激光加工的理论及应用
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、具有高纯度、高单色性的光束的装置。
它的工作原理是通过将一些能量源输入到激光介质中，从而激发介质中的原子或分子跃迁到一个激发态，然后在受激辐射的影响下，将能量原子或分子从激发态跃迁到一个更低的能级，从而产生出高度聚焦、单色性良好的激光光束。
激光器可以应用于多个领域，下面将介绍一些典型的应用。
首先是激光器在医疗领域的应用。
激光可以用于低侵入性手术，如激光抛光、激光热凝固等，这些手术使用激光器可以减少创伤和出血，使手术更加安全和有效。
此外，激光还可以用于治疗皮肤病、眼科手术和癌症治疗等，因为激光可以精确地照射到目标组织，达到切除或破坏病变组织的目的。
其次是激光器在通信领域的应用。
激光可以用于光纤通信系统中的激光器发射端和接收端。
在激光器发射端，激光器产生的激光光束可以通过光纤传输数据，传输效率高、带宽大，可以满足高速数据传输的需求。
在激光器接收端，激光可以被光探测器接收并转换成电信号，进一步处理和传递。
激光器在光纤通信系统中发挥着非常重要的作用，是现代通信技术的关键。
另外，激光器还在制造业中有广泛的应用。
激光可以被用来切割、焊接、打孔、打标等。
比如，激光切割可以通过将高能量密度的激光束直接照射在材料上，使材料熔化、汽化，从而实现切割。
此外，激光打标可以将图案或文字刻在各种材料上，广泛应用于包装、饰品、汽车零配件等制造行业。
此外，激光器还应用于测距、测速、光谱分析等领域。
激光测距原理是通过发送激光脉冲并测量其返回时间来计算出物体与激光器的距离，被广泛应用于测绘、地质勘探、机械制造等领域。
激光测速原理是通过测量激光光束的多普勒频移来计算速度，被广泛应用于交通违章监控、车辆测速等。
激光光谱分析可以通过测量物质吸收、发射或散射激光光束的方式，获得物质的化学成分、构造和性质。
总的来说，激光器作为一种具有特殊光学特性的光源，被广泛应用于医疗、通信、制造业和科学研究等领域。
激光原理及应用范文
激光原理及应用范文激光是一种特殊的光源，具有高亮度、高单色性、高直接性和高相干性等特点，广泛应用于科学研究、医疗、通讯、导航、材料加工等众多领域。
本文将从激光原理和主要应用领域两个方面进行探讨。
一、激光原理激光是由受激辐射产生的电磁波，其产生的原理基于光的量子理论和光的谐振腔效应。
1.受激辐射与激射能级：激光的产生是建立在受激辐射过程上的。
当处于激发态的原子或分子吸收能量后，会转移到更高的能级上。
然而，当这部分原子(或分子)受到外界刺激时，即使它们处于高能级上，它们也会快速地退到低能级上并发射出与吸收的光子一样频率的能量。
这就是受激发射。
在不断的撞击和受激发射的过程中，光子数目不断增加，形成了激光。
2.谐振腔效应：激光通过谐振腔效应实现光的反射和放大。
谐振腔中包含一个光学反射镜和一个半透射镜。
当光通过反射镜反射回来时，一部分光被半透射镜透过，形成输出光束，而另一部分光被反射镜重新反射回来，参与光的放大过程。
这样反复反射放大，光束得以聚集成非常亮且高相干的激光。
二、激光应用激光由于独特的性质和特点，已经在许多领域取得了巨大的应用成就。
1.科学研究：激光用于精密测量、高分辨光谱学、原子分子碰撞动力学研究、量子光学等方面。
例如，激光干涉仪可以用来测量微小的长度差，激光光谱仪可以解析出物质的光谱信息，激光束可以制备单个原子的光陷阱等。
2.医疗：激光在医学领域有着广泛的应用。
例如，激光手术可以实现无创治疗，基于激光的皮肤去除、治疗近视、癌症、心血管疾病等手术日益广泛。
激光在眼科领域的应用，如角膜屈光矫正激光手术(LASIK)和白内障手术中的激光破碎术等都取得了显著的效果。
3.通讯：激光器作为光通讯系统的核心，用于光纤通讯和光导通讯。
激光二极管是一种具有高亮度的光源，广泛应用于光纤通信中的数据传输和信号传播。
4.导航：激光传感器广泛应用于自动驾驶系统和无人机导航系统中。
激光雷达通过反射和接收激光信号来测量距离和构建环境模型，实现车辆和无人机的自主导航。
特种加工之激光加工
特种加工之激光加工Special processing laser processing班级B090202 学号B09020236 姓名郑世春摘要激光加工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、激光钻孔和微加工等。
