激光在工业中的应用
激光加工技术的应用及未来发展趋势
激光加工技术的应用及未来发展趋势激光加工技术是目前应用最广泛的高精度、高效率加工技术之一，在诸多领域发挥着重要的作用。
本文将从激光加工技术的应用、现状及未来发展趋势等方面展开分析讨论。
一、激光加工技术的应用激光加工技术的应用范围非常广泛，主要涵盖以下几个方面：1. 材料切割。
激光切割技术被广泛应用于金属、非金属材料的加工中，如通过对金属板材进行激光切割，可以高效地完成各种金属零件的制作。
2. 焊接。
激光焊接技术被广泛应用于汽车、机械、电子、航空等诸多领域，可以完成各种材料的高精度焊接，提高了产品的质量和生产效率。
3. 雕刻。
激光雕刻技术是目前应用最广泛的激光加工技术之一，被广泛应用于玉石、皮革、木材、彩金等材料的加工。
4. 理疗医疗。
激光技术在医疗领域应用的最为广泛的领域是激光治疗、激光手术、激光检测等。
二、激光加工技术的现状当前，激光加工技术已经成为了高精度、高效率的加工方法之一。
随着工业加工需求的不断增长，激光加工技术的应用范围也在不断扩大，其应用领域和发展方向也更加多样化。
目前，激光加工技术在中国的应用也非常广泛，尤其在汽车、航空、机械、电子、建筑等领域，激光加工技术的应用已经成为一种趋势。
虽然激光加工技术已经有了广泛的应用，但目前激光加工技术面临的问题也不容忽视。
例如，激光加工过程中的废气处理和粉尘处理问题、激光加工机器的成本昂贵等问题。
三、激光加工技术的未来发展趋势随着科技的不断进步，激光加工技术的应用前景也越来越广阔。
未来，激光加工技术的应用领域还将不断拓展，同时优化激光加工设备也将成为厂家竞争的重点。
未来激光加工技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 优化设备、成本更低。
未来的激光加工机将更加高效、便捷，操作起来更加人性化。
同时，通过技术革新和成本的降低，未来激光加工设备的成本会不断被压缩，这对于提高激光加工技术的普及和应用来说非常重要。
2. 更加精细化和智能化。
未来激光加工技术将更加智能化，加工精度将得到更大的提高。
激光成像技术在工业检测中的应用
激光成像技术在工业检测中的应用激光成像技术，这玩意儿听起来是不是特别高大上？但其实它在咱们的工业检测里可是发挥着大作用呢！我先给您讲讲我之前去一家工厂参观的事儿。
那是一家生产汽车零部件的工厂，我在里面溜达的时候，看到工人们正对着一堆零件发愁。
原来，他们要检测零件表面有没有细微的划痕和缺陷，靠肉眼看，那可真是太难了，又累眼睛又容易出错。
这时候，激光成像技术就派上用场啦！它就像是一个超级厉害的“眼睛”，能把零件的每一个细节都看得清清楚楚。
激光成像技术到底是怎么工作的呢？简单来说，就是通过发射激光束，然后捕捉反射回来的光，再经过一系列复杂的处理和分析，最后形成清晰的图像。
这图像可不得了，小到微米级别的缺陷都能给您找出来。
比如说在检测金属零件的时候，激光成像能迅速发现表面的微小裂缝。
这些裂缝要是不及时发现，装到车上那可就危险啦。
还有那些塑料制品，激光成像能检测出是否有不均匀的厚度，保证产品的质量稳定。
而且啊，激光成像技术速度还特别快。
您想想，如果检测一个零件要花老半天时间，那工厂的生产效率得多低呀。
但有了激光成像，一瞬间就能完成检测，大大提高了生产线上的速度。
另外，它的精度也是让人惊叹。
传统的检测方法可能会因为环境因素或者人为因素出现误差，但是激光成像技术几乎不会。
不管是在明亮的车间还是昏暗的角落，它都能稳定发挥，给出准确的检测结果。
在电子行业里，激光成像技术也是大显身手。
比如说检测电路板，它能找出那些细微的线路断路或者短路，确保每一块电路板都能正常工作。
还有手机屏幕，激光成像可以检测出有没有亮点、暗点，让咱们买到的手机屏幕都是完美无瑕的。
再说说食品行业，您可能想不到吧？激光成像能检测食品包装是否密封完好，有没有破损的地方，保证咱们吃进嘴里的东西都是安全的。
总之，激光成像技术在工业检测中的应用那真是广泛又重要。
