、全球中小功率激光切割行业
据2008年（工业激光解决方案）统计显示，当年中小功率激光切割行业产值在全球激光产业中的比重约占10%，市场规模约为6.4亿美元，如图所示，在过去的几年中，全球中小功率激光切割行业的市场规模不断扩大，虽然在2008-2009年读增速明显减慢，但是在随着全球经济的持续回暖，预计未来两年全球中小功率激光切割行业的市场规模将快速扩大到17.3亿美元，增长速度预计也将更加迅速。
图12 全球中小功率激光切割行业市场规模
图13 全球中小功率激光切割行业市场增长率
在我国，2008年中小功率激光切割设备的市场规模约为4.02亿元人民币，与世界各国一样，2009年受国际金融危机的影响，我国中小功率切割机市场的增长速度放缓。预计，未来两年在我国制造业产业升级和技术改造的推动下，中小功率激光切割设备的市场将快速提升并保持高速增长。
激光检测技术研究现状与发展趋势
激光检测技术研究现状与发展趋势 提要：激光检测学科发展现状在光电检测领域，利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹，然后到散斑，再到全息干涉，出现了一个个干涉场，物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后，电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入，使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。用激光检测关键技术(激光干涉测量技术、激光共焦测量技术、激光三角测量技术)实现的激光干涉仪、激光位移传感器等，可以完成纳米级非接触测量。可以说，超精密加工技术将随着高精密激光检测技术的发展而发展；在此基础上，提出了激光测量需解决的关键技术及今后的发展方向。 1.测量原理 1.1激光测距原理 先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。
1.2激光测位移原理 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。 2.激光测量系统的应用 激光功率和能量是描述激光特性的两个基本参数，激光功率计和能量计是最常用的两类激光测量仪器。随着激光技术的不断发展，对激光测试技术和测量仪器提出了更高要求。由于调Q和锁模激光的出现和应用，要求测量的激光功率已从毫瓦、瓦、千瓦、兆瓦直到千兆瓦以上。激光能量也从毫焦尔逐渐跨过千焦尔。脉冲激光的持续时间也由毫秒、微秒、毫微秒、而缩短至微微秒量级。光谱范围也从紫外、可见、红外扩展到近毫米波段。激光精密测量和某些生物医学方面的研究和应用(如眼科治疗、细胞手术器等)的发展，对激光测量的精度也提出了非常高的要求。 2.1激光非球面检测技术 长期以来，非球面检测技术一直制约着非球面制造精度的提高，尤其对于高精度非球面的检测。规的非球面检测方法如刀口阴影法、激光数字干涉法及接触式光栅测量法等，对于检测工件表面来说都有一定的局限性。原子力显微镜是利用纳米级的探针固定在可灵敏操控的微米级尺度的弹性悬臂上，当针尖很靠近样品时，其顶端的原子与
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
激光雷达技术的应用现状及应用前景
光电雷达技术 课程论文 题目激光雷达技术的应用现状及应用前景
专业光学工程 姓名白学武 学号2220140227 学院光电学院 2015年2月28日 摘要：激光雷达无论在军用领域还是民用领域日益得到广泛的应用。介绍了激光雷达的工作原理、工作特点及分类，介绍了它们的研究进展和发展现状，以及应用现状和发展前景。 引言 激光雷达是工作在光频波段的雷达。与微波雷达的T作原理相似，它利用光频波段的电磁波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较，从而获得目标的位置(距离、方位和高度)、运动状态(速度、姿态)等信息，实现对飞机、导弹等目标的探测、跟踪和识别。 激光雷达可以按照不同的方法分类。如按照发射波形和数据处理方式，可分为脉冲激光雷达、连续波激光雷达、脉冲压缩激光雷达、动目标显示激光雷达、脉冲多普勒激光雷达和成像激光雷达等：根据安装平台划分，可分为地面激光雷达、机载激光雷达、舰载激光雷达和航天激光雷达；根据完成任务的不同，可分为火控激光雷达、靶场测量激光雷达、导弹制导激光雷达、障碍物回避激光雷达以及飞机着舰引导激光雷达等。 在具体应用时，激光雷达既可单独使用，也能够同微波雷达，可见光电视、
