第六章 激光加工的理论及应用
高等光学仿真matlab第六章高功率光纤激光器版pdf
高等光学仿真matlab第六章高功率光纤激光器版pdf高功率光纤激光器是一种基于激光光源的新型发光器件，具有高功率、高光束质量、高光谱均匀度等特点，广泛应用于激光加工、激光通信、激光雷达等领域。
本文将介绍如何使用Matlab进行高等光学仿真，从而对高功率光纤激光器进行优化设计。
1.光学仿真原理光学仿真是利用计算机模拟光的传播过程，通过建立光学系统的数学模型，计算光场的传输、衍射、反射等现象，从而分析和优化系统性能。
Matlab作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的工具和函数，可用于光学系统的建模和仿真。
2.建立光纤激光器模型在Matlab中，可以利用光波传输法建立高功率光纤激光器的数学模型，包括光波传输方程、折射率方程、损耗方程等。
通过优化这些方程中的参数，可以设计出性能优越的光纤激光器。
3.光纤激光器的光场分析利用Matlab的光场传播函数，可以对光纤激光器的光场进行分析，包括光束的聚焦度、光谱特性、空间分布等。
通过观察这些参数的变化，可以了解光纤激光器在不同工作条件下的性能表现。
4.优化设计光纤激光器在光学仿真过程中，可以通过调节光纤激光器的结构参数、工作条件等，实现对光纤激光器性能的优化设计。
例如，通过改变激光器的长度、折射率、掺杂浓度等参数，可以提高光纤激光器的输出功率、波长稳定性等。
5.应用与展望高功率光纤激光器具有广泛的应用前景，可以应用于激光打标、激光切割、激光焊接等领域。
随着光纤激光器技术的不断进步，相信其在工业制造、医疗美容、通信等领域中将有更加广泛的应用。
综上所述，利用Matlab进行高等光学仿真，可以实现对高功率光纤激光器的精确建模和优化设计，为其在实际应用中发挥更大的作用提供了有力支持。
希望本文能够对读者在光学仿真领域的研究和应用有所启发，推动光学技术的不断发展和创新。
了解光的衍射现象和衍射的规律
使用衍射技术进行高精度打印
03 激光雕刻
应用衍射技术进行精细雕刻加工
● 05
第五章 衍射研究的进展
近场衍射技术
01 近场衍射技术的原理
原理解析
02 近场衍射技术的应用
应用领域
03 近场衍射技术的发展趋势
未来展望
衍射理论在光通信中的应用
光纤通信
通信原理
光网络应用
网络构建
光波导应用
惠更斯-菲涅尔原理是解释光的衍射现象的基础 理论之一。该原理认为每一个波前上的每一个点 都可以看作是一个次波源，次波源所发出的波全 同相干叠加。通过该原理可以解释光的衍射和干 涉现象。
衍射的数学描述
衍射的数学描述基于 波动方程，该方程描 述了光波在传播过程 中的行为。利用数学 模型可以精确计算衍 射光场的强度和相位 分布，从而深入理解 衍射现象的规律。
衍射技术的应用领域
天文学
衍射望远镜的应 用
物理学
衍射在波动性质 研究中的应用
医学
衍射在医学影像 技术中的应用
生物学
衍射在细胞观察 中的应用
衍射研究的意义
衍射研究不仅帮助我们更好地理解光的本质和传 播规律，同时还推动了科技的发展与应用。通过 深入研究衍射现象，我们可以探索更多的光学技 术，并将其应用于各个领域，为人类社会的进步 和发展做出贡献。
衍射极限分辨率
相干光源条 件
决定衍射成像的 分辨率
光阑尺寸
影响衍射成像的 清晰度
谱域分辨率
频谱信息的获取
衍射成像的优缺点
优点
高分辨率、非接 触成像
适用范围
生物学、材料科 学等领域
技术发展
应用前景广阔
缺点
特种加工 课程标准
《特种加工》课程标准一课程基本信息课程名称特种加工开课系部机电工程系课程总学时/(分学期学时) 40/40课程总学分/(分学期学分) 4/4制定/修订日期 2011年7 月 8 日二课程性质特种加工是模具设计与制造三年制高职专业设置的一门专业课,是学生具备了一定专业基础知识之后开设的课程.先修课程有《机械制图与cad》、《机械制造基础》、《机械设计基础》、《工程材料及热处理》等。
该课程培训学生应用新技术的能力,开设一学期,教学时数为40学时,3学分。
三课程目标1知识目标：（1）了解《特种加工》这门课程的性质、地位和独立价值。