就像我参观的那家工厂，如果没有激光成像技术帮忙，那些工人还得在一堆零件里瞪大眼睛找缺陷，又累又容易出错。
激光的应用
激光的应用
激光在现代工业、医疗、通讯、安防等领域有着广泛的应用。
下面就来介绍一下激光
的应用。
1、工业加工
激光在材料加工领域有着广泛的应用，例如切割、钻孔、焊接、表面处理等。
利用激
光的高能量密度、高精度和高速度的特点，可以实现高效的加工方式，从而提高了生产效率。
同时，激光加工还可以避免机械加工的振动和磨损，减少加工失误，因此被广泛应用
于轻工、机械、电子、汽车等领域。
2、医疗设备
激光在医疗设备方面有着重要的应用，例如激光治疗、激光手术、激光照射等。
目前，激光在医学领域的应用主要涉及眼科、皮肤科、牙科、妇科等方面。
比如激光近视手术可
以有效地纠正近视，激光去皱可以有效地消除皮肤细纹和皱纹等。
由于激光具有创伤小、
恢复快等优点，因此成为医疗行业中的一种重要手术工具。
3、通讯
激光在通讯领域也有着广泛的应用，尤其是在光通讯方面。
与传统的电缆传输相比，
光纤传输可以实现更高的速度和更远的距离。
而激光则是驱动光纤传输的关键。
激光的高
频率、高精度和高带宽，使得它可以实现数据传输中的高速、高质量和高可靠性。
因此，
激光已经成为了现代通讯中不可或缺的一部分。
4、安防监控
激光在安防监控领域也有着广泛的应用，例如激光雷达、激光测距仪等。
利用激光的
特点，可以在较长的距离范围内实现精确的距离测量和三维成像，从而帮助监控系统进行
准确的目标跟踪和识别。
此外，激光还可以被用于红外夜视和热成像等技术中，使得监控
范围更加广泛和准确。
激光切割的用途
激光切割的用途
激光切割是一种使用高能激光束来切割材料的技术。
它具有精度高、速度快、操作灵活等优点，因此在各种领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的激光切割的用途：
1. 工业制造：激光切割广泛应用于工业制造领域，用于切割金属、塑料、木材等各种材料。
它可以实现高精度的切割，制作出复杂形状的零件和部件。
2. 汽车制造：激光切割被广泛用于汽车制造业，用于切割车身板材、车身零部件等。
它可以实现快速、精准的切割，提高制造效率和质量。
3. 电子设备制造：激光切割可用于切割和加工电子设备中的电路板、导线、微细结构等。
它可以实现细小尺寸和复杂形状的切割，适用于微电子制造领域。
4. 精密加工：激光切割可以用于精密加工各种材料，如珠宝、眼镜、手表、医疗器械等。
它可以实现高精度的切割和雕刻，制作出精美而细致的产品。
5. 纺织品行业：激光切割在纺织行业中的应用越来越广泛。
它可以用于切割和雕刻各种纺织品，如服装、鞋帽、家居用品等。
激光切割具有非接触性的特点，避免了材料的损坏和变形。
以上仅列举了一些常见的激光切割应用领域，随着激光技术的不断发展，其应用范围还在不断扩大和深化。
激光在工业加工领域中的应用
激光在工业加工领域中的应用激光作为一种重要的光学技术，在工业加工领域中得到了广泛的应用。
激光具有高能量、高光束质量、高单色性等优点，可以对各种材料进行切割、焊接、打孔等各种精密加工工艺，因此被誉为工业制造的“利剑”。
一、激光技术在工业加工中的应用1. 激光切割技术激光切割技术是利用激光在被切割材料表面产生高温和压力，使材料熔化、汽化并产生裂纹，从而实现对材料的分离。
这种加工方法适用于多种材料，如金属、非金属、塑料、木材等。
激光切割工艺具有精度高、速度快、效率高、加工深度可控等优点，被广泛应用于汽车制造、航空航天、机床制造等工业领域。
2. 激光焊接技术激光焊接技术是利用激光对被焊接材料进行高能量聚焦，将材料表面熔化并产生反应，从而实现材料的粘结。
激光焊接技术适用于各种金属、合金、非金属等材料的焊接。
激光焊接工艺具有高效率、低热影响区、焊接质量高等优点，被广泛应用于汽车制造、机器人制造、电子器件制造等领域。
3. 激光打孔技术激光打孔技术是利用激光在材料表面产生高热和气体压力，使材料表面产生熔融和汽化，从而实现对材料进行小孔的加工。
