激光毛化原理及特点123讲解
轧辊表面激光毛化技术与装备
果。 这就需要对轧辊的工作辊面进行科学的毛化处
理。
轧辊 毛化处 理技术 有 ： 喷丸 毛化 、 电火 花 毛化 、 激光 毛 化等 【 ” 。六 七 十年 代 的喷 丸毛化 技 术 噪音 高、 粉 尘大 、 功耗 高 、 处 理成 本 较 高 。 且处 理 后轧 辊
无 污染 ， 是 毛化领 域 的重 要发展 方 向 。
１ 、 激光 毛化技 术
激 光 毛化 的最 大特 点 是可 以在融 化 坑 边 缘形
成凸起点 ， 这是因为轧辊表面激光束能量密度相当
大， 以致 熔池 内部挥 发 的气 体 等离 子化并 形成 等 离 子体 ， 等离子 体膨胀 形成 的压 力作 用 于熔 池 内的融 化 金属 ， 使金 属 向四周堆起 ， 同时在 中间产生 凹坑 ， 当脉 冲停 止 时 凹坑周 围堆 起 的熔 化 物 快速 冷 却凝 固形 成 凸缘 。 该 凸缘在 随后 的轧制 过程 中翻印在 钢 带表 面形成 凹坑 。通过 调节 激光 毛化工 艺 参数 ， 如
第２ ６卷 ２ ０ １ ３年第 ４ 期（ 总第 １ ０ ６期 ）
・
重 钢 机 动 能 源
设计与构思 ・
轧辊表面激光毛化技术与装备
肖序 呈 祝 青
（ 重庆钢铁股份公司冷轧薄板厂）
摘 要 毛化设备是冶金行业生产优质冷轧薄板的必备设备 ， 经毛化处理的轧辊将直接 反映到被轧薄板的表 面， 直接影响后续薄板的加工质量。 激光毛化是一种新型毛化技 术， 激光
毛化效果 ， 但 由于加工效率 与电火花毛化技术相 比 还有一定距离 ， 因此激光毛化 目 前主要用于毛化优 质 板材 轧辊 。
激光的产生原理及其特性(精)
受激辐射:处在激发态能级上的原子，若有一个外来光子趋 近它，这原子就可能受了外来光子的“刺激”(或者称 “感应”)，从高能级En向基态Em跃迁而辐射出光子，这 个过程称做受激辐射，受激辐射产生的光子和外来光子有 完全相同的特征，就是它们的频率、位相、振动方向和传 播方向都相同,是特征完全相同的相干光.
激光的亮度高和方向性极好的特点，研究啦激光测距仪， 激光雷达和激光准直仪。 下面这个图就是用激光雷达来测量风速的装置
激光加工．在现代工业中，一些强 度大且熔点商的材料的使用相当普 遍。如果进行打孔或切割，用机械 方 法是很困难的。例如．加工手表中 的钻石轴承．是在比芝麻还要小的 钻石上打孔．要求误差不能超过头 发的l／20，目前使用激光来打孔， 比机械打孔的效率提高100倍。 在加工工业中，高功率的c 激光器可 用于打孔．切割与焊接等．通过微 机控制可以作复杂形状的切割． 而低功率的COz激光器可用于切割 塑料、陶瓷和纺织品等．切后边缘 比较平整，不需进一步处理。
激光通信．又叫做光纤通信．它是刺用比头发还细的玻璃纤 维来传播光信号的．光纤通信的优点是t频带 宽，通信容量大，传输速度快．一根光鲆可同时传送l0”路电 话和l0’套彩电节目．而一根普通导线只能同时通 2—3路电话．目前．应用光奸敖据传输速度为3．4Gblt／s， 而实验室试验光纤的速度已达16Gblt／s．整套大英百 科全书的内窖可在不到一秒的时J可内传送完毕．
澈光武器．叉名死光武器．它的子 弹是光子．速度是3xloIm／s．一旦 瞄准目标，几乎不用多少时间就可 把目标摧毁．激光武器的破坏作用 有两十方面．一是高能激光束的机 械破坏作用．使飞机或卫星的重要 部件穿 孔而损坏，二是激光的光学破坏作 用．凳胃陆军正在发展PL 一s激光 武器，可装到M —l6步枪上．它能 使敲 ^双目失明而丧失战斗力，还能探测 和破坏敲^的光学传感器．据 算， 飞机驾驶员被激光致盲lO-3Os，就 可 导承飞机坠毁．
轧辊激光毛化机床技术分析