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和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。
关键词：激光加工激光技术AbstractLaser processing refers to the use of the laser beam is projected onto the surface of the material produced by thermal effect to complete the process, including laser welding, laser cutting, surface modification, laser marking, laser drilling and micro processing. With the laser beam to the material for a variety of processing, such as drilling, cutting, cutting, welding, heat treatment. The laser can adapt to any material manufacturing, especially in some of the special requirements of precision and, special occasions and special material manufacturing plays an irreplaceable role.Key words: laser processing laser technology1、引言激光是20世纪人类的四大发明之一,现在已经广泛应用于工业、军事、科学研究和日常生活中。
激光技术的发展和应用简介
激光技术的发展和应用简介学院机电工程学院专业班级测控三班姓名学号摘要：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”和“奇异的激光”。
它的亮度约为太阳光的100亿倍。
本文简要的介绍了一下激光的起源和激光在中国的发展史，并在此基础上从工业、医疗、信息等几个主要领域简单介绍了激光技术的重要应用及其发展前景。
关键词：激光，发展，激光应用，激光技术一．激光的起源激光的理论基础起源于大物理学家‘爱因斯坦’，1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘受激辐射’。
这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。
这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。
1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将钠光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。
根据这一现象，他们提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光。
他们为此发表了重要论文。
肖洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷提出各种实验方案，但都未获成功。
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，梅曼研制成功世界上第一台激光器，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激在红宝石色水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。
二．中国激光技术的发展“激光”一词是“LASER”的意译。
激光加工技术综述
激光加工技术综述作者：张臣吴恒鑫来源：《卷宗》2017年第21期摘要：激光加工作为一种新技术，在机械制造中有着很重要的应用。
本文简要阐述了激光加工的原理、特点，并介绍了它在现实中的应用情况，同时简要介绍了激光加工的最新研究进展。
关键词：激光加工；制造；应用；进展随着航空航天、核电工业的迅猛发展，更多的高性能材料得到应用。