红外电视或微光电视等成像设备组合使用，使得系统既能搜索到远距离目标，又能实现对目标的精密跟踪，是目前较为先进的战术应用方式。 一、激光雷达技术发展状况 1.1关键技术分析 1.1.1空间扫描技术 激光雷达的空间扫描方法可分为非扫描体制和扫描体制，其中扫描体制可以选择机械扫描、电学扫描和二元光学扫描等方式。非扫描成像体制采用多元探测器，作用距离较远，探测体制上同扫描成像的单元探测有所不同，能够减小设备的体积、重量，但在我国多元传感器，尤其是面阵探测器很难获得，因此国内激光雷达多采用扫描工作体制。 机械扫描能够进行大视场扫描，也可以达到很高的扫描速率，不同的机械结构能够获得不同的扫描图样，是目前应用较多的一种扫描方式。声光扫描器采用声光晶体对入射光的偏转实现扫描，扫描速度可以很高，扫描偏转精度能达到微弧度量级。但声光扫描器的扫描角度很小，光束质量较差，耗电量大，声光晶体必须采用冷却处理，实际工程应用中将增加设备量。 二元光学是光学技术中的一个新兴的重要分支，它是建立在衍射理论、计算机辅助设计和细微加工技术基础上的光学领域的前沿学科之一。利用二元光学可制造出微透镜阵列灵巧扫描器。一般这种扫描器由一对间距只有几微米的微透镜阵列组成，一组为正透镜，另一组为负透镜，准直光经过正透镜后开始聚焦，然后通过负透镜后变为准直光。当正负透镜阵列横向相对运动时，准直光方向就会发生偏转。这种透镜阵列只需要很小的相对移动输出光束就会产生很大的偏转，透镜阵列越小，达到相同的偏转所需的相对移动就越小。因此，这种扫描器的扫
激光行业发展趋势
激光行业发展现状 如今的激光设备市场已经是一个国际列强群雄逐鹿没有国界的战场，未来激光产业可能有如下几个发展趋势： ① 激光产业界的并购重组将加快，行业巨头开始显露。通过收购和重组，可以实现资源的优势互补，提升企业整体核心竞争力，加快发展，未来企业间的并购重组必将加快。美国Coherent（相干公司）是全球最大的激光器制造商，产品涉及科学研究、医疗手术以及工业加工等多个领域，通过购买了几家从事工业激光产品制造的公司，专注于工业激光领域的技术研究和产品开发；以色列ESC/Sharplan 公司从Coherent相干公司购得医疗激光公司合并组成Lumenis公司，产品覆盖激光美容、激光眼科、外科激光医疗仪器等，在世界医疗激光领域中的地位已经是无人能撼；德国的Trumpf（通快公司）是世界上最大的工业激光设备制 造商，高功率CO2激光器和固体激光器制造技术在全球具有领先地位，通过兼并和重组现有7 家从事激光产品生产的企业，其中包括知名的哈斯公司，使通快公司在国际高功率激光器及切割机床领域独树一帜；Rofin-Sinar公司是仅次于Trumpf公司的又一家德国工业激光设备制造商，在高功率CO2激光器、激光微加工系统、激光打标系统领域具有领先优势，他收购了创立于2000 年的 特种光纤和光纤激光器模块供应商Nufern公司。在国内，大族激光公司这几 年也在不断并购重组进一步巩固其行业龙头地位，2007 年2 月大族激光2250 万元收购泰德激光50.69%股权，2007 年12 月收购武汉金石凯激光25%的股权；武汉华工激光与团结激光的合并，成立华工团结激光技术有限公司，目标是要在三到五年内在大功率激光切割机方面进入全球四强。 ②激光器研究向固态化方向发展。半导体激光器和半导体泵浦固体激光 器以自身所具有的高光电转换效率、更小的体积以及更优化的激光模式等 优势，应用在工业激光加工、激光医疗等多个领域，成为激光加工设备的 主导方向。它们的最高功率已达到了6kW，逐步实现了设备的小型化和实用化，并将取代一些传统激光器的应用。 ③ 光纤激光器成为激光新技术应用中最耀眼的明星。光纤激光器的切割速度最高是CO2激光器的五倍，其应用成本相当低廉，在国内前激光器及其系统整机结构更简单、体积更小，所以使用光纤激光器能够给客户带来巨大的好处。IPG是第一家全球领先光纤激光器技术公司，自2002 年以来，该公司的销售额每年增长60%，成为唯一能够量产数万瓦光纤激光器的公司。然而，IPG并不是唯一能够满足日益增长的光纤激光器需求的公司，该领域市场上已有20 多个公司在竞争，目前在市场上IPG公司仍然处于支配地位。当前光纤激光器的应用领域都会出现增长，现在还远远没有饱和，还有其它企业存在的空间。 ④ 国外激光厂商将加大在中国设立工厂和据点的力度。中国市场的重要性
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。
激光材料发展趋势