轧辊激光毛化机床技术分析轧辊激光毛化机床技术分析Abstract:Introduce the principle of texturing on cold rolling by laser摘要：介绍激光轧辊毛化设备技术分析及原理关键词：激光脉冲分光毛化轧辊冷轧溥板1,激光毛化机床的原理为了改善冷轧薄钢板的板型、深冲性、延伸率和涂镀性能，在冷轧薄板生产工艺中，要求对冷轧工作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特殊（加工）工艺要求的冷轧毛化钢板。
目前轧辊毛化的技术有：喷丸毛化（ＳＢ）、镀铬毛化、电火花毛化（ＥＤＴ）、激光毛化工艺等。
这些工艺除粗糙度的堆积形貌不同外,在形貌结构上可分为两类，即有序排列和无序排列的两种类型。
喷丸毛化（ＳＢ）和电火花毛化（ＥＤＴ）加工后的轧辊表面波峰形貌排列属于无规则分布的粗糙度形貌类型。
大功率CO2激光器输出的连续高能量激光束经计算机控制下的斩光部件转换成脉冲能量，经聚焦后作用到被加工的轧辊表面，高能量的N个脉冲使轧辊表面形成密积排列的凹凸型外观形貌,熔蚀的每个小坑中间下凹，熔流的部分除少量飞溅和形成金属蒸汽外,其熔流物堆积于凹坑周边,凹坑低于轧辊表面，边缘的凸起部份高于轧辊表面约6μm，最高凸起可达8um。
小坑周向间距可控，其范围是0.2-0.3mm。
2激光毛化技术与工艺激光毛化属于可设定形貌分布密度的粗糙度形貌类型。
其特点：激光毛化与同类其它毛化设备作业消耗少，生产费用低，运行介质安全。
运行中无粉尘，无碳化废料,废油等工业污染。
有利于环境保护。
用于冷轧机的工作辊:有利于带钢咬入、纠偏、边浪控制，稳定轧制及板型控制.防止卷材吊运过程中的抽芯，用于罩式炉热处理工艺中防止钢卷粘连。
由于激光毛化辊的形貌特点,粗糙度衰减较喷丸和电火花毛化辊低，使得轧制吨位大幅度提高降低了辊耗，减少轧钢过程中的换辊，提高了生产效率，节约生产成本。
轧辊表面毛化的形貌特征由最初的轧机轧钢生产至成品钢板对钢板的深冲性能、涂妆等工艺性能影响极大。
激光毛化的定义(精)
2、微小凹坑有利于储油，有利于改善润滑条件，减少磨损；
3、凹坑与凸台避免应力集中； 4、熔凝加工产生的压应力能有效改善表层的韧性
小 结
1、激光毛化表面改性是利用脉冲激光与辅助气体在表
面形成凹坑与凸台，提高硬度、改善润滑性能与韧性。属 于激光重熔强化的一种。
作业思考题
1、激光毛化表面改性是怎么定义的？ 2、激光毛化形成凹坑与凸台的目的是什么？
激光毛化表面改性的定义
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
激光毛化表面改性
教学目标 通过本次课程的学习，掌握激光毛化表面改性的定义，了 解激光毛化的原理。
激光毛化的定义
定义：激光毛化是将高能量密度和高重复频率的脉冲激光，按
一定方式编组（采用单脉冲或多脉冲），等间隔作用于工件表 面使之熔化；同时，用具有既定成分、压力和流量的辅助气体， 以一定的入射角吹动熔化物，将其搬迁，并按指定要求堆积到 熔池边缘，形成均匀分布的精细凹坑和凸包结构。
图1 激光毛化表面形貌
激光毛化工作视频
激光毛化过程
激光束使表面局部熔化，形成微小熔池，气体侧吹熔池中的熔 融物，按一定要求堆积到熔池边缘，形成凸台，同时也形成了凹坑。 激光毛化属于激光重熔强
1、激光快速熔凝能高度细化 晶粒，平均晶粒尺寸可小至微米或纳 米量级，甚至达到非晶；
需要了解的激光脱毛原理
需要了解的激光脱毛原理激光脱毛的原理激光脱毛是依据选择性的光热动力学原理，通过合理调节激光波长、能量、脉宽，激光便能穿过皮肤表层到达毛发的根部毛囊，光能被吸收并转化为破坏毛囊组织的热能，从而使毛发失去再生能力，同时又不损伤周边组织，痛感轻微。
