激光制造论文

激光先进制造技术

论文主题:激光制造

学院: 机电与自动化院

专业班级: XXXXXXXXXX 姓名: XXX 学号: XXXXXXXXX 年级: XXXXX 任课教师: XXXX

XXXX年XX月XX日

目录

1.激光简介 (3)

2、激光生产原理 (3)

2、1激光产生的物质基础 (3)

2、2激光产生的基本原理与方法 (5)

2、2、1确定液压系统方案 (5)

2、2、2光的受激辐射放大条件 (6)

2、2、3产生激光的基本条件及激光器的组成部分 (6)

3、激光加工原理及应用 (6)

3、1 激光加工原理及特点 (6)

3、2激光技术 (8)

3、2、1激光打孔 (9)

3、2、2激光打标 (11)

3、2、3激光雕刻 (13)

3、2、4激光微调 (14)

3、2、5激光切割、、 (15)

3、2、6激光焊接 (19)

3、2、7激光打印 (21)

3、2、8激光制版 (22)

3、2、9激光防伪 (23)

3、2、10激光扫描 (23)

3、2、11激光强化、、 (24)

3、2、12微细加工 (25)

4、激光技术发展现状与前景 (27)

5、总结 (29)

6、参考文献 (30)

一、激光简介

激光就是在 1960 年正式问世的。但就是,激光的历史却已有 100 多年。确切地说,远在 1893 年,在波尔多一所中学任教的物理教师布卢什就已经指出,两面靠近与平行镜子之间反射的黄钠光线随着两面镜子之间距离的变化而变化。她

虽然不能解释这一点,但为未来发明激光发现了一个极为重要的现象。 1917 年爱因斯坦提出 “ 受激辐射 ” 的概念,奠定了激光的理论基础。激光,又称镭射,英文叫“LASER ”,就是“Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation ”的缩写,意思就是“受激发射的辐射光放大”。激光的英文全名已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”。

激当前激光技术发展的越来越迅速与成熟,在我们生活中的各个行业应用的非常广泛。由于激光技术的先进性,精确性,所以在当前,在很多行业都得以应用与实现。本文通过对激光技术的学习,大概阐述了激光生产原理,以及激光在各个方面的应用 。

二、激光产生原理

2、1、激光产生的物质基础

光与物质的共振相互作用,特别就是这种相互作用中的受激辐射过程就是激光器的物理基础。爱因斯坦认为光与物质原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁与受激吸收跃迁三种过程。为了简化问题,我们只考虑原子的两个能级1E 与2E ,处于两个能级的原子数密度分别为1n 与2n ,如图2-1所示。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ,并有21E E h ν-=。

(Ⅰ)、自发辐射

处于高能级2E 的一个原子自发地向低能级1E 跃迁,并发射一个能量为h ν的光子,这种过程称为自发跃迁过程,如图2-2所示。

(Ⅱ)、受激辐射

处于高能级2E 的原子在满足21()E E h ν=-的辐射场作用下,跃迁至低能级1E 并辐射出一个能量为h ν且与入射光子全同光子,如图2-3所示。受激辐射跃迁发出的光波称为受激辐射。

(Ⅲ)、受激吸收

受激辐射的反过程就就是受激吸收。处于低能级1E 的一个原子,在频率为ν的辐射场作用下吸收一个能量为h ν的光子,并跃迁至高能级2E ,这种过程称为受激吸收,如图2-4所示。

受激辐射与自发辐射的重要区别在于相干性。自发辐射就是不相干的;受激辐射就是相干的

2、2、激光产生的基本原理与方法

2、2、1光学谐振腔及其选模与反馈作用

由受激辐射与自发辐射相干性可知,相干辐射的光子简并度很大。普通光源在红外与可见光波段实际上就是非相干光源。如果能够创造这样一种情况:使得

ρ很大,而其她所有模式的都很小,就能够在这一特定模式腔内某一特定模式的

ν

内形成很高的光子简并度。也就就是说,使相干的受激辐射光子集中在某一特定模式内,而不就是平均分配在所有模式中。激光器就就是采用各种技术措施减少腔内光场模式数、使介质的受激辐射恒大于受激吸收等来提高光子简并度,从而达到产生激光的目的。

光腔的反馈作用——光放大器在许多大功率装置中广泛地用来把弱的激光束逐级放大,但在光放大的同时通常还存在着光的损耗,根据研究光强达到稳定的极限值只与放大器本身的参数有关,而与初始光强无关。特别就是,不管初始光强多么弱,只要放大器足够长,就总能形成确定大小的光强稳定极限值,而实际上,既不需要给激活物质输入一个弱光信号,也不需要真正把激活物质的长度无限增加,而只要在具有一定长度的光放大器两端放置前述的光学谐振腔。这样,沿轴向传播的光波模在两反射镜间往返传播,就等于增加放大器长度。这种作用称为光

学谐振腔的反馈作用。

2、2、2光的受激辐射放大条件

实现光放大的两个条件:①激励能源——把介质中的粒子不断地由低能级抽运到高能级去;②增益介质——能在外界激励能源的作用下形成粒子数密度反转分布状态。

2、2、3产生激光的基本条件及激光器的组成部分

产生激光的基本条件就是:①能在外界激励能源的作用下形成粒子数密度反转分布状态的增益介质;②要使受激发射光强超过受激吸收,必须实现粒子数反

转2

21

10

g

n n

g

->(方法就是利用外界激励能源把大量粒子激励到高能级。);③要使受激发射光强超过自发发射,必须提高光子简并度n(方法:利用光学谐振腔造成强辐射场,以提高腔内光场的相干性。)。

激光器的组成部分及其作用:一个激光器应包含泵浦源、光放大器与光学谐振腔三部分。其作用分别就是使激光物质成为激活物质、对弱光信号进行放大、模式选择与提供轴向光波模的反馈。

三、激光加工原理与应用

激光加工就是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程,包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔与微加工等。用激光束对材料进行各种加工,如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光能适应任何材料的加工制造,尤其在一些有特殊精度与要求、特别场合与特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。

3、1 激光加工的原理及其特点