激光材料产业背景及发展趋势 一、研究背景 激光技术被称作20世纪的四项重大发明之一，经过半个多世纪的发展，已广泛应用于高科技领域，例如光显示，光通信，生物医疗激光设备，激光先进制造，军事科技以及宇宙探索等，推动了一系列尖端高科技产业的发展，产生了巨大的经济和社会效益，并使其成为了21世纪光电子技术的支柱产业之一，因此，促进激光技术的发展被世界各强国列为了国家级发展计划，如美国的“激光核聚变计划”、德国的“光学促进计划”、英国的“阿维尔计划”、日本的“激光研究五年计划”等。在我国，《国家中长期科学和技术发展规划》也把推动激光技术的发展作为16项重大规划之一。 激光晶体是在激光技术发展过程中使用最早，品种最多的一类工作物质。当前，激光技术迅猛发展，激光器也趋向于全固态，高效率，多功能和小型化方向发展，使得激光晶体作为高增益介质对激光技术的研究和应用过程中占据越来越重要的位置。在当前，我国在激光晶体的发展过程中面临着诸多的机遇和挑战，以下将就我国激光晶体的主要发展背景做简要介绍。 1、国家在经济增长方式转变中对高新技术产业的支持，其中包括直接资金扶持和政策支持等，有利于促进激光晶体材料生产企业的发展。 2、我国丰富的稀土资源有利于激光晶体材料生产规模的扩大。当前，近90%的激光晶体是通过掺入稀土作为激活离子的，所以稀土已成为激光晶体中一族很重要的元素。因此，激光晶体材料的发展必须有充足的稀土资源做保证。我国稀土储量世界第一，尤其是相对短缺的中重稀土-在军事领域有重要意义，稀土产量占世界稀土商品量的80%-90%。这些都为我国激光晶体材料产业的发展提供了支持。 3、高技术含量的激光晶体缺乏。我国要想在激光技术领域取得全面发展，能够获得充足的基础性的激光晶体材料及其元器件是关键之一，然而我国大部分高技术含量，高附加值的激光器要依靠从国外引进。军用激光武器的发展也处在跟踪和模仿阶段，这些都反映了我国在激光晶体材料基础研究方面的薄弱。 4、技术链和产业链的缺乏，国外在激光晶体研制方面趋向于晶体的应用方面，重视对整机的研制。我国则趋向于基础材料及其性能的研究。这样造成了我国在
半导体激光器的发展与运用
半导体激光器的发展与运用 0 引言激光器的结构从同质结发展成单异质结、双异质结、量子 阱 （单、多量子阱）等多种形式, 制作方法从扩散法发展到液相外延（LP日、气相外延（VPE）、分子束外延（MBE）、金属有机化合物气相淀积（MOCVD）、化学束外延（CBE 以及它们的各种结合型等多种工艺[5].半导体激光器的应用范围十分广泛，而且由于它的体积小，结构简单,输入能量低,寿命长,易于调制和价格低等优点, 使它已经成为当今光电子科学的核心技术,受到了世界各国的高度 重视。 1 半导体激光器的历史 半导体激光器又称激光二极管（LD）。随着半导体物理的发展,人们早在20 世纪50 年代就设想发明半导体激光器。 20 世纪60 年代初期的半导体激光器是同质结型激光器, 是一种只能以脉冲形式工作的半导体激光器。在1962 年7 月召开的固体器件研究国际会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯（KeyeS和奎斯特（Quist、报告了砷化镓材料的光发射现象。 半导体激光器发展的第二阶段是异质结构半导体激光器,它是由两种不同带隙的半导体材料薄层，如GaAs,GaAIAs所组成的激光器。单异质结注人型激光器（SHLD，它是利用异质结提供的势垒把注入电子限制在GaAsP 一N 结的P 区之内,以此来降低阀值电流密度的激光
器。 1970 年,人们又发明了激光波长为9 000? 在室温下连续工作的双异质结GaAs-GaAlAs（砷化稼一稼铝砷）激光器. 在半导体激光器件中,目前比较成熟、性能较好、应用较广的是具有双异质结构的电注人式GaAs 二极管激光器. 从20 世纪70 年代末开始, 半导体激光器明显向着两个方向发展,一类是以传递信息为目的的信息型激光器;另一类是以提高光功率为目的的功率型激光器。在泵浦固体激光器等应用的推动下, 高功率半导体激光器（连续输出功率在100W 以上,脉冲输出功率在5W 以上, 均可称之谓高功率半导体激光器）在20 世纪90 年代取得了突破性进展,其标志是半导体激光器的输出功率显著增加,国外千瓦级的高功率半导体激光器已经商品化,国内样品器件输出 已达到600W另外，还有高功率无铝激光器、红外半导体激光器和量子级联激光器等等。其中,可调谐半导体激光器是通过外加的电场、磁场、温度、压力、掺杂盆等改变激光的波长,可以很方便地对输出 光束进行调制。 20 世纪90 年代末,面发射激光器和垂直腔面发射激光器得到了迅速的发展。 目前,垂直腔面发射激光器已用于千兆位以太网的高速网络,为了满足21 世纪信息传输宽带化、信息处理高速化、信息存储大容量以及军用装备小型、高精度化等需要,半导体激光器的发展趋势主要是向高速宽带LD大功率LD短波长LD盆子线和量子点激光器、中红外LD
激光焊接技术应用及发展趋势