激光脱毛利用了激光的“选择性光热效应”，用调解到特定波长的激光穿过表皮，直接照射毛囊。
毛囊、毛干的黑色素选择性地吸收光能，由此产生的热效应使毛囊坏死，毛发便不再生长。
激光脱毛的效果由于毛囊吸热坏死的过程不可逆，因此，激光脱毛能够达到永久脱毛的脱毛效果。
毛发生长周期的影响①因激光对退行期、静止期的毛发无明显作用，只有等这些毛发转入生长期后激光才能起作用，所以激光脱毛需要多次治疗,效果才能明显。
②如某部位毛发处于生长期的比例小，则治疗次数要增多。
反之治疗次数可减少。
③基于不同部位的毛发有不同的生长周期，每次治疗间隔也有差异。
如头部毛发有相对较短的静止期，故间隔时间可短至l月；躯干和四肢毛发静止期相对较长，因此治疗间隔以2月左右为宜。
④如某一部位的毛囊密度过高，则治疗时应适当减小激光能量。
激光脱毛适应对象激光脱毛适用于所有部位深色和浅色的毛发但对白色的毛发无效、全身各部位（上下肢、大小腿、胸部、腹部、发际、面部胡须、比基尼线外）多余的黑色毛发。
电针、药物、电镊、其它仪器脱毛无效或失败者。
激光脱毛的痛感激光脱毛是所有脱毛方法中痛感比较小的一种脱毛方法。
临床多例试验结果表明，大多数患者的感觉只是“被橡皮筋弹到”的感觉。
激光脱毛同时会给皮肤降温，降温的方式和原理有很多，但都是以4摄氏度左右的温度，很多整形医院宣传的冰点脱毛，让你不再痛感，其实都是离0°很远，因为在激光热作用下，几度的接触令人有冰敷的感觉。
请放心，如果操作人员操作熟练的话依然是很安全的。
实在需要无痛的感觉，现在的科技还是达到了无痛感的水平，另外，由于每个人身体状况不同，对疼痛的感觉也不一样。
在激光脱毛之前，会有一个“照射试验”的阶段来确定患者的痛感。
激光毛化原理及特点123讲解
目录1 前言 (1)1.1 概述 (1)1.2 冷轧薄板用途一般冷轧薄板和毛化板的区别 (2)2 激光毛化原理 (4)2.1 激光产生原理 (4)2.2 激光毛化原理 (7)2.2.1 激光毛化轧辊 (7)2.2.2 钢板的毛化 (9)2.3激光毛化的分类 (10)2.3.1 CO2激光毛化系统 (10)2.3.2 YAG激光毛化系统 (11)2.4 激光毛化的主要特点 (12)2.5 不同毛化方法的比较 (13)3 瑞通千里激光设备有限公司生产的YAG激光毛化设备 (15)3.1 LT S-YAG型激光毛化系统主要组成部分 (15)3.2 主要技术参数 (15)3.3 装备主要型号 (16)3.4 生产工艺 (16)3.5 应用范围 (16)3.6 LTS-YAG激光毛化装备的主要特点 (16)3.7 市场前景 (17)激光毛化原理与特点一前言1.1 概述随着国民经济的快速发展，各行各业对金属板带箔的质量要求越来越高，用户希望毛化板能够达到国外新产品的品质。
据权威部门统计：2006年，我国共产钢材44685万吨，与上年同期相比，净增9172万吨，增幅达24.45%。
其中2006年，我国共产冷轧薄板3706万吨。
跟上年同期相比，净增1024万吨，增幅达39.11％。
即冷轧薄板的增幅比钢材增幅高14.66%。
2006年，我国冷轧薄板进口70.24万吨，跟上年同期相比，锐减56.92万吨，减幅为48 .79%。
同样，2006年，我国出口冷轧薄板46.35万吨，跟上年同期相比，猛增29.38万吨，增幅为173.2%。
表明我国冷轧薄板产品饱和的端倪开始出现，下一轮冷轧薄板的市场竞争将白热化。
图1.1 轧辊与冷轧板毛化冷轧薄钢板是由表面经毛化处理的轧辊轧制而成的，钢铁工业轧辊毛化技术发展经了了三个阶段：①六七十年代的喷丸毛化技术（ Shot blasting）,（图1.2）所示,使用硬质砂丸高速喷向辊面实现轧辊表面毛化，从而在轧辊表面砸出密密麻麻的小坑。