虽然，高性能材料拥有良好的物理、力学性能，但是，却对机械加工工艺提出了更高的要求。
于是，人们开始探索高性能材料的加工方法。
激光作为一种具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特点的光源，可以实现难加工材料的加工。
1 激光加工的原理金属材料的激光加工主要是基于光热效应的热加工，其前提是激光被加工材料所吸收并转化为热能。
由于激光的发散角小和单色性好，理论上可以聚焦到尺寸与光的波长相近的小斑点上，再加上其强度高，因此其加工的功率密度很大，温度可达1万摄氏度以上。
在这样的高温下，任何材料都将瞬时急剧熔化和汽化，并爆炸性地高速喷射出来，同时产生方向性很强的冲击。
因此，激光加工是工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合过程。
2 激光加工的主要特点2.1 适用范围广激光加工是一种高能加工方法，几乎所有的材料都能适用。
它既可在大气中加工，又可在真空中加工。
尤其对于某些难加工材料，激光加工是唯一可行的方法。
2.2 设备自动化程度高相比于传统的机械加工系统，激光加工更容易采用数字化信号进行控制。
激光器经常与机器人相结合，其体积小、精度高、灵活方便，特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
2.3 生产成本低激光加工属于非接触加工，加工过程中的损耗小、效率高。
在大批量生产中，可以明显降低成本。
激光束不会发生像电子束那样的X射线，而且无加工污染。
2.5 节能环保据相关研究，激光束的能量利用率为常规热加工工艺的10-1000倍，激光加工可节省材料15%-30%。
3 激光加工的应用举例3.1 激光切割技术激光切割是一种应用最广泛、最成熟的激光加工技术，最初被用在硬木板上切割非穿透槽、嵌刀片，制造冲剪纸箱板的模具。
激光切割技术原理及应用
激光切割技术原理及应用一、背景1917年，爱因斯坦就提出了受激辐射的概念。
1960年，梅曼成功运转了世界上第一台激光器。
自此人们研究了激光的特性，开始探索激光在加工领域中的应用。
几年后，高功率的C、YAG 激光器的创造，使激光加工变成现实。
目前激光加工作为先进制造技术已广泛应用于国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、实现自动化、消除污染和减少材料消耗等起到重要的作用。
如日本最先将激光切割系统引进汽车制造中，大大提高的劳动生产率。
激光切割是应用最广泛的一种激光加工技术，目前激光切割在激光加工中所占的比例超过了70%。
二、原理激光具有高亮度、高单色性、高相干性以及方向性好的特性。
激光切割原理一般指激光经过聚焦后照射到材料上，使材料温度急速升高至熔化或汽化，随着激光与被切割材料的相对运动，在切割材料上形成切缝从而到达切割的目的。
从激光与材料作用机理和过程来分，激光切割可分为热加工和“冷加工〞两种。
现在大量用于激光加工的C和YAG 激光处于红外波段，它们基于热效应，使工件升温、熔化或汽化，以完成各种加工，称其为热加工，但这种方式会损伤周围区域, 因而限制了边缘强度和产生精细特征的能力。
紫外激光的波长短、能量集中，通过直接破坏连接物质组分的化学键来到达加工目的, 这种将物质别离的过程是一个“冷〞过程，热效应小，因此在精密切割和微加工领域具有广泛的应用。
激光切割工艺相比拟传统切割工艺的优点在于：1、激光加工属于非接触加工，因此无磨损，无机械应力，无形变，无耗材，无原材料浪费2、激光能量集中，因此其热影响区小，对非加工部位没有影响，工件热变形极小3、激光能量密度高，加工速度快，生产效率高4、激光便于导向、聚焦、发散等，可以得到不同的光斑尺寸和功率密度，且激光易与数控系统配合，加工方法灵活，因此可以完成任何复杂的加工，如微细加工和局部选择加工5、激光加工不受电磁干扰，加工质量稳定可靠6、激光加工无噪声、无污染，对环境没有危害三、具体工艺实际的激光切割工艺包括了激光局部、光路系统、辅助介质、机械结构、电控局部和软件局部六个方面。
激光加工实习报告总结体会
随着科技的不断发展，激光加工技术在制造业中得到了广泛应用。
为了更好地了解激光加工技术，提高自己的实践能力，我在大学期间选择了激光加工实习。