激光焊接技术应用及其发展趋势 摘要：本文论述了激光焊接工艺的特点、激光焊接在汽车工业、微电子工业、生物医学等领域的应用以及研究现状，激光焊接的智能化控制，论述激光焊接需进一步研究与探讨的问题。关键词：激光焊接；混合焊接；焊接装置；应用领域 引言 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，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，形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的Y AG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究。 一、激光焊接的质量与特点 激光焊接原理：激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2]，激光焊接的机理有两种： 1、热传导焊接 当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。 2、激光深熔焊 当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在—起。 这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择，通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。 1、激光焊接的焊缝形状 对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属，由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔，随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝，其焊缝形状深而窄，即具有较大的熔深熔宽比，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：l，最高可达10：1。图2显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形
激光器技术的应用现状及发展趋势_百度文库讲解
激光器技术的应用现状及发展趋势 摘要 :简述了激光精密加工技术及其特点 ; 综述了激光精密加工的应用现状 ; 探讨了激光精密加工技术的发展趋势。激光加工技术在机械工业中的广泛应用, 促进了激光加工技术向工业化发展。为此, 介绍了几种应用较广泛的激光加工技术; 重点讨论了激光硬化和激光珩磨技术的应用和发展趋势。摘要由于在光通信光数据存储传感技术医学等领域的广泛应用近几年来光纤激光器发展十分迅速本文简要介绍了光纤激光器的工作原理及特性 , 并对目前多种光纤激光器作了较为详细的分类 ; 同时介绍了近几年国内外对于光纤激光器的研究方向及其目前的热点是高功率光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器和超短脉冲光纤激光器 ; 最后指出光纤激光器向高功率、多波长、窄线宽发展的趋势 . :结合河北工业大学光机电一体化研究室近几年对激光加工技术研究的初步成果, 对激光加工技术的特点, 激光加工技术在国内外的应用发展状况, 以及激光加工技术的发展趋势进行了简要介绍, 同时分析了我国激光加工产业面临的机遇与挑战,并提出了应采取的对策 前言 1 概述 激光加工是 20 世纪 60 年代初期兴起的一项新技术,此后逐步应用于机械、汽车、航空、电子等行业, 尤以机械行业的应用发展速度最快。在机械制造业中的广泛使用又推动了激光加工技术的工业化。 20 世纪 70 年代,美国进行了两大研究 :一是福特汽车公司进行的车身钢板的激光焊接 ; 二是通用汽车公司进行的动力转向变速箱内表面的激光淬火。这两项研究推动了以后的机械制造业中的激光加工技术的发展。到了 20 世纪 80 年代后期, 激光加工的应用实例有所增加 , 其中增长最迅速的是激光切割、激光焊接和激光淬火。这 3 项技术目前已经发展成熟, 应用也很广泛。进入 20 世纪 90 年代后期, 激光珩磨技术的出现又将激光微细加工技术在机械加工中的应用翻开了崭新的一页。激光加工技术之所以得到如此广泛的应用, 是因为它与传统加工技术相比具有很多优点:一、是非接触加工, 没有机械力; 二、是可以加工高硬度、高熔点、极脆的难加工材料;三、是加工区小,热变形很小,
激光的发展与应用