激光打孔工艺具有精度高、加工速度快、钻孔质量好等优点，被广泛应用于汽车零部件制造、航空航天制造、电子设备制造等工业领域。
4. 激光雕刻技术激光雕刻技术是利用激光在特定材料表面进行局部加热，使其表面产生不同的化学和物理变化，从而形成图案、字母和图像等效果。
激光雕刻工艺具有精度高、加工速度快、制作效果好等优点，被广泛应用于工艺品、礼品、家居装饰等领域。
二、激光技术在未来的应用前景随着先进制造技术的不断发展，激光技术在工业加工领域中的应用前景越来越广阔。
未来，激光技术将成为更多行业的突破口，其应用领域也将更加广泛。
以下是激光技术在未来的应用前景：1. 3D打印技术近年来，3D打印技术在制造业中得到了广泛应用，而激光技术作为其核心技术之一，必将继续发挥重要作用。
基于激光精确加工能力的3D打印机，可以根据客户需求快速生产出所需物品，满足复杂零部件的加工需求。
激光加工技术与应用
激光加工技术与应用激光加工技术及其应用激光是一种高能量、单色性好、束斑小的束流。
随着工业技术的不断发展，激光技术已经成为了重要的工业加工手段之一。
激光加工技术具有高效、高精度、环保等特点，在自动化生产、高精度制造等领域得到了广泛的应用。
激光加工技术包括了激光切割、激光焊接、激光打标、激光钻、激光清洗等多个领域。
先说激光切割。
激光切割技术是指利用激光束的热效应，使材料受照射的部分被加热到熔点以上，然后通过气流和能量热流将物质从材料上切割下来。
这种技术通常被用来切割金属板材、木材、塑料、有机玻璃等薄板材料。
与传统机械切割工艺相比，激光切割无需预热，不会影响材料的物理性质，切割孔洞精度高，速度快，效果好。
接下来是激光焊接。
激光焊接是利用激光束的高能量和辐射浓度，对焊接材料进行局部加热，使其达到熔点以上，然后通过材料自身表面张力和混合流动，实现精密的、快速的焊接。
激光焊接可用于金属材料、塑料、玻璃等的物理性质实现精密焊接。
然后是激光打标。
激光打标是指利用激光束的热效应，对材料表面进行精密打印。
常见的应用有刻字印章、图案、条码等。
与传统打标技术相比，激光打标不会造成材料表面的磨损或者变形，具有非常高的效率和精度。
其它还有激光钻和激光清洗，主要应用于工业成品数字加工和机器清洗领域。
总结一下，激光加工技术的应用范围非常广泛，从商业到工业，从纺织到医疗，每个领域都可以找到相应的应用。
而且随着科学技术的不断进步，激光加工技术也越来越多元化、智能化，让我们期待更多激光加工技术的推出，更广泛的应用于我们生活和工作中。
激光在材料加工中的应用
激光在材料加工中的应用随着科学技术的不断进步和发展，激光逐渐成为了材料加工领域中不可或缺的工具。
激光具有高度的聚焦性和能量浓度，可以对材料进行高精度的加工，广泛应用于切割、焊接、打孔和表面处理等领域。
本文将分别从激光切割、激光焊接、激光打孔和激光表面处理四个方面，探讨激光在材料加工中的应用。
一、激光切割激光切割是激光在材料加工中最为常见的应用之一。
激光切割通过激光束的高能量浓度将材料局部加热至沸腾或熔化状态，然后利用气体喷射将融化的部分吹掉，以实现切割的目的。
激光切割具有高效、精确和灵活性强的特点，可以对金属、塑料和木材等材料进行切割。
在工业生产中，激光切割广泛应用于汽车、航空航天和电子产品等领域，为生产提供了高效的解决方案。
二、激光焊接激光焊接是利用激光束的高能量浓度将材料的表面加热至熔化状态，然后通过固态相互扩散实现焊接的过程。
与传统的焊接方法相比，激光焊接具有焊缝狭窄、热影响区小和焊接速度快等优势。
激光焊接广泛应用于汽车、船舶和航空航天等领域，提高了焊接质量和生产效率。
三、激光打孔激光打孔是利用激光束的高能量浓度将材料的局部加热至融化状态，然后通过气体喷射将融化的部分吹掉，形成孔洞的过程。
激光打孔具有速度快、孔洞质量好和适用于多种材料等特点。
激光打孔广泛应用于电子元件、纺织品和皮革制品等领域，满足了不同领域对精细加工的需求。