这次实习让我深刻体会到了激光加工技术的魅力，同时也让我对制造业有了更深入的认识。
二、实习内容实习期间，我主要学习了以下内容：1. 激光加工基本原理：了解了激光加工的原理、特点和应用领域，包括激光切割、激光焊接、激光打标等。
2. 激光加工设备：熟悉了激光切割机、激光焊接机、激光打标机等设备的操作流程、维护保养和故障排除。
3. 激光加工工艺：掌握了激光加工工艺参数的设定、加工过程监控和工艺优化。
4. 激光加工安全知识：学习了激光加工过程中的安全操作规程，了解了激光辐射、火灾、爆炸等安全隐患。
5. 激光加工实际操作：在师傅的指导下，亲自操作激光加工设备，完成了一系列激光加工任务。
三、实习体会1. 激光加工技术的先进性：激光加工技术具有高精度、高效率、低污染等优点，是现代制造业的重要技术手段。
通过实习，我深刻体会到了激光加工技术的先进性，为我国制造业的发展提供了有力支持。
2. 实践操作的重要性：在实习过程中，我认识到理论知识与实践操作相结合的重要性。
只有将所学知识运用到实际操作中，才能真正掌握激光加工技术。
3. 团队协作精神：实习期间，我与同学们共同完成了一系列激光加工任务，充分体现了团队协作精神。
在遇到问题时，我们互相帮助、共同探讨，最终解决问题，完成了任务。
4. 安全意识：激光加工过程中，安全意识至关重要。
通过实习，我深刻认识到安全操作的重要性，养成了良好的安全习惯。
5. 持续学习：激光加工技术不断发展，作为一名激光加工技术人员，需要不断学习新知识、新技术，提高自己的综合素质。
1. 提高了激光加工技术水平：通过实习，我掌握了激光加工的基本原理、设备操作和工艺参数设定，提高了自己的激光加工技术水平。
2. 培养了实践能力：在实习过程中，我亲自动手操作激光加工设备，完成了多项任务，锻炼了自己的实践能力。
激光加工实训报告
一、实训背景随着科技的飞速发展，激光加工技术凭借其独特的优势，在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
为了深入了解激光加工技术的原理和应用，提高自身的实践能力，我参加了本次激光加工实训。
通过为期一周的实训，我对激光加工有了更为全面的认识。
二、实训目的1. 掌握激光加工的基本原理和工艺流程。
2. 熟悉激光加工设备的操作方法。
3. 了解激光加工在各个领域的应用。
4. 提高自身的实践能力和创新意识。
三、实训内容本次实训主要分为以下几个部分：1. 激光加工基本原理（1）激光的产生：激光是一种受激辐射的光，具有方向性好、单色性好、相干性好、能量密度高等特点。
（2）激光加工原理：利用激光束与物质相互作用的特性，对材料进行切割、焊接、熔覆、清洗等加工。
2. 激光加工工艺（1）激光切割：利用高能量密度的激光束对材料进行切割，具有速度快、精度高、切口光洁等优点。
（2）激光焊接：利用激光束将金属材料加热至熔化状态，实现焊接，具有焊接速度快、热影响区小、焊接质量好等特点。
（3）激光熔覆：在基体表面熔覆一层或多层材料，提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等性能。
（4）激光清洗：利用激光束对工件表面进行清洗，具有清洗效果好、无污染等优点。
3. 激光加工设备（1）激光器：产生激光束的核心部件，包括固体激光器、气体激光器、光纤激光器等。
（2）激光加工头：将激光束传输到工件表面，进行加工。
（3）控制系统：控制激光加工过程，包括激光功率、扫描速度、加工路径等参数。
4. 激光加工应用（1）航空航天：激光加工技术在航空航天领域得到广泛应用，如飞机机体、发动机等零部件的加工。
（2）汽车制造：激光加工技术在汽车制造中用于车身焊接、内饰件加工等。
（3）电子行业：激光加工技术在电子行业用于芯片切割、焊接等。
（4）医疗行业：激光加工技术在医疗领域用于医疗器械、手术器械的加工。
四、实训过程在实训过程中，我首先了解了激光加工的基本原理和工艺流程，然后学习了激光加工设备的操作方法。
《激光加工技术》ppt课件
求在这些材料上打出又小又深的孔，例如，
钟表或仪表的宝石轴承，钻石拉丝模具， 化学纤维的喷丝头以及火箭或柴油发动机
中的燃料喷嘴等。这类加工任务，用常规 的机械加工方法很困难，有的甚至是不可 能的，而用激光打孔，那么能比较好地完 成任务。
激光打孔中，要详细理解打孔的材
料及打孔要求。从理论上讲，激光可以在任
何材料的不同位置，打出浅至几微米，深至