知道这门课程的研究范围、基本框架、研究方法、学科进展和未来发展方向。
（2）理解这门课程的主要概念、基本原理和方法。
（3）掌握电火花成型及电火花线切割加工的基本理论和技术。
（4）掌握电化学加工基本理论和技术。
（5）理解快速成形加工基本理论和技术。
（6）理解激光加工基本理论。
（7）理解超声波加工基本理论（8）理解电子束、离子束加工基本理论。
（9）了解其他特种加工方法。
2 能力目标：着重培训学生的电火花加工机床操作技能,提高动手能力和应用新技术的能力,通过本课程的学习,要求学生能较熟练地使用电火花、线切割机床的全部功能完成中等复杂程度零件的加工,数控电火花线切割机床简单故障和加工中不正常现象的排除方法,初步具备在现场分析,处理工艺及程序问题的能力.3素质目标（1）能够把理论知识与应用性较强实例有机结合起来,培养学生的专业实践能力.同时使学生对专业知识职业能力有深入的理解（2）培养职业技术素质, 培养学生爱岗敬业与团队合作的精神。
增强就业能力和工作能力。
四、学习内容和要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、熟悉四个层次。
这四个层次的一般涵义表述如下：了解——是指对这门学科、材料成形过程和方法及工程技术的认知。
理解——是指对这门学科所涉及的基本概念、原理、方法的领会，能作自主的解释、说明，并把握一般成形过程和方法的相互关系。
金橙子打标软件说明书
金橙子打标软件说明书金橙子打标软件说明书篇一:金橙子培训教材培训教材东莞三工目录第一章激光加工的原理。
3 第二章激光打标机的组成。
.. 5一、激光器 . 61、激光工作物质。
.. 62、泵浦源。
.. 63、聚光腔。
.. 74、谐振腔。
.. 75、Q开关 7二、振镜(Scanhead) 。
.. 9三、机架。
10四、冷却系统 . 10 第三章硬件部分连接教程。
11 第四章3glaser 打标软件介绍。
. 23 主界面简介。
.. 23 软件使用教程 . 24 第一课基础绘图。
..25 绘制单一图形。
25 标刻矢量图形。
26 绘制标刻文字。
27 简单填充图形。
28 图形形状及位置调整。
29 第二课软件及驱动的安装过程。
.. 30 第三课系统校正与调整。
.. 33 配置参数的菜单。
.. 33 比例与方向校正。
..34 平面校正。
.. 36 系统参数调整。
40 属性参数的调整。
.. 41 第四课特殊打标。
.. 43 跳号打标。
.. 43 曲线文本打。
46 条形码打标 . 47 第五课位图打标。
.. 49 第六课柱面标刻。
.. 50 第七课软标件中快捷键的使用。
53第一章激光加工的原理一、简介激光打标是利用激光的高能量作用于工件表面，使工件表面达到瞬间气化，并按预定的轨迹，刻写出具有一定深度的文字、图案。
根据对工件进行激光加工的不同效果，激光打标可以分为三类:二、激光加工适用范围激光的应用很广泛，而且正在迅速的进入各个行业，成为人们日常生活中的一部分。
激光应用可分为医疗激光(光子嫩肤仪)、工业激光、激光检测等等。
工业激光可分为激光打标、激光雕刻切割、激光焊接三大类。
激光打标机可雕刻金属及多种非金属材料。
应用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材、医疗器械等行业。
适用材料包括:普通金属及合金(铁、铜、铝、镁、锌等所有金属)，稀有金属及合金(金、银、钛)，金属氧化物(各种金属氧化物均可)，特殊表面处理(磷化、铝阳极化、电镀表面)，ABS料(电器用品外壳，日用品)，油墨(透光按键、印刷制品)，环氧树脂(电子元件的封装、绝缘层)。
激光焊接工艺实践课程教学大纲讲解
《激光焊接工艺实践》教学大纲学时：48学分：3一、课程的地位与任务“激光焊接工艺实践”课属于光机电应用技术教学资源库核心课程体系之一的激光加工技术类。
光机电应用技术教学资源库建设规划的五门课程体系分别是激光原理及技术、激光设备机械设计基础、激光设备机电控制技术及应用、激光加工技术和激光3D打印技术。
“激光焊接工艺实践”是一门实训为主的专业主干课程，主要介绍不同激光焊接参数对常用金属材料焊接质量的影响和不同类型激光焊接设备在材料焊接领域的应用。