激光的发展与应用 摘要：激光作为20世纪的新发明，从1960年第一台激光器问世以来，激光技术与应用发展迅猛。它不仅在产业上有了飞速发展，而且还为科学技术、国民经济和国防建设做出了积极贡献。本文综述性描写激光的发展与应用，首先简要的介绍激光的发展史，其次介绍激光的特性，最后结合激光的特性和发展史以典型的实例来简要的说明激光在各个方面的主要应用。 关键词：激光；发展；应用；特性；实例 １.引言 激光，作为高新技术的研究成果，它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且已经在人类生活和生产的许多方面得到了大量的应用，与激光相关的产业已在全球形成了超过千亿美元的年产值，可见它对人类社会的影响之深刻而广泛。 ２.激光的发展简史 1916年，爱因斯坦在研究黑体辐射的普朗克公式时曾寓言了受激辐射的存在，从而提出受激辐射的概念，并预见到受激辐射光放大器诞生,也就是激光产生的可能性[1]。 20世纪50年代美国科学家汤斯及前苏联科学家普罗克霍洛夫等人分别独立发明了一种底噪声微波放大器，即一种在微波波段的受激辐射放大器(Microwave amplification by stimulate emission of radiation)，并以其英文的第一个
字母缩写命名为maser[1]。1958年美国科学家汤斯和肖洛提出在一定的条件下，可将这种微波受激辐射放大器的原理推广到光波波段，制成受激辐射光放大器(Light amplification by stimulated emission of radiation，缩写为laser)。1960年7月美国的梅曼宣布制成了第一台红宝石激光器[2]。1961年我国科学家邓锡铭、王之江制成我国第一台红宝石激光器，在1961年11期《科学通报》上发表了相关论文，称其为“光量子学放大器”。其后在我国科学家钱学森的建议下，统一翻译为“激光”或“激光器”[3]。1962年雅文等人在美国贝尔实验室制成了氦氖激光器[1]。自此新的激光器不断的被研制出来，激光开始走上了高速发展的道路。 ３.激光的特性 由于激光产生的机制与普通光不同,因此，它具有许多与普通光不同的特性。 3.1.单色性好。激光几乎是严格的单色光。通常所谓的单色光，实际上其波长并不只为某一数值，而是由许多波长相近的光所组成，其波长取值范围,称为谱线宽度[2]。不同光源发出的光有不同的谱线宽度。过去作为长度基准的单色性最好的氪灯，它的谱线宽度为，而氦氖激光器所发的632.8nm的激光，它的谱线宽度可达，由此可见其单色性之好[4]。正是由于激光单色性好，目前国际上采用甲烷稳定的氦氖激光器（激光波长为3392.23140nm）作为体现米定义的标准辐射源[4]。 3.2.方向性好。与普通光源以立体角不同，激光发射限定在很小的立体角内。它大致等于激光器通过光孔径的圆孔衍射的发散角因此是几乎平行的光
2020激光行业现状及前景趋势
2020年激光行业现状及 前景趋势 2020年
目录 1.激光行业现状 (5) 1.1激光行业定义及产业链分析 (5) 1.2激光市场规模分析 (7) 1.3激光市场运营情况分析 (7) 2.激光行业存在的问题 (10) 2.1我国激光技术水平整体较落后，关键材料和配件不能自给 (10) 2.2高端人才缺乏，制约行业发展 (10) 2.3企业规模较小、研发投入能力有限 (10) 2.4行业服务无序化 (11) 2.5供应链整合度低 (11) 2.6基础工作薄弱 (11) 2.7产业结构调整进展缓慢 (12) 2.8供给不足，产业化程度较低 (12) 3.激光行业前景趋势 (13) 3.1核心部件逐步实现国产化 (13) 3.2中国激光加工设备走出国门 (13) 3.3激光加工设备向“平民化”与“高端化”发展 (13) 3.4激光加工设备应用渗透加快、变广 (14) 3.5国内激光设备市场渗透率不断提升 (14) 3.6新兴应用领域快速发展 (14)
3.7日益成熟的配套产业为行业发展提供有力支撑 (15) 3.8激光加工的环保特性符合工业发展的趋势 (15) 3.9用户体验提升成为趋势 (15) 3.10行业协同整合成为趋势 (16) 3.11生态化建设进一步开放 (16) 3.12呈现集群化分布 (17) 3.13需求开拓 (18) 3.14行业发展需突破创新瓶颈 (18) 4.激光行业政策环境分析 (20) 4.1激光行业政策环境分析 (20) 4.2激光行业经济环境分析 (20) 4.3激光行业社会环境分析 (20) 4.4激光行业技术环境分析 (21) 5.激光行业竞争分析 (22) 5.1激光行业竞争分析 (22) 5.1.1对上游议价能力分析 (22) 5.1.2对下游议价能力分析 (22) 5.1.3潜在进入者分析 (23) 5.1.4替代品或替代服务分析 (23) 5.2中国激光行业品牌竞争格局分析 (23) 5.3中国激光行业竞争强度分析 (24)
高功率激光器的工艺市场前景及应用