冷轧辊激光毛化技术应用研究
图 １ 轧辊表面条纹状色差缺陷
２．２ 轧辊表面亮线缺陷
联系人：陈战锋，工程师，河南．安阳（４５５００４） ，安阳钢铁股份有限公司冷轧公司； 收稿日期：２０１８—３—４
∗
· １０ · 河 南 冶 金 ２０１８ 年第 ３ 期
激光毛化是利用脉冲发生装置，将激光器产生 的连续高能量激光束，分割成高重复频率的脉冲激 光，脉冲激光束聚焦照射在匀速旋转的轧辊表面，形 成若干有序或无序排列的微小熔池，同时辅以一定 成分和压力的气体，沿某角度侧吹熔池中的熔融金 属，使其按要求堆积到熔池边缘。 激光脉冲作用停
止后，熔池熔融金属靠轧辊自身热传导作用迅速冷 却，形成表面硬化的坑边凸台和微坑结构。 与此同 时，激光脉束在滑台的带动下以一定速度匀速沿 轧辊轴向运动，在整个轧辊表面形成若干有序或无 序排列的相变质点（ 毛化坑和坑边凸台） ［２］ 。 ２ 激光毛化缺陷分析 ２．１ 轧辊表面条纹状色差缺陷
∗
陈战锋 琚艳军 李龙飞
（ 安钢钢铁股份有限公司）
摘要 针对冷轧生产中带钢毛化质量问题，开展轧辊激光毛化工艺研究，毛化后采取镀铬工艺，减少或消除了带钢 表面条纹状色差缺陷、亮线缺陷、粗糙度不均匀和过钢量偏低等问题，进而提高轧辊毛化质量、降低轧辊消耗、节约 生产成本，有利于开发冷轧高档次产品。 关键词 激光毛化 轧辊毛化 冷轧辊
０ 前言 为了改善冷轧薄带钢的深冲性能、涂镀性能和
表面质量，在冷轧薄带钢生产工艺中，要求对冷轧工 作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特 殊工艺要求的冷轧毛化钢板。 一般地，汽车用钢和 高档次家电用钢要求 Ｒａ ０．８ μｍ ～ １．２ μｍ，ＲＰｃ 值大 于 ８０，冲压成形过程中，毛化钢板上的致密微小凹 坑可储存润滑剂，改善润滑条件。 毛化钢板表面粗 糙，可以有效增大与涂层之间的接触面积，增强油漆 吸附能力和锌层附着性。 Ｒａ 也是轧机换辊的重要 依据，当 Ｒａ 衰减超过 １５％ 时就需要考 虑 换 辊［１］ 。 平整轧制时，轧辊毛化的表面特征会压印到带钢表面 上，因此提高轧辊毛化质量也就相当于提高成品带钢 的表面质量。 轧辊毛化能够提高轧辊的使用寿命、改 善冷轧生产工艺、提高成品带钢的表面鲜映度和性能 等。 激光轧辊毛化粗糙度压印率一般为 ４０％ ～ ６０％， 结合冷轧薄带钢表面质量要求，研究轧辊毛化工艺参 数，消除轧辊毛化缺陷，提高毛化轧辊使用寿命。 １ 激光毛化工作原理
激光的原理与特点
激光的原理与特点
激光，是指具有高度一致的光波振荡特性的一种光束。
激光的原理是通过三级系统（包括基态、激发态和亚稳态）之间的电磁辐射相互作用而产生的。
具体来说，激光的原理包括光放大、光共振、正反馈等。
激光的特点主要有以下几个方面：
1. 高度的单色性：激光的频率非常纯净，只有极少的频率成分，因此它具有非常高的单色性。
这是由于激光光波是由一个频率极为准确的谐振振荡系统所产生的。
2. 高度的方向性：激光光束具有非常高的方向性，激光光束在传播过程中很少发生散射，能够以非常窄的角度进行定向传播。
这是由于激光的振荡介质是一个长而细的谐振腔。
3. 高度的相干性：激光光束具有非常高的相干性，所有的光波的振幅和相位都高度一致。
这是由于激光光波是由许多同样频率和相位的原子或分子发射的。
4. 高度的能量密度：激光光束具有非常高的能量密度，能够集中大量的能量在一个很小的空间范围内。
由于激光的强度非常大，因此它可以用来进行高精度的切割、焊接等工业加工。
总之，激光作为一种特殊的光线，具有高度的单色性、方向性、相干性和能量密度，这些特点使得激光被广泛应用于科学、医学、工业等多个领域。