激光焊接工艺实践为面向光机电类专业学生开设的一门专业必修的基础实训类课程，课程设置为48学时，合计3学分。
学习本课程之前，学生应完成激光加工技术和工程材料基础等预备性课程的学习。
目标是使学生掌握不同激光焊接参数对常用金属材料焊接的影响规律和不同类型激光设备在材料焊接方面的选择应用，培养学生分析、解决生产实际问题的能力，为将来从事激光焊接设备操作打下基础，从而使其在掌握专业知识的基础上获得所需要的职业技能。
二、课程的基本内容第一章激光焊接设备的种类及应用通用激光焊接设备的构成CO激光焊接设备介绍2YAG激光焊接设备介绍DISK激光焊接设备介绍半导体激光焊接设备介绍光纤激光焊接设备介绍激光扫描振镜的应用准连续光纤激光器在焊接上的应用通快激光焊接工作站美国PRC激光焊接设备的特点PRC激光器的维护激光焊接设备的选用第二章激光焊接参数及其影响激光焊接工艺特点介绍激光焊接工艺参数介绍激光功率对焊接的影响-1-焊接速度对激光焊接的影响离焦量对激光焊接的影响保护气体对激光焊接的影响等离子体对激光焊接的影响激光焊接光束焦点的常用测定方法高功率激光焊接的离焦量恒定问题材料吸收率对激光焊接的影响离焦量对激光焊缝成形的影响焊接速度对600MPaTRIP钢焊缝成形的影响焊接速度对600MPaDP钢焊缝成形的影响焊接速度对1000MPaTRIP钢焊缝成形的影响激光焊接熔池的动态观察激光功率对焊接熔池动态的影响激光焊接的脉冲波形激光焊接的脉冲频率焊接速度对奥氏体不锈钢激光焊接的影响功率对奥氏体不锈钢激光焊接的影响激光焊接参数对接头强度的影响焊接速度对1.2mm厚1200MPaTRIP钢接头性能的影响激光焊接速度对1000MPaTRIP钢接头性能的影响激光焊接速度对1000MPaTRIP钢接头性能的影响（He保护）激光焊接速度对800MPaTRIP钢焊缝成型的影响1mm不锈钢薄板的YAG激光焊接1.2mm不锈钢薄板的YAG激光焊接2mm厚低碳钢板的CO激光焊接23mm厚低碳钢板的CO激光焊接24mm厚低碳钢板的CO激光焊接2第三章激光焊接设备操作及维护YAG脉冲激光焊接设备操作方法DISC激光焊接系统操作规程Rofin二氧化碳激光焊接系统操作规程光纤激光焊接系统操作规程YAG激光焊接设备的维护DISC激光焊接设备的维护光纤激光焊接设备的维护二氧化碳激光焊接设备的维护半导体激光焊接设备的维护IPG激光焊接设备的运行模式IPG激光焊接设备的操作步骤IPG激光焊接设备的非手动操作模式通快碟片激光器的操作通快碟片系列激光器的接口通快碟片激光器的操作程序TruControl 1000-2-激光焊接实例第四章塑料的激光焊接三光点激光钎焊工艺德国LIMO公司塑料激光焊接机激光半熔透焊接工艺介绍激光拼焊板工艺介绍激光熔焊在乘用车白车身上的应用激光钎焊在乘用车白车身上的应用传动齿轮的激光焊接传感器的激光焊接应用激光焊接金刚石锯片实例动力电池的激光焊接纳秒脉冲激光器的焊接应用光纤激光器在白车身焊接中的应用激光自体钎焊在医疗器械上的应用1mm厚低碳钢薄板的激光焊接800MPaTRIP钢的激光焊接激光焊接与电阻点焊在白车生上应用对比SUS304L不锈钢的激光焊接薄壁件的激光脉冲焊接激光填丝焊接激光脉冲焊接传感器实例上海宝钢阿赛洛激光拼焊板介绍汽车座椅转角器的激光焊接实例激光电焊的特点激光点焊在白车身上应用铝合金的激光焊接长春三友激光拼焊板介绍汽车刹车盘的激光焊接实例阀门的激光焊接黄铜阀门的激光焊接钢铝异种材料的激光焊接钛合金板材的激光焊接奥氏体不锈钢波纹板的激光焊接600MPaTRIP钢的激光焊接600MPaDP钢的激光焊接1000MPaTRIP钢的激光焊接采用He保护的1000MPaTRIP钢的激光焊接600MPaPH钢的激光焊接采用He保护的600MPaPH钢的激光焊接华菱安赛乐米塔尔激光拼焊板介绍激光复合焊接技术第五章激光电弧复合焊技术介绍激光MIG复合焊接应用激光MIG复合焊接系统介绍激光等离子复合焊介绍激光电弧复合焊应用对比激光-TIG复合焊介绍激光电弧复合焊接接头化学成分均匀性的影响因素激光自体复合焊介绍激光单热源焊接特点介绍激光复合热源焊接特点介绍激光-TIG复合焊介绍能量负反馈激光焊接工艺第六章能量反馈式激光焊接原理激光焊接能量负反馈设备介绍激光焊接缺陷及检验第七章激光拼焊板常见缺陷分析激光焊接接头的形式激光焊接接头坡口形核激光焊接的焊缝介绍激光焊缝中的气孔缺陷激光焊接中的冷裂纹缺陷激光焊接中的热裂纹缺陷激光焊缝缺陷的外观检验激光焊接接头的密封性检验激光焊接接头的金相检验激光焊接接头的耐压检验检测RT激光焊缝缺陷的检测激光焊缝缺陷的UT 