二十几毫米以上的小孔，但详细到某一台打
孔机，它的打孔范围是有限的。所以，在打
孔之前，最好要对现有的激光器的打孔范围
进展充分的理解，以确定能否打孔。
激光打孔的质量主要与激光器输出功
率和照射时间、焦距与发散角、焦点位置、
光斑内能量分布、照射次数及工件材料等因
素有关。在实际加工中应合理选择这些工艺
展激光焊接。激光焊接一般无需焊料和焊剂，
只需将工件的加工区域“热熔〞在一起即可， 如图7-12所示。
激光焊接速度快，热影响区小，焊接
质量高，既可焊接同种材料，也可焊接异种
材料，还可透过玻璃进展焊接。
1 2
3
4
1 — 激 光 ； 2 — 被 焊 接 零 件 ； 3 — 被 熔 化 金 属 ； 4 — 已 冷 却 的 熔 池
由内向外挪动，激光束便相应地熔化金
属层，使图像与声音记录下来。加工机
理是用激光热效应，是激光去除加工。
例。
淬硬表面
淬硬表面
(a) 圆 锥 表 面
(b) 铸 铁 凸 轮 轴 表 面
图5 激光外表强化处理应用实例
6〕 激光存储
是利用激光进展视频、音频、文
字资料、计算机信息等的存取。激光电
视唱片的制作可分为原版录制和复制两
激光在工业中的应用
激光在焊接中的应用激光的方向性好，能量比较集中，如在利用聚焦装置使光斑尺寸进一步缩小，可以获得很高的功率密度，足以使光斑范围内的材料在短时间内达到融化或汽化温度。
因此，激光加工是将激光作为热源，对材料进行热加工。
其加工过程大体是激光束照射材料，材料吸收光能，光能转变为热能，从而对材料加工。
工厂上不同的加工工艺要求不同的激光装置，使材料获得不同的温度，分别进行焊接、打孔、切割、表面热处理等加工工艺。
与其他方法比较，激光加工有如下的一些优越性：（1）光点小、能量集中、加工点以外的热影响小；（2）无接触加工，对工件不污染；（3）能穿过透光外壳对被密封的内部材料进行加工；（4）加工精确度高，使用于自动化。
激光加工的一般原理激光加工大多基于光对非透明介质的热作用，也即吸收光能引起的热效应。
因此，激光光束特性、材料对光的吸收作用和导热性等对激光加工有很大影响。
用于激光加工的激光束常用基摸（TEMoo），，因为它有轴对称的光强分布，所以能达到最佳的激光束聚焦。
激光热加工又分连续光束作用和脉冲作用两种。
无论哪一种激光加工方法，都要将一定的功率的激光束聚焦于被加工物体上，使激光与物质相互作用。
以金属加工为例，在功劳密度为10^4～10^11 W.cm^(-2)的激光聚焦照射下，物质表面将吸收大量激光能量。
随着照射时间的推移，激光束与金属表面之间产生多种相互作用过程，使材料局部升温。
金属吸收光能并转化为热能，使材料局部温度升高，然后以热传导方式把热传导金属内部。
连续的激光照射会在物体的作用点产生液化和汽化的现象，达到加工效果。
因为金属表面层吸收的光能转化为热能，而热能又以热传导的方式继续向材料深处传递，所以金属的导热性对材料的加热影响很大。
根据热传导理论可以计算激光照射下被加工材料表面的温度和内部的温度变化。
知道温度场分布对判断能进行什么加工提供依据。
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。
70年件表面，表面热量通过热传导向内扩散，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，形成特定的溶池。
激光原理及应用
微观计算： 重叠率Overlap =d/r 宏观计算： 重叠率= 1—
速度 频率*光斑直径
高重叠率High overlap 1.低速度Low speed (tact time) 2.高能量High energy (maybe result in damage) 低重叠率Low overlap 1.高速度High speed (tact time) 2.低能量Low energy (maybe film isn’t deleted clearly)
• • • 固体工作物质：掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）；红宝石；钕玻璃； 气体工作物质：CO2分子气体；He-Ne原子气体；氩离子气体； 半导体工作物质：砷化镓
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。
3.声光调制系统