高功率半导体激光器的前沿技术、工业应用 及发展前景 摘要 半导体激光器广泛应用在通讯、计算机和消费电子行业。这些激光器主要应用在需要提供毫瓦级能量的系统中。然而，同时高功率半导体激光器已经达到千瓦级。通过特殊的冷却技术和装备，又如组合光束和组成光束技术，高功率半导体激光器得以实现。这样的系统并不是只作为电子管二极管新的高效率和高可靠性的泵源，同样在材料处理中作为直接的能量来源。在这项应用中，高功率半导体激光器进入到了工业制造领域。这篇文章描述了半导体激光器技术和应用。德国国家研究计划“标准的半导体激光器工具”（MDS）在5年里集中研究了高功率半导体激光器，给出了关于未来的应用和新颖的应用的想法。除了改进激光束质量，这个项目的目的还有实现灵活的激光束几何形状来配合不同的积木式组合应用。 1、绪论 早在1962年，就证明了在低温学温度下，在GaAs 或者GaAsP 激光二极管领域的激光效应，而且一些年后发展到在室温环境下实现AlGaAs/GaAs双异质结构。在当时，无论如何可以肯定的是，在他们只能提供短时间的低能量却又价格昂贵时，没有人能预见到这些激光器能够在激光材料处理中发挥如此重要的作用。然而，通过成功的晶体结构研究，详细的分析失效机理和相当多的制造工艺的改进，激光二极管成功的进入通讯、消费电子和计算机市场。并且占据了惊人的份额：在2000年，总共的半导体激光器市场达到了66亿US$；事实上半导体激光器大约占据了整个激光器的2/3市场。然而，在这么高的数字中，只有1.3%（8500万$）是用在固态激光器的泵埔模块中，0.2%（1130万$）是直接用在材料处理。同样的，如今在整个激光材料处理市场中（13.33亿$），半导体泵埔固态激光器占4.5%，半导体激光器直接应用的占0.9%。然而，由于它们的小尺寸和质量轻的特点，使得它们更容易组合；由于它们的高效率和可靠性，使得它们运行成本低；半导体激光器在作为固态激光器的泵埔光源和作为材料处理的一种新的激光源中获得了广泛的关注。
激光的发展历程及应用
南京理工大学 研究生研究型课程考试 课程名称：现代物理学导论 考试形式：□专题研究报告√论文□大作业□综合考试 学生姓名：王慧学号： 512011424 评阅人：王清华 时间：2013年6 月
激光的发展历程及应用 王慧 （南京理工大学机械工程学院南京210094） 摘要：自1960年第一台激光器发明以来，经过儿十年的发展，激光技术的研究取得了飞越性的发展并广泛应用于人们生活的各个领域。本文主要介绍了激光的应用领域以及一此处于研究前沿领域的技术。 关键词：激光发展；激光历史；激光应用 The Development and Application Prospects Of Laser Technology Abstract：Since the advent of the first optical maser, there has been several dacades. In the short years laser technology has made transilient progress and has applied to in many affairs civil use. The article is about the application of laser technology which is under application and advancing front of study. Key words：Laser Development; Laser history; Laser Applications 一．引言 自1960年7月梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器以来，经过四十多年的发展，人们在激光的研究上突破了许多技术难题并取得了相当的成就。激光被发明以来，以其方向性强、单色性好、高亮度和高度的时空相干性引起了科学家们特别是军事家们的广泛关注，经过科学家们的不懈努力，今天的激光仪器无论是从工作原理、实验手段，还是制造工艺都已逐步成熟。激光日益受到各大军事强国的重视，并有望成为未来军事技术发展中最活跃的一个领域之一。迄今为止，激光在军事领域已经广泛应用于定向能武器、航空航天、侦察与反侦察、制导、通信等诸多领域，大大提高了军队在高技术战争条件下的打击与防御能力。同时，激光的军转民技术也得到了很大的发展。 二．激光的发展历程 早在1917年,爱因斯坦在光量子假设基础上,提出了光的两种不同性质的辐射—自发辐射和受激辐射.从理论上预言了存在受激辐射光的可能性。1928年,德国的https://www.360docs.net/doc/422156781.html,denburg,H.Kopferman用实验证明了受激辐射假设成立。到本世纪五十年代,实验上验证了粒子数反转现象,并提出爱激辐射放大理论,由这个理论所预见的粒子数反转体系对入射电磁场产生受激放大作用的可能性,首先在无线电电子学的微波技术领域内得以实现。1954年,氮分子气体微波量子放大器诞生。微波量子放大器技术的出现和进展。促进人们在光频波段的探索。