检测激光焊缝缺陷的MT 检测激光焊缝缺陷的PT ET 激光焊缝缺陷的检测激光焊接接头的耐腐蚀性能检验激光焊接接头的质量评定轿车白车身激光焊接质量的检验激光焊接奥氏体不锈钢薄板接头的缺陷第八章激光焊接操作安全与防护激光焊接设备操作常用工程防护措施介绍激光焊接设备操作常用个人防护措施介绍激光焊接设备操作安全培训介绍激光焊接设备操作医学监督措施介绍气体激光焊接设备维护介绍半导体激光焊接设备维护介绍 DISK激光焊接设备维护介绍 YAG激光焊接设备维护介绍-4-光纤激光焊接设备维护介绍激光辐射的危害激光焊接设备使用的安全防护现代封闭式激光焊接工作站介绍高功率激光焊接设备使用注意事项高功率光纤激光器维护与故障处置光纤激光器光纤的清洁处理罗芬板条系列激光器使用须知通快系列激光器的安全配置通快碟片激光器运行中断应对措施通快碟片系列激光器的标牌激光焊接设备的分级（国际标准）激光焊接设备的分级（国家标准）三、课程的基本要求1．本课程在注重学生基础理论知识理解的同时，要求更侧重对学生实践动手能力的培养；2．采取理论教学和实践观摩教学相结合的方式以增强课程学习的直观性和针对性；四、课程的实践环节安排根据系里实验室设备情况，安排实践观摩教学。
陶瓷工艺原理
M2
工件 刀具
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0
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0
激光加工原理示意图
2013-7-19
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
6.2.4 超声波加工（ultrasonic machining）
超声波磨削加工是利用工具端面作超声频振动，通过 磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。加工原理如图 所示。
超声波发生器
特点： （1）适合加工各种硬脆材料，特别是不 导电的非金属材料 （2）加工设备结果简单，操作、维修方便 （3）可以得到高质量的表面，而且可以 加工薄壁、窄缝零件 超声波加工机理
压力 磨粒 研磨液
压力 磨粒
工件
工件研具 (a)源自研具 (b)研磨加工示意图
2013-7-19
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
②研磨过程材料剥离的机理主要是以滚碾破碎为主。磨粒越粗，材料剥离率越大， 研磨效率越高，但表面粗糙度增大；磨粒硬度越高，研磨效率越高，但却容易使球 面出现机械损伤，导致表面粗糙度相对较低。 ③研磨工程陶瓷用的磨料一般采用B4C和金刚石粉，磨料粒度范围为250~600目，冷 却液可选用煤油或机油。但对于较大尺寸的制品，不适合采用端面研磨机加工，通常 采用研磨砂布进行加工。
（4）工具电极与工件被加工表面之间要始终保持一定的放电间隙 绝缘陶瓷的电火花放电加工原理示意图和高速电火花穿孔机原理示意图如下 高压工作液 图所示
管电极
导电器
工作元件
电火花加工示意图
2013-7-19
高速电火花穿孔机原理示意图
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
6.2.2 电子束加工
电子束加工（electron beam machining）是在真空的条件下，利用聚焦后能量 密度极高（106~109W/cm2）的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小的面 积上，在极短的时间（几分之一微秒）内，其能量的大部分转变为热能，使被冲 击的大部分的工件材料达到数千度以上的高温，从而引起材料的局部融化或气化。 下图为电子束加工工作原理示意图。 特点： ①工件变形小、效率高、清洁 ②制电子束能量密度的大小与 能量注入时间，达到热处理， 焊接，打孔，切割等加工目的 ③光刻加工