四、激光表面处理激光表面处理是利用激光束的高能量浓度对材料表面进行改性的过程。
激光表面处理可以通过激光熔化和激光热喷涂等方法，改善材料的表面硬度、耐磨性和腐蚀性能。
激光表面处理广泛应用于汽车零部件、模具和塑料制品等领域，提高了产品的质量和寿命。
综上所述，激光在材料加工中具有重要的应用价值。
激光切割、激光焊接、激光打孔和激光表面处理等技术的发展，为材料加工提供了高效、精确和灵活的工具。
未来随着激光技术的不断突破和创新，相信激光在材料加工中的应用将进一步拓宽，为各个领域的生产和发展提供更多的可能性。
激光技术在医疗与工业中的应用
激光技术在医疗与工业中的应用随着科技的不断发展，激光技术在医疗和工业中的应用逐渐得到了广泛的认可和使用。
激光技术是一种高能量、高功率、高稳定性的能量源，通过其产生的光束对物质进行加工和检测。
在医疗领域，激光技术既有治疗作用，也有检测作用，在工业领域中，激光技术可以进行材料的加工和检测，现在我们一起来看它在医疗和工业领域中的应用。
一、激光技术在医疗领域的应用1.激光手术激光手术主要是利用激光光束所带有的高能量和精度，对于手术区域进行加热、切割以及凝固等操作。
这种手术方式具有减小对患者损伤的优势，比如说在神经系统手术，激光手术可以避免手术过程中对神经的损害，减少并发症的发生。
2.激光疗法激光疗法的原理是利用激光光束的高能量直接入侵进瘤体内，将瘤体的局部组织高温烧灼、破坏，达到肿瘤的治疗和摧毁的效果。
这种方法对于肿瘤的早期治疗效果非常好，副作用低，并且可以减少肿瘤的复发。
3.激光美容激光美容是一种非手术性的疗法，其原理是利用激光光束直接针对皮肤的表面进行作用，可以达到去除毛发、去皱、美白和消除痘印等作用，同时也可以促进雌激素的合成，让皮肤更加健康。
二、激光技术在工业领域的应用1.激光切割激光切割是通过激光光束对于材料进行快速高精度的加工。
激光切割主要应用在金属材料、木板、石材等高密度材料的加工中。
这种加工方式可以减少加工时间，提高加工效率和减少工艺流程。
而且对于材料有很高的质量要求，激光切割是一种没有接触的材料加工方式，可以保证材料的质量和完整性。
2.激光打标激光打标是一种高精度的工艺检测方式，主要是通过激光光束把所需要的文字、图案、条形码等打印在产品表面，进而实现产品追溯、防伪、溯源等作用。
激光打标的加工时可以避免铝制品划痕、污损，保证产品的质量和美观性。
3.激光焊接激光焊接是一种高能量的焊接方式，主要是将材料加热至高温时，通过激光光束进行焊接。
这是一种常规焊接技术的替代品，它可以实现无接触、高效率、高精度、高质量的加工效果。
激光技术在制造工业中的应用
激光技术在制造工业中的应用在当今的制造工业领域，激光技术正以其独特的优势发挥着日益重要的作用。
从汽车制造到电子设备生产，从航空航天到医疗器械，激光技术的应用几乎无处不在，为提高生产效率、提升产品质量以及实现创新设计提供了强大的支持。
激光切割是激光技术在制造工业中最常见的应用之一。
它利用高能量密度的激光束照射到被切割材料的表面，瞬间使其局部熔化、汽化，并通过高压气体将熔化或汽化的物质吹走，从而实现材料的分离。
与传统的切割方法相比，激光切割具有极高的精度和速度。
无论是金属薄板还是厚板，激光切割都能轻松应对，切口光滑平整，几乎无需后续加工。
在汽车制造中，激光切割常用于车身零部件的加工，能够精确地切割出各种复杂形状的零件，大大提高了汽车的装配精度和整体质量。
在电子设备制造中，激光切割可以对印刷电路板进行精细加工，确保线路的准确性和完整性。
激光焊接是另一个重要的应用领域。
激光焊接通过将激光束聚焦在焊接部位，使材料瞬间达到熔点并融合在一起。
它具有焊缝窄、热影响区小、焊接强度高等优点。
在汽车制造中，激光焊接被广泛应用于车身结构的连接，不仅提高了车身的强度和安全性，还减少了焊接变形。
在航空航天领域，激光焊接用于飞机发动机零部件的制造，能够满足高强度、高精度的焊接要求。
此外，激光焊接在医疗器械、珠宝制造等行业也有着广泛的应用。
激光打标是一种非接触式的标记方法，通过激光束在材料表面留下永久性的标记。