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目录1 前言 (1)1.1 概述 (1)1.2 冷轧薄板用途一般冷轧薄板和毛化板的区别 (2)2 激光毛化原理 (4)2.1 激光产生原理 (4)2.2 激光毛化原理 (7)2.2.1 激光毛化轧辊 (7)2.2.2 钢板的毛化 (9)2.3激光毛化的分类 (10)2.3.1 CO2激光毛化系统 (10)2.3.2 YAG激光毛化系统 (11)2.4 激光毛化的主要特点 (12)2.5 不同毛化方法的比较 (13)3 瑞通千里激光设备有限公司生产的YAG激光毛化设备 (15)3.1 LT S-YAG型激光毛化系统主要组成部分 (15)3.2 主要技术参数 (15)3.3 装备主要型号 (16)3.4 生产工艺 (16)3.5 应用范围 (16)3.6 LTS-YAG激光毛化装备的主要特点 (16)3.7 市场前景 (17)激光毛化原理与特点一前言1.1 概述随着国民经济的快速发展，各行各业对金属板带箔的质量要求越来越高，用户希望毛化板能够达到国外新产品的品质。
据权威部门统计：2006年，我国共产钢材44685万吨，与上年同期相比，净增9172万吨，增幅达24.45%。
其中2006年，我国共产冷轧薄板3706万吨。
跟上年同期相比，净增1024万吨，增幅达39.11％。
即冷轧薄板的增幅比钢材增幅高14.66%。
2006年，我国冷轧薄板进口70.24万吨，跟上年同期相比，锐减56.92万吨，减幅为48 .79%。
同样，2006年，我国出口冷轧薄板46.35万吨，跟上年同期相比，猛增29.38万吨，增幅为173.2%。
表明我国冷轧薄板产品饱和的端倪开始出现，下一轮冷轧薄板的市场竞争将白热化。
图1.1 轧辊与冷轧板毛化冷轧薄钢板是由表面经毛化处理的轧辊轧制而成的，钢铁工业轧辊毛化技术发展经了了三个阶段：①六七十年代的喷丸毛化技术（ Shot blasting）,（图1.2）所示,使用硬质砂丸高速喷向辊面实现轧辊表面毛化，从而在轧辊表面砸出密密麻麻的小坑。
但这种毛化工艺高噪音、大粉尘和高功耗。
而且具有轧辊表面区域硬度、喷丸尺寸和冲击速率以及冲击角的随机性、不均匀性、难以控制和重复性不好等缺陷，加之处理成本较高，目前已经在发达国家中被激光毛化技术和电火花毛化技术所取代。
②七八十年代电火花毛化技术（Electron-discharge texturing）,（图1.3）所示，基本原理是将轧辊和石墨电极浸放在绝缘油中，轧辊旋转过程中，石墨电极与轧辊之间施加脉冲电压，在一定条件下，电极与轧辊间发生击穿放电现象，放电产生的正负离子在电场的加速作用下分别轰击轧辊表面和电极表面，脉冲轰击能量使轧辊局部温度超过其熔点，造成轧辊表面局部熔化或气化。
脉冲间隙，无放电现象发生，原先脉冲放电期间产生的金属液滴会在从熔坑溅出到绝缘油过程中冷凝，造成轧辊表面形成一系列凹坑。
大多数钢企只是认为其形貌的均匀性、保持性比喷丸毛化好。
但此种工艺存在着轧辊使用寿命短、设备维修率高、耗电量大、维修不方便和油污染严重等问题③近期才诞生的激光毛化技术（laser texturing）,采用高能量密度、高重复频率的脉冲激光在冷轧辊表面按预定形貌和几何分布进行熔凝造形，再使用毛化轧辊轧制出高品质的冷轧薄板。
激光毛化与喷丸毛化和电火花毛化相比，优点有：轧辊硬度高，延长使用寿命，可提高12.5%以上，如昆钢冷轧厂的试用表明：以往未经过毛化处理的平整机工作辊平均换辊周期为200顿/对，经激光毛化处理后，使用周期可达600顿/对；轧辊表面粗糙度均匀、可控，能明显改善毛化板深冲性能和涂镀性能；激光毛化过程中无噪声、无污染。