特种加工技术
三、电火花加工的特点及应用 优 点
1.适于难切削材料的加工 1.适于难切削材料的加工 硬质合金、 硬质合金、淬火钢等 2.加工复杂形状或特殊零件 2.加工复杂形状或特殊零件 应用领域日益扩大
局限性
1.主要加工金属等导电材料 1.主要加工金属等导电材料 2.加工速度较慢 2.加工速度较慢 3.有电极损耗， 3.有电极损耗，影响加工精度
缺点： 缺点：
1） 加工精度（±0.03 mm）及稳定性不 ） 加工精度（ ） 易提高 2） 小孔、窄缝及棱角清晰零件难加工 ） 小孔、 3） 电极设计制造较麻烦，需多次修整 ） 电极设计制造较麻烦， 4） 附属设备多，一次性投资大 ） 附属设备多， 5） 防腐蚀及电解泥渣、废液处理问题 ） 防腐蚀及电解泥渣、
• 电子束加工（简称EBM）和离子束加工 电子束加工（简称 ） 简称IBM）是近年来得到高速发展的 （简称 ） 新兴特种加工。 新兴特种加工。这两种加工主要用于精 细加工领域，尤其是微电子领域。 细加工领域，尤其是微电子领域。 1.电子束加工的原理 电子束加工的原理
6.电解倒棱去毛刺 6.电解倒棱去毛刺
机加工中去毛刺工作量 很大，电解去毛刺效率高， 很大，电解去毛刺效率高， 节省费用。 节省费用。 加工原理是尖角处电 加工原理是尖角处电 流密度最高。 流密度最高。 去毛刺时间与加工电 去毛刺时间与加工电 压、加工间隙及电解液参 数有关。 数有关。 智能控制的电化学齿轮修形工艺源于电解去毛刺和倒圆角 智能控制的电化学齿轮修形工艺源于电解去毛刺和倒圆角
三、激光加工的应用
1.激光打孔 1.激光打孔
金刚石拉丝模、宝石轴承、 金刚石拉丝模、宝石轴承、 化纤喷丝头、不锈钢板打孔。 化纤喷丝头、不锈钢板打孔。
2.激光切割 2.激光切割 3.激光焊接 3.激光焊接 4.激光表面处理 4.激光表面处理 5.激光快速成形 5.激光快速成形
陶瓷工艺学习题答案
一、绪论及陶瓷原料1、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处？2、陶瓷的分类依据？陶瓷的分类？3、陶瓷发展史的四个阶段和三大飞跃？4、宋代五大名窑及其代表产品？5、在按陶瓷的基本物理性能分类法中，陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别？6、陶瓷工艺学的内容是什么？7、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序？8、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品？9、陶瓷原料分哪几类？10、粘土的定义？评价粘土工艺性能的指标有哪些？11、粘土是如何形成的？高岭土的由来和化学组成；12、粘土按成因和耐火度可分为哪几类？13、粘土的化学组成和矿物组成是怎样的？14、什么是粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标？15、粘土在陶瓷生产中有何作用？16、膨润土的特点；17、高铝质原料的特点和在高级耐火材料中的作用；18、简述石英的晶型转化在陶瓷生产中有何意义？19、石英在陶瓷生产中的作用是什么？20、各种石英类原料的共性和区别，指出它们不同的应用领域；21、长石类原料分为哪几类？在陶瓷生产中有何意义？22、钾长石和钠长石的性能比较；23、硅灰石、透辉石、叶腊石（比较说明）作为陶瓷快速烧成原料的特点；24、滑石原料的特点，为什么在使用前需要煅烧？25、氧化铝有哪些晶型？为什么要对工业氧化铝进行预烧？26、氧化锆有哪些晶型？各种晶型之间的相互转变有何特征？27、简述碳化硅原料的晶型及物理性28、简述氮化硅原料的晶型及物理性能。
二、粉体的制备与合成1、解释什么是粉体颗粒、一次颗粒、二次颗粒、团聚？并解释团聚的原因。
2、粉体颗粒粒度的表示方法有哪些？并加以说明。
3、粉体颗粒粒度分布的表示方法有哪些？并加以说明。
4、粉体颗粒粒度测定分析的方法有哪些？并说明原理。