它可以实现高精度、高清晰度的标记效果，无论是文字、图案还是二维码，都能清晰准确地呈现。
在电子元器件制造中，激光打标用于标记产品的型号、规格等信息，便于识别和追溯。
在食品和药品包装上，激光打标可以标记生产日期、保质期等重要信息，具有防伪、环保等优点。
激光打孔也是激光技术的一项重要应用。
它能够在各种材料上加工出微小而精确的孔洞，广泛应用于航空航天、医疗器械、化纤等领域。
例如，在航空发动机的叶片上加工冷却孔，在化纤喷丝板上加工微孔，都需要高精度的激光打孔技术。
激光技术在工程中的应用
激光技术在工程中的应用激光技术是一种高科技新技术，广泛应用于各个领域中。
在工程应用领域，激光技术也发挥了巨大的作用。
本文将详细介绍激光技术在工程中的应用。
一、激光技术的原理激光技术是一种利用激光器束聚成的高强度、单色和相干性光束进行加工的技术，其原理是通过激光器外界施加电磁波，使重元素原子和分子产生跃迁发射出激光光子，进而产生光强，从而实现激光加工。
二、激光技术在工程中的应用1. 激光切割激光切割是利用激光束照射在工件上，将工件局部的金属加热融化，进而实现切割的过程。
激光切割的主要优点是效率高、精确度高、切口平整，不易变形，适用于各种材料的切割加工，因此在工程领域中应用非常广泛。
2. 激光焊接激光焊接是利用激光器聚焦一束高强度的激光光束进行加热，从而使工件表面产生融化和凝固的过程。
激光焊接一般应用于材料的高精密度焊接，如集成电路板、汽车零配件等。
激光焊接具有焊接速度快、精度高、焊接接头质量好等优点，其应用更加广泛。
3. 激光打标激光打标是利用激光束通过光路系统进行驱动，实现在工件表面刻画各种文字、图形等痕迹的过程。
激光打标广泛应用于钟表、首饰、机电、塑胶等行业，主要是因为其打标速度快、精度高、不易磨损、图案清晰明了等特点。
4. 激光测量激光测量是利用激光束进行测量和检测的过程。
激光测量主要包括三角测量、光栅测量、轮廓测量等多种方法和技术，应用于生产过程控制、质量检测等方面。
激光测量具有测量精度高、速度快等优点，是工程领域中常用的一种测量方法。
5. 激光雷达激光雷达一般应用于测量物体的距离、速度等等。
激光雷达是利用由激光器发出的光束，通过物体后，利用穿过物体后反射回激光器的激光束来判断物体的位置和速度等信息。
由于激光雷达具有高分辨率、较长的测量距离和监测范围大等特点，因此在工程领域中应用非常广泛。
三、激光技术在工程中的前景未来，激光技术在工程领域将会发展得更加广泛和深入。
随着科技的不断进步，激光技术将会越来越完善。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
激励装置——能使激活介质发生粒子数反转分布的 能源
光激励： 用脉冲光源来照射工作介质（闪光灯、LD）； 电激励： 用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质 原子； 化学激励：应用化学反应方法； 热激励： 超音速绝热膨胀法； 注入式激励：采用向半导体物质注入大电流的方法。
晶体腔：工作物质，谐振腔，激发源
工作物质：使受激辐射成为介质中的主导过程，必要条件是在介质 中造成离子数反转分布，即使介质激活。 谐振腔：加强介质中的受激辐射，通常由两块与工作介质轴线垂直 的平面或凹球面反射镜构成。工作介质实现了粒子数反转后就能产 生光放大。谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先 的放大，把其它频率和方向的光加以抑制。 激发源：要是工作物质成为激活态，需要外界激励作用。
目录
研究背景 激光和材料相互作用的理论推导 激光切割技术 激光表面处理技术 现状与发展方向 附录
研究背景