• • • 声光调制系统由声光电源和声光调制器（Q开关）两部分组成； 声光调Q技术是指在谐振腔中放入声光介质，通过电声转换形成超声波，使声 光介质的折射率发生周期性变化，从而使激光能量以巨脉冲形式输出（Q值是 谐振电路中的参数，Q值越高，谐振曲线越尖锐）； 声光调Q是一种广泛使用的 Q开关方式，其有重复频率高、性能可靠的优点。
目录
一：激光产生原理 二：激光刻划原理
三：激光扫边原理
激光产生原理
1.激光定义：
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，是取 自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组 成的缩写词。意思是“通过受激发射光扩大”。激光的英文全名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将“光受激发射”改称“激光”。
工程实训激光加工实训报告
工程实训激光加工实训报告
激光加工实训报告
一、报告编写范围
本报告涉及激光加工实训，其内容主要包括激光加工基础理论、激光切割原理，以及实践课程实现目标所进行的步骤和步骤之间的流程。
二、实践内容说明
1、激光加工基础理论。
激光加工是一种比较新的加工方式，它利用激光束来搅拌、焊接、切割和冲击特定材料，如金属和非金属材料。
激光加工分为激光切割、激光烧结、激光熔炼、激光扩散焊等。
2、激光切割原理。
激光切割是激光加工中最为常见的一种方式，它是激光束与被加工材料发生相互作用，而达到切割材料表面形状形成所需几何形状。
其切割原理主要是集中强烈的激光能量照射到材料表面，使激光切割时的材料相关物理性质发生变化，从而产生热效应和凝固的熔界，从而实现切割的目的。
3、实践步骤。
在实践课程中，主要采用精密激光机床，进行切割操作，所进行的步骤大致如下：
（1）检查激光机床各部件，确保其可以正常工作。
（2）根据设计图纸及激光机参数，设置及编译激光加工程序。
（3）经过研磨和翻板，准备加工物件。
（4）安装加工物件和缓冲介质。
（5）激光机联机运行，加工成型，得到产品零件。
（6）观察加工效果，进行加工效果检验。
三、总结
本次激光加工实训主要讲解了激光加工的基础理论以及激光切割的原理，并通过实训课程的方式补充实践部分的知识，实现了激光切割加工的要求。
实训操作中，需要熟悉激光切割加工参数设定、激光加工程序编译，加以运用，从而实现复杂精密零件的加工。
激光加工实习报告总结体会
激光加工实习报告总结体会经过一段时间的激光加工实习，我深刻地体会到了激光加工技术的强大和魅力。
在这段时间里，我学到了很多关于激光加工的理论知识，也积累了丰富的实际操作经验。
以下是我对这次实习的总结和体会。
首先，我了解到了激光加工技术的基本原理和特点。
激光加工是利用高能量密度的激光束对材料进行局部照射，使材料发生物理或化学变化，从而实现切割、焊接、打标、雕刻等加工过程。
与传统的机械加工相比，激光加工具有加工精度高、速度快、热影响区小、加工质量好等优点，广泛应用于制造业、航空航天、生物医学等领域。
其次，我在实习过程中学习到了激光加工设备的使用和维护方法。
激光加工设备包括激光发生器、光学系统、控制系统等部分，正确的操作和维护是保证激光加工效果的重要前提。
在实习期间，我认真学习了设备的使用说明书，并在导师的指导下进行了实际操作。
同时，我也了解到了设备维护的基本知识，如定期清洁光学系统、检查电路连接等。
此外，我还参与了激光加工的实际项目，锻炼了自己的动手能力。
在导师的指导下，我完成了激光切割、焊接、打标等加工任务，深刻体会到了激光加工技术在实际生产中的应用价值。
在项目过程中，我也学会了如何解决加工过程中出现的问题，如调整激光参数、优化加工路径等。
通过这次实习，我认识到了激光加工技术在我国制造业中的重要地位，也为我国激光产业的发展感到自豪。
同时，我也认识到自己在激光加工方面的知识和技能还有待提高，将继续努力学习，为将来的工作打下坚实的基础。
最后，我要感谢实习期间导师的悉心指导和同学们的帮助与支持。
在这次实习中，我收获颇丰，不仅学到了专业知识，还锻炼了自己的团队合作能力。
我相信这次实习对我今后的工作和学习将产生积极的影响。
总之，这次激光加工实习让我受益匪浅，我会珍惜这次经历，继续努力提升自己的专业素养，为我国激光产业的发展贡献自己的力量。
激光原理及其应用简介