5、粉体颗粒的化学表征方法有哪些？6、粉碎的定义及分类，并加以说明。
7、常用的粉碎方法有哪些？画出三种粉碎流程图。
8、机械法制粉的主要方法有哪些？并说明原理。
9、影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些？10、化学法合成粉体的主要方法有哪些？并说明原理。
特种加工课件
§6-2 电火花线切割加工
一、电火花线切割加工的原理： 电火花线切割加工的原理：
电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原 理一样， 理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀 原理，实现零部件的加工。所不同的是， 原理，实现零部件的加工。所不同的是，电火花
线加工不需要制造复杂的成形电极， 线加工不需要制造复杂的成形电极，而是 利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝） 利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为 工具电极，工件按照预定的轨迹运动，“切割” 工具电极，工件按照预定的轨迹运动， 切割”
§6-3 电解加工
一、电解加工的原理
电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解 的原理实现金属零件的成形加工。 的原理实现金属零件的成形加工。 电解加工原理如图6－ 所示 以工件为阳极（ 所示。 电解加工原理如图 －4所示。以工件为阳极（接 直流电源的正极）、工具为阴极（ ）、工具为阴极 直流电源的正极）、工具为阴极（接直流电源的负 ），两极之间加 两极之间加6～ 的直流电压， 极），两极之间加 ～24V的直流电压，电解液以 的直流电压 5～60m/s的速度从两极之间的 ～ 的速度从两极之间的
成不同的形状和尺寸， 成不同的形状和尺寸，就可以加工出各种复杂形 状的型孔、型腔、成形表面， 状的型孔、型腔、成形表面，不需要使工具和工件做
较复杂的相对运动。 较复杂的相对运动。 5. 与电火花加工、电解加工相比，采用超声波加工硬质金属材 与电火花加工、电解加工相比，采用超声波加工硬质金属材 料的效率较低。 料的效率较低。
二、电解加工的特点和应用： 电解加工的特点和应用：
电解加工的应用范围和发展速度仅次于电火花加工， 电解加工的应用范围和发展速度仅次于电火花加工， 已成功地应用于机械制造领域。其主要特点是： 已成功地应用于机械制造领域。其主要特点是： （1） 能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型 ） 面和型腔，如锻模、叶片等，设备构成简单。 面和型腔，如锻模、叶片等，设备构成简单。 高硬度、 （2） 可以加工高硬度、高强度和高性能等难以切削 ） 可以加工高硬度 高强度和高性能等难以切削 加工的金属材料，如淬火钢、钛合金、不锈钢、 加工的金属材料，如淬火钢、钛合金、不锈钢、硬质 合金等。 合金等。 3） 加工过程中无切削力和切削热 无切削力和切削热， （3） 加工过程中无切削力和切削热，工件不产生内 应力和变形，适合于加工易变形和薄壁类零件。 应力和变形，适合于加工易变形和薄壁类零件。 （5） 与其他加工方法相比，生产率较高。 ） 与其他加工方法相比，生产率较高。 工具电极（ （6） 加工过程中工具电极（阴极）基本不损耗。 ） 加工过程中工具电极 阴极）基本不损耗。 电解加工主要用于批量生产条件下难切削材料和复杂 型面、型腔、薄壁零件以及异型孔的加工， 型面、型腔、薄壁零件以及异型孔的加工，还可应用 于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面， 于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面，已经 成为机械加工中一种必不少的补充手段
Lecture15-130626-其它器件简介