图1.3 电火花毛化原理图1.轧辊2.电解液3.电极4.毛化头5.高压电火6.低压电火7.选择电流8.机械脉冲图1.2机械喷丸激光毛化在国际毛化领域具有前瞻性和市场前景，国家对这项技术高度重视，早就纳入了“八五”时期重点攻关课题。
90年代，我国工业、科研及高校分别采用带有机械调制器的大功率Co2激光设备及带有调Q开关的大功率YAG激光设备，对轧辊进行表面毛化处理，取得了良好效果。
但激光毛化设备还远没有达到市场化，部分原因是宣传的力度不够，厂商没有深入和足够的了解激光毛化相比于传统毛化工艺的优劣。
目前激光毛化已成功应用于我国各类冷轧薄板、精密带钢和特殊带钢的生产，国内使用激光毛化设备的有宝钢、武钢、昆钢、济钢等大型钢厂，随着激光毛化市场的成熟，越来越多的中、小型钢厂将采用激光毛化这一新的工艺。
在冷轧板竞争如此激烈的今天，激光毛化也为很多冷轧薄板厂商指明了活路。
主要有两条依据，一是目前世界上激光毛化板的质量最好。
美国一批冷轧钢板公司的资深专家，对下个世纪的冷轧薄板的质量档次提出了划分的标准。
他们认为：一类产品是激光毛化板，二类产品是电火花毛化板；三类产品是其他类别的板。
这个标准的正确性，已经得到武钢、昆钢、济钢和唐山建龙的证实。
广大客户也纷纷认为，激光毛化板在包括涂镀性能、深冲性能在内的质量明显优于电火花毛化板的质量。
依据之二是目前世界上激光毛化板的成本最低, 激光毛化工艺与电火花毛化工艺相比，设备价格以及运行费用都要低得多，每对轧辊的过钢量增加一倍，降低了轧辊消耗量。
因此，采用激光毛化冷轧薄板可为企业降低成本，提升利润空间。
1.2 冷轧薄板用途？一般冷轧薄板和毛化板的区别？冷轧板与热轧板是相对应的，它们之间的区别不在冶炼过程，而是在于轧钢温度，或者说轧钢终止温度。
终轧温度低于钢材再结晶温度就成为冷轧钢板。
热轧容易轧制，轧钢效率高，但热轧条件下钢材易氧化，产品表面是黑灰暗淡的。
冷轧过程为了消除加工硬化要进行中间退火，所以成本高，但冷轧钢板表面光亮，质量好，尺寸精度高，可以直接用来加工成品。
冷轧板带用途很广，如汽车制造、电气产品、机车车辆、航空、精密仪表、食品罐头等。
具有特殊毛化表面形貌的冷轧薄钢板在制造业中有着广泛的应用。
在冲压成形过程中，毛化钢板上的致密微小凹坑可储存润滑剂，改善润滑条件；同时毛化表面使涂料和钢板表面的接触面积增大，增强了对油漆的吸附能力。
毛化冷轧钢板附加价值极高。
二激光毛化原理2.1 激光产生原理了解物质的结构，与及光的辐射和吸收的原理：图2.1 碳原子示意图物质由原子组成。
图2.1是一个碳原子的示意图。
原子的中心是原子核，原子的外围布满着带负电的电子，绕着原子核运动。
有趣的是，电子在原子中的能量并不是任意的。
这些电子会处于一些固定的「能阶」，不同的能阶对应于不同的电子能量。
为了简单起见，我们可以如图一所示，把这些能阶想象成一些绕着原子核的轨道，距离原子核越远的轨道能量越高。
此外，不同轨道最多可容纳的电子数目也不同，例如最低的轨道 (也是最近原子核的轨道最多只可容纳 2 个电子，较高的轨道则可容纳 8 个电子等等。
这样的模型足以帮助我们说明激光的基本原理。
电子可以透过吸收或释放能量从一个能阶跃迁至另一个能阶。
例如当电子吸收了一个光子时，它便可能从一个较低的能阶跃迁至一个较高的能阶 (图二 a。
同样地，一个位于高能阶的电子也会透过发射一个光子而跃迁至较低的能阶 (图二b。
在这些过程中，电子吸收或释放的光子能量总是与这两能阶的能量差相等。
由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色。
图2.2 原子内电子的跃迁过程当原子内所有电子处于可能的最低能阶时，整个原子的能量最低，我们称原子处于基态。
图一显示了碳原子处于基态时电子的排列状况。