能量源的激光束可以聚焦成很 小的一个光斑，无需直接接触，即 可与材料发生相互作用。 激光加热使半导体材料升温,发 生热扩散、热膨胀和热应变,并可能 使半导体材料发生烧蚀。如果辐照 半导体材料的激光能量足够强,材料 表面层局部区域会发生熔融和气化, 导致半导体材料将可能改变或者失 去原有功能。涉及光学、热物理、 连续介质力学和材料学等多方面的 内容。对于工业加工应用有着深刻 的指导意义 热处理 激光雕刻 激光 激光钻孔 激光表面处理
三、半无限大物质模型求解
若激光照射材料时．激光光斑约尺寸大于激光脉冲作用时间 内热量的传播深度，则可以近似地按一维热传导问题处理，并可 把材料视为被均匀加热的半无限大物体。这时热传导方程为 ������ ������T 1 ������T − =0 ������z ������z αt ������t 设作用于靶材表面的激光功率密度在时间上恒定不变，且空 间分布均匀。即 0, t<0 PS (t） = PS , t≥0
激光原理简介
• 激光产生原理 • 激光在产生过程中的三种状态 • 粒子数反转 • 晶体腔：工作物质，谐振腔，激发源 • 激光器结构
激光产生理论介绍
激光在产生过程中始终伴随着以下三种状态： 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，吸收了 能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。
自发辐射光子
受激辐射（激光）: 当频率为=ν（E2-E1）/h的光子入射时，会引发粒子以 一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、 相位、偏振态以及传播方向都相同的光子。
E2
E1
入射光子
E2
E1 受激辐射跃迁
受激辐射光子
入射光子
粒子数反转
要想使受激辐射占优势，必须使处在高能级E2的粒子数大于处在低能级E1 的粒子数，这种分布正好与平衡态时的粒子分布相反，称为粒子数反转分布， 简称粒子数反转，实现粒子数反转是产生激光的必要条件。
E2
入射光子
E2
E1 受激吸收跃迁
E1
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。
E2 E1 自发辐射跃迁 E2 E1
������������ ������������������{− − ������������������ ������′ ������������
������������������ ������′ +
式中，������������ 为材料的热扩散率，且有������ =
������������ ������������
假设靶材料表面热对流和辐射对流均忽略不计．且设无激光照射的 表面为绝热边界，则在激光照射的区域沿法线方向的温度梯度出为： ������������ ������������ ������������ = −λ������ ������������ 式中������������ 为靶材表面对激光的吸收比；������������ 为作用于靶材表面的激光 功率密度。
������������ ������������
=
������ ������������
�����
������������ ������������
−
������ ������������ (����� ) ������������ ������������
+
������ ������������
一、吸收过程
激光人射到材料表面时。一部分被材料表面反射，一部分被材料 吸收，还有一部分通过材料透射。在这一激光传播过程中，显然 满足能量守恒定律。用E0 表示入射到材料表面的激光能量。 ������反射 小表示被材料表面反射的激光能量，E吸收 表示被材料表面 吸收的激光能量，而E透射 表不透过材料的激光能量，则出能量 守恒定律为： E0 = ������反射 + E吸收 + E透射 即为：1 = 反射 + 吸收 + 透射 = ������������ + ������������ + ������ ������
全反光镜
反光镜： （越75%）
Shutter
激光器外形
接光纤