有机半导体器件： OLEDs, OPVs, OTFTs； 有机半导体激光器，有机光电探测器，有机双稳态存储器； 有机化学传感器，有机生物传感器； ……
3
本章内容：
一、有机半导体激光器简介 二、有机化学传感器简介
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一、有机半导体激光器简介
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1. 半导体激光器的重要性
1960 年，世界上第一台红镓半导体激光器。到 70 年代末，各种激光器都已发 展到相当成熟，并得到应用。（1961 年我国第一台红宝石激光器由长春光机 所研制成功 ，1966 年试制出 Nd:YAG 激光器）。
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5. 有机激光器的优缺点
电激励条件下面临的多种损耗机制
作为激光增益介质，有机材料也有很多弱点。其中很关键的一个因素就是有 机材料的载流子迁移率处于相对较低的水平，因此，在电激励条件下，产生 了很多损耗机制，尤其是在电流密度较高时，这些损耗机制变得更加严重， 这就给有机电泵浦激光的实现带来的一定的难度。
Sapphire: Al2O3
doped with Ti or Fe
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3. 半导体激光器的工作原理
半导体激光器
半导体激光器是以半导体材料作为工作物质而产生受激发光的激光器，它的原 理是通过一定的激励方式，当高能态的粒子数多于低能态的粒子数，工作电流 达到阈值电流时，激光器输出相干光束。
半导体激光器产生激光必须满足 三个基本条件： (1) 粒子数反转：高能级上的电子 数目要超过低能级上的电子数目 ，半导体激光器除了有P区和N区 之外，中间还有一个不搀杂的有 源区，当P—N结加正偏压时，降 低了P区和N区之间的势垒，电子 和空穴分别从P区和N区向有源区 注入，形成粒子数反转。
9
3. 半导体激光器的工作原理
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h E2 E1
无辐射跃迁：原子只是通过与外界碰撞或其 它交换能量的过程，而从一个 能级改变到另一个能级。 （即不吸收也不发射光子）
第一节 激光加工的物理基础 ⑴自发辐射
自发辐射：在没有外来光子的情况下， 原子自发 跃迁发出的光子。
N2
E2
N2
E2
N1
E1
N1
两能级满足跃迁选择定则
E1
自发地、各自独立 地、彼此无关地、 无规律地
第一节 激光加工的物理基础
⒈激光的产生原理 普通光不能加工的原因： ⑴能量密度不高 ⑵不是单一光 1)光的物理概念及原子的发光过程 ①光的物理概念 波动性 微粒性
c
第一节 激光加工的物理基础
可见光波长 ~400nm--760nm 光谱图中最短的γ射线波长 ~0.1nm 最长的无线电波波长 ~cm--m c（光速）＝λ（波长）· ν（频率） 可见光频率4.3×1015HZ（红光)--7.5×1015HZ 光能E =h ν 波的能量与频率成正比
第一节 激光加工的物理基础
动量： Mv=Mrω 2πr• Mrω=h•n 2πr2 Mω=h•n M：电子质量kg ω：角速度rad/s r=0.529×10-10n2(m) 普朗克常数 h=6.62×10-34J•s r=0.529×10-10(m)=0.529Å E=hν
第一节 激光加工的物理基础
两能级满足跃迁选择定则
E2能级的原子有可能受到外来光的激励作用，而 跃迁到能级E1上，同时发射一个与外来光子完全 相同的光子。
第一节 激光加工的物理基础 原子跃迁到高能级的状态叫做受激态。 ν =（E2-E1）/h 2）激光产生 红宝石： Al2O3+0.05%Cr3+ , Al2O3+Cr2O3
第一节 激光加工的物理基础
相干长度： 最大时间间隔内光所走的路程。 L=λ02/（Δλ） L：相干长度 λ0：光源的中心波长 Δλ：光源的谱线宽度。 ⑷方向性好 Δθ=4λ/πD =1.27λ/D ⑸聚焦性 焦点直径： d=FΔθ =4λF/πD =1.27λF/D