当一个或多个电子处于较高的能阶时，我们称原子处于受激态。
前面说过，电子可透过吸收或释放在能阶之间跃迁。
跃迁又可分为三种形式﹕1.自发吸收 - 电子透过吸收光子从低能阶跃迁到高能阶 (图2.2 a。
2.自发辐射 - 电子自发地透过释放光子从高能阶跃迁到较低能阶 (图2.2 b。
3.受激辐射 - 光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。
入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能阶的能量差。
一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子 (图2.2 c。
图2.3 红宝石激光的示意图激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的。
图2.3显示红宝石激光的原理。
它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组成。
激光介质是红宝石晶体，当中有微量的铬原子。
在开始时，闪光灯发出的光射入激光介质，使激光介质中的铬原子受到激发，最外层的电子跃迁到受激态。
此时，有些电子会透过释放光子，回到较低的能阶。
而释放出的光子会被设于激光介质两端的镜子来回反射，诱发更多的电子进行受激辐射，使激光的强度增加。
设在两端的其中一面镜子会把全部光子反射，另一面镜子则会把大部分光子反射，并让其余小部分光子穿过﹔而穿过镜子的光子就构成我们所见的激光。
图2.4 粒子数反转的状态产生激光还有一个巧妙之处，就是要实现所谓粒子数反转的状态。
以红宝石激光为例 (图2.4，原子首先吸收能量，跃迁至受激态。
原子处于受激态的时间非常短，它便会落到一个称为亚稳态的中间状态。
原子停留在亚稳态的时间很长。
电子长时间留在亚稳态，导致在亚稳态的原子数目多于在基态的原子数目，此现象称为粒子数反转。
粒子数反转是产生激光的关键，因为它使透过受激辐射由亚稳态回到基态的原子，比透过自发吸收由基态跃迁至亚稳态的原子为多，从而保证了介质内的光子可以增多，以输出激光图2.5 普通灯光与激光的比较激光透过受激辐射产生，有以下三大特性 (图2.5﹕1.激光是单色的，在整个产生的机制中，只会产生一种波长的光。
这与普通的光不同，例如阳光和灯光都是由多种波长的光合成的，接近白光。
2.激光是相干的，所有光子都有相同的相，相同的偏振，它们迭加起来便产生很大的强度。
而在日常生活中所见的光，它们的相和偏振是随机的，相对于激光，这些光就弱得多了。
3.激光的光束很狭窄，并且十分集中，所以有很强的威力。
相反，灯光分散向各个方向转播，所以强度很低。
2.2 激光毛化的原理激光的毛化包括轧辊的毛化和钢板（带）的毛化2.2.1 激光毛化轧辊: 用高能量密度（104－106w/cm2）、高重复频率（每秒数千次至上万次）的脉冲激光束聚焦照射到轧辊表面，轧辊表面作旋转运动，形成若干微小熔池，辅以一定成分和压力的气体沿一定角度侧吹熔池中的熔融物，使其按一定要求堆积到熔池边缘，当光脉冲移开工作点后，微坑熔融物靠轧辊自身热传导作用迅速冷却，形成具有一定形貌的表面硬化的微坑和坑边凸台结构。
同时，激光脉冲束以一定速度沿轧辊轴向作匀速运动，速度的快慢可调，在整个辊面形成相变刚性质点（毛化坑和坑边凸台）。
（如图2.6-2.8）图2.6：co 激光毛化微坑和坑边凸台图2.7：轧辊面上的微坑和硬质点图2.8：激光毛化辊面放大图（×80）微凸体激光毛化形貌形成的机理分析目前，激光毛化轧辊表面主要为“火山口”形貌，（如图2.9所示）图2.9 YAG激光毛化微凸台形貌实践证明该种形貌轧制的钢板表面形貌得到很大提高。