调Q
晶体腔
功率计
激光器内部分解图（P4）
调Q
晶体腔
半反镜
光纤耦合器
激光和材料相互作用的理论推导
一、吸收过程 二、加热的热传导方程 三、半无限大物质模型求解 四、熔融理论分析
高功率激光光束作用于靶材时，靶表面吸收大量激光能量，引起 温度升高、熔融、气化、喷溅等现象。具体过程依赖于激光参数 (能量、波长及脉宽等)、材料特征和环境条件。一般说来，在不 同数量级激光功率密度作用下靶面发生的物理现象是： 103~104W/cm2 加热 104~106W/cm2 熔融 106~108W/cm2 气化 108~1010W/cm2 等离子体
E0 E0 ������ E
激光在材料内部传播过程中，激光强度按指数规律衰减，激 光入射到距离表面x处的光强度I为
I = ������0 ������ −Ax
其中，������0 为入射到材料表面的激光强度，A为材料的吸收系数，若 将激光在材料内的穿透深度定义为原入射迁都的1/e时，则入射 深度为A;
2 ������������������������ ������ = ������
∞ ������
exp(−������ 2 ) ������������
在z=0，及材料的表面处，温度为：
2������������ ������������ ������������ ������ ������ 0, ������ = ����� ������
������ 2
������2 ������
)
式中，为激光束束腰半径，为考察点到光斑中心距离；为激光光斑 中心的功率密度。 若高斯斯光火持续村材料加热．则温度度分市为 ′ ′ ������ ������ (������, ������ ) ⅆ������ ������ ������ ������ ������������ ������������ ������ ������ ������高斯光 ������, ������, ������ = ������������������ ������ ������ ������ − ������′(������������������ ������′ + ������������ ) ������
E0 E0 E0
������
E
E
������ ������ ������������
其中������������ 为反射比，������������ 为吸收比������ ������ 为透射比
������������
对于不透明材料，透射光亦被吸收，即E透射 = 0，所以 1 = 反射 + 吸收 = ������������ + ������������
随着������2 的增大A在不断的减 小，吸收比也在不断的降低
不同材质在不同波长的 反射比曲线
材料对激光的吸收系数 A除取决于材料的种类外．还与激光波
长有关。吸收系数与激光波长有关的特性称为选折吸收；而吸收
条数不随激光波氏变化的吸收称为一般吸收，在—般情况下吸收 系数和激光强度无关。一般情况下吸收系数 其中������为激光波长，������2 为介质复折射率的虚数部分。
上式表明表面温度与加热时间的 平方根成正比，即作用时间越长， 温度越高，对于给定能量的激光 加热脉冲，当增加功率密度时， 脉冲持续时间即加热时间必然缩 短，同时材料表面温度也会升高。 也就是说，峰值功率高，持续时 间短的激光脉冲可以更有效的材 料表面
经matlab软件绘图
表面附近的材料温度上升。 一般而言，激光照射材料表面的温度是个均匀的，因而各处的 温升也不可能相同，对于高斯光束 ������������ ������, ������ = ������������0 (0,t)exp(−
此时，边界条件可写为
������������ ������ = 0 ������������ ������������ = −λ������ ������������ ������ = ∞，������ = 0 ������ = 0 解为 ������ ������, ������ =