第一节 激光加工的物理基础
焦深Z： Z=6.5dF/D ⑹振动模式 λ=2l/n 纵模： ν =c/λ=nc/2l l:谐振腔的长度 横模：光源输出半径为D/2 N：菲涅耳数 N=D2/4λl N：选为1～2
第二节 激光加工的基本设备
⒈激光加工机的组成部分 ⑴激光器 ⑵激光器电源 ⑶光学系统 ⑷机械系统
第二节 激光加工的基本设备
⒉激光加工常用激光器 ⑴固体激光器 1）固体激光器的基本组成 工作物质、光泵、玻璃套管和滤光液、 冷却水、 聚光器以及谐振腔等。
第二节 激光加工的基本设备
第二节 激光加工的基本设备
第一节 激光加工的物理基础
第一节 激光加工的物理基础
⒉激光的特性 ⑴强度高 时间和空间都可集中 ⑵单色性好 单色性： 指光的波长为一个确定的数值（光谱范围） λ0=605.7nm,Δλ=0.00047nm, 10-8nm ⑶相干性： 相干时间： 是指光源先后发出的两束光能够产生干涉现象 的最大时间间隔。
第六章 激光加工的பைடு நூலகம்论及应用
激光：受激辐射产生的放大光。 红外激光： CO2激光：10.6μ m YAG激光：1.06μ m 紫外线激光： 惰性气体激光（准分子激光） ArF：193nm， KrF：234nm XeCl：308nm，XeF：351nm
第一节 激光加工的物理基础
激光加工的原理： 利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的 能量密度靠光热效应来加工各种材料。 应用： 打孔 切割 微调 焊接 热处理 激光存储
能级：原子（分子或离子）具有一系列不 同的运动状态，每一种运动状态都 有其确定的能量值。 这些不同状态的能量值是分立的，称为能级。
E
E2
E1
激发态
基态
第一节 激光加工的物理基础
原子能级及粒子数正常分布 玻尔兹曼分布 原子体系在热平衡时，各能级上 的粒子数服从玻尔兹曼分布。 En 设：原子体系的热平衡温度为T， 则在能级 En上的原子数Nn为：
获得单模时的功率应在1500W以下,再大就会出现多模。
第一节 激光加工的物理基础
⒊激光加工材料的物理过程 激光加工：把激光作热源，对材料进行热加工。 过程： 光照﹑吸收→光变热﹑加热→气化﹑熔融﹑溅出 ⑴材料对激光能量的吸收 反射 折射 透射 导电率高的材料反射率高 铜不能加工，铝难于加工
第一节 激光加工的物理基础
第二节 激光加工的基本设备
2）固体激光器的分类 ①红宝石激光器
第一节 激光加工的物理基础
特点：是个随机过程，各波列间没有固定位 相关系，可以有不同的偏振方向、传 播方向、相互间不相干，自发辐射的 能量平均地分配到腔内所有模式上。
所以：自发辐射为主的光源，方向性、相干 性、单色性差。
第一节 激光加工的物理基础
受激辐射
外来光子 ε=hν=E2-E1 N1 E1 N2 E2
第一节 激光加工的物理基础
第一节 激光加工的物理基础
光：0.4～0.76μ m
0.76μ m 0.63μ m 0.6μ m 0.57μ m 0.50μ m 0.45μ m 0.43μ m 0.4μ m 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
大于0.76μm称为红外线或红外光 小于0.4μm称为紫外线或紫外光
⑵材料加热 厚 0.01～0.1μm 动能增加：自由电子热运动。 ⑶材料的破坏（气化和熔化） 激光光点中心：1010℃/s 温度梯度：106℃/m 气化﹑熔化：爆炸性气化 不同材料不一样： 解聚 碳化 热应力碎裂
第一节 激光加工的物理基础
⒋激光加工的特点 ⑴几乎可以加工任何材料 ⑵精密微细加工 KrCl,KrF,ArCl,ArF ⑶非接触加工 ⑷加工装置比较简单 ⑸影响因素多 ⑹飞溅物
Nn e
En
E2
kT
E1
Nn
第一节 激光加工的物理基础
En
Nn e
kT
可见：能级越高，粒子数越少。 室温下，绝大部分粒子处于基态。
N 2 g2 ( E2 E1 ) kT e 1 N1 g1
第一节 激光加工的物理基础
②原子的发光 辐射跃迁：原子由于发射或吸收光子而从一 个能级改变到另一个能级。 发射或吸收光子的 频率满足选择定则