1957年9月,美国的c.H.Townes第一次提出光频受激辐射放大设想,同每11月,美国的R.G.Gould 独立提出光频受激辐射放大构思并提出证据公证。继而许多人提出了各种激光器 建议.1960年5月」.5日第一台红宝石激光器〔69招A。)由美国人T.H.Maiman研制成功至此,激光技术就以科学史上罕见的高速度向前发展着,激光理论和激光应用也很快开拓。 在理论研究方面.激光技术的出现极大地促进了光辐射理论的发展。激光以前所有各类光源的发光纂本上属于自发辐射机制.光辐射与物质的作用属于弱光与物质的相互作用,其辐射理论属于有关弱光辐射的产生机理,基本性质及其与物质相互作用的理论,经其描述的特点是麦克斯韦方程组中介质电极化强度矢量与辐射场的场强矢量成线性关系,而量子描述的特点是在进行量子力学处理l对.往往只取一级微扰近似。激光的发光机制是基于粒子数反转体系的受激
激光器技术的应用现状及发展趋势讲解
激光器技术的应用现状及发展趋势 摘要:简述了激光精密加工技术及其特点;综述了激光精密加工的应用现状; 探讨了激光精 密加工技术的发展趋势。激光加工技术在机械工业中的广泛应用，促进了激光加工技术向工业化发展。为此，介绍了几种应用较广泛的激光加工技术；重点讨论了激光硬化和激光珩磨技术的应用和发展趋势。摘要由于在光通信光数据存储传感技术医学等领域的广泛应用近几年来光纤激光器发展十分迅速本文简要介绍了光纤激光器的工作原理及特性,并对目前多种光纤激光器作了较为详细的分类;同时介绍了近几年国内外对于光纤激光器的研究方向及其目前的热点是高功率光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器和超短脉冲光纤激光器;最后指出光纤激光器向高功率、多波长、窄线宽发展的趋势. ：结合河北工业大学光机电一体化研究室近几年对激光加工技术研究的初步成果，对激光加工技术的特点，激光加工技术在国内外的应用发展状况，以及激光加工技术的发展趋势进行了简要介绍，同时分析了我国激光加工产业面临的机遇与挑战，并提出了应采取的对策 前言 1 概述 激光加工是20 世纪60 年代初期兴起的一项新技术，此后逐步应用于机械、汽车、航空、电子等行业，尤以机械行业的应用发展速度最快。在机械制造业中的广泛使用又推动了激光加工技术的工业化。20 世纪70 年代，美国进行了两大研究:一是福特汽车公司进行的车身钢板的激光焊接;二是通用汽车公司进行的动力转向变速箱内表面的激光淬火。这两项研究推动了以后的机械制造业中的激光加工技术的发展。到了20 世纪80 年代后期，激光加工的应用实例有所增加,其中增长最迅速的是激光切割、激光焊接和激光淬火。这 3 项技术目前已经发展成熟，应用也很广泛。进入20 世纪90 年代后期，激光珩磨技术的出现又将激光微细加工技术在机械加工中的应用翻开了崭新的一页。激光加工技术之所以得到如此广泛的应用，是因为它与传统加工技术相比具有很多优点：一、是非接触加工，没有机械力； 二、是可以加工高硬度、高熔点、极脆的难加工材料；三、是加工区小，热变形很小，加工质量高；四是与现代数控机床相结合，使激光加工具有加工精度高、可控性好、程序简单、省料及污染少等特点。下面综合介绍应用比较广泛的几种激光加工技术。目前，激光加工技术得到了越来越广泛的应用，具有非常广阔的市场前景，在国民经济和工业发展中发挥着日益重要的作用[1] ． 激光加工的实质是激光将能量传递给被加工材料，被加工材料发生物理或化学变化，从而达到加工的目的．按照激光与被加工工件之间作用机理的不同，可将激光加工分为两类：一类是激光热加工，一类是激光冷加工．激光热加工是指激光作用于加工工件表面所引起的快速热效应的各种加工过程，如激光焊接、激光打孔、激光切割等；激光冷加工是指激光借助高能量高密度光子引发或控制光化学反应的各种加工过程，亦称为激光光化学反应加工，如激光刻蚀、激光掺杂、表面氧化等．激光加工技术应用的领域非常广泛，如机械制造、纺织、医疗器械、汽车、航天航空、电子电器、电站电机、量具刃具、冶金、化工、包装、测量、建筑以及工艺装饰等行业[3]．在发达国家的加工行业中，已经逐步进入了激光加工的时代．日本的激光加工已经占到整个加工业的10%以上；在激光医疗及激光检测技术方面美国处于领先地位，美国也是最早将高功率激光器引入汽车工业的国家；在激光材料加工设备方面，德国走在了世界前列．据统计，全球现在有激光加工站 5 000 多家，主要分布在美国、日本和欧洲．我国的激光加工技术研究虽然与世界先进水平有一定差距，但起步也并不
激光的发展历史与前景
激光的发展历史与前景 ——15物01 15075003 邹萌●激光原理 激光是光与物质的相互作用，实质上，也就是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。 微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态（或者简单地表述为处在某一个能级）上。与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h（h为普朗克常量）。 ●发展历程 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”。 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，LASER （Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的意思是“通过受激发射光扩大”，这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改称“激光”。 激光的原理早在 1917年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到 1960 年激光才被首次成功制造。 1958年，美国科学家肖洛（Schawlow）和汤斯（Townes）发表重要论文，并获得1964年的诺贝尔物理学奖。 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0.6943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，梅曼宣布世界上第一台激光器诞生。 前苏联科学家尼古拉·巴索夫于1960年发明了半导体激光器。 ●应用前景 激光技术是现代科学技术发展的结果，是20世纪与原子能、计算机、半导体齐名的四项重大发明之一。激光一问世，就获得了飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且推动了许多新兴产业的产生。激光能够使人们有效地利用目前所拥有的先进方法和手段，促进生产力的提高。因此，激光技术是当今工业发展的一个重要趋势。 其中，生命和健康科学是一个非常强劲的市场，因为那里会不断出现的新应用，很多都是基于激光的原理。激光不再只局限为一种外科手术工具，它将会更加广
浅论三维激光扫描技术的应用及前景
浅论三维激光扫描技术的应用及前景 【摘要】三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术。作为一项新的数据获取手段，地面三维激光扫描仪可以快速、精确和高效地测量目标的三维影像数据，突破了传统的测量和数据处理方法，赢得了全新的研究和应用领域。本文简单介绍了三维激光扫描技术的工作原理、技术特点、工程应用和发展方向等几方面的状况。 【关键词】三维激光扫描；特点；应用 0 引言 随着科学技术的不断发展，出现了集成多种高新技术的新型测绘仪器—地面三维激光扫描仪，它采用非接触式高速激光测量方式，在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的物体表面的三维坐标、色彩信息和反射强度—点云数据。点云数据经过计算机处理后，结合CAD可快速重构出被测物体的三维模型及线面、体、空间等各种制图数据。这项技术可用于变形监测、工程测量、地形测量、断面和体积测量等领域,具有不需要合作目标、高精度、高密度、高效率、全数字特征等优点。 1 地面三维激光扫描仪测量原理 地面三维激光扫描系统主要有三部分组成，扫描仪、控制器(计算机)和电源供应系统。激光扫描仪本身主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时也集成ＣＣＤ和仪器内部控制和校正等系统。在仪器内，通过一个测量水平角的反射镜和一个测量天顶距的反射镜同步、快速而有序地旋转，将激光脉冲发射体发出的窄束激光脉冲依次扫过被测区域，测距模块测量每个激光脉冲的空间距离，同时扫描控制模块控制和测量每个脉冲激光的水平角和天顶距，最后按空间极坐标原理计算出扫描的激光点在被测物体上的三维坐标。扫描仪的内部有一个固定的空间直角坐标系统。当在一个扫描站上不能测量物体全部而需要在不同位置进行测量时；或者需要将扫描数据转换到特定的工程坐标系中时，都要涉及到坐标转换问题。为此，就需要测量一定数量的公共点，来计算坐标变换参数。为了保证转换精度，公共点一般采用特制的球面标志和平面标志。点云数据以某种内部格式存储，因此用户需要厂家专门的软件来读取和处理，OPTEC的ILRIS-3D软件，Cyrax2500的Cyclone软件、LMS-Z420的3D-RiSCAN软件、MENSI的Realworks 等都是功能强大的点云数据处理软件，他们都具有三维影像点云数据编辑、扫描数据拼接与合并、影像数据点三维空间量测、点云影像可视化、空间数据三维建模、纹理分析处理和数据转换等功能。三维激光扫描流程图如图1所示。