激光原理及其应用简介内容摘要继原子能、计算机、半导体之后，激光是上世纪人类的又一重大发明。
早在1917年，著名物理学家爱因斯坦就发现了激光的原理，但直到1958年，激光才被首次成功制造。
它一问世，即获得超乎寻常的飞快发展，不仅使古老的光学及其技术焕发青春，也生发了许多新兴的学科。
激光正以特殊的方式深刻影响着人们生活。
本文描述了激光的基本原理和特性，并在此基础上简单地介绍了激光技术在工业、信息、军事等几个领域内的重要应用及发展前景。
关键词：激光受激辐射粒子数反转相干性一、激光发展史激光技术的启蒙研究发展就完全印证了上面的话。
最早对激光做出理论研究的人是爱因斯坦，1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念，即处于高能级的原子受外来光子作用，当外来光子的频率与其跃迁频率恰好一致时，原子就会从高能级跃迁到低能级，并发射与外来光子完全相同的另一光子，新发出的光子不仅在频率方面与外来光子相一致，而且在发射方向、偏振态以及位相等方面均与外来光子相一致，因此，受激辐射具有相干性；在发生受激辐射时，一个光子变成了两个光子，利用这个特点，可实现光放大，并且能够得到自然条件下得不到的相干光。
受激辐射提出后，陆续有科学家进行研究。
如1916-1930年间拉登堡及其合作者对氖的色散的研究并于1933年绘制出色散系数随放电带电流密度变化的曲线。
1940年法布里坎特首先注意到了负吸收现象。
这一阶段发展并不迅速。
到了第二次世界大战之后，1947年兰姆和雷瑟夫指出通过粒子数反转可以受激辐射，从此激光理论的研究开始突破。
1952年帕塞尔及其合作者实现了粒子数反转，观察到了负吸收现象。
第二年，韦伯产生了利用受激辐射诱发原子或分子，从而放大电磁波的思想，进而提出了微波辐射器的原理。
1957年斯科威尔实现了固体顺磁微波激射器。
既然微波可以激发受激辐射，那么红外乃至可见光等也应该可以。
1958年汤斯和肖洛发表了著名的“红外与光学激射器”一文，1959年汤斯提出了建造红宝石激光器的建议。
激光加工雕刻实训报告
一、实训目的本次实训旨在使学生了解激光加工的基本原理和工艺流程，掌握激光加工设备的使用方法，熟悉激光加工在雕刻领域的应用，提高学生的实际操作技能和工程实践能力。
二、实训内容1. 激光加工基本原理（1）激光的产生：通过电光转换，利用高能电子束激发介质，产生高强度的光束。
（2）激光束的特点：单色性好、相干性好、方向性好、亮度高。
（3）激光加工工艺：激光切割、激光焊接、激光打标、激光雕刻等。
2. 激光雕刻设备（1）激光雕刻机：采用高精度伺服控制系统，实现精确的X、Y、Z三维运动。
（2）激光发生器：产生高强度的激光束，用于雕刻加工。
（3）控制系统：实现对激光雕刻机、激光发生器等设备的控制。
3. 激光雕刻工艺（1）雕刻材料：金属、塑料、木材、玻璃、皮革等。
（2）雕刻方式：点阵雕刻、矢量雕刻。
（3）雕刻效果：图案、文字、三维造型等。
三、实训过程1. 实训准备（1）了解激光加工的基本原理和工艺流程。
（2）熟悉激光雕刻设备的操作方法和注意事项。
（3）掌握激光雕刻工艺参数的设置。
2. 实训操作（1）打开激光雕刻机，检查设备状态。
（2）根据设计图纸，设置雕刻参数，如雕刻速度、激光功率、雕刻深度等。
（3）将雕刻材料放置在加工平台上，调整位置。
（4）启动激光雕刻机，进行雕刻加工。
（5）观察雕刻过程，及时调整参数，确保雕刻效果。
（6）完成雕刻后，关闭激光雕刻机，清理加工现场。
3. 实训总结通过本次实训，我掌握了以下技能：（1）激光加工的基本原理和工艺流程。
（2）激光雕刻设备的操作方法和注意事项。
（3）激光雕刻工艺参数的设置和调整。
（4）根据设计图纸，完成激光雕刻加工。
四、实训心得1. 激光加工技术具有高精度、高效率、低成本等优点，在雕刻领域具有广泛的应用前景。
2. 激光雕刻加工过程中，参数设置和调整对雕刻效果至关重要。
3. 实训过程中，要注意安全操作，遵守操作规程。
4. 激光加工技术对操作人员的要求较高，需要不断学习和实践，提高自身技能。
激光原理及多领域应用
激光原理及多领域应用激光（Laser）是一种特殊类型的光，它的强度、方向性和单色性远超普通光源。
激光光束是由一束高度聚焦的光所组成，其产生的原理基于受激辐射。
激光技术自20世纪中叶被发明以来，以其高度单色性、高亮度、高能量密度和高速调制等特点，在各个领域都得到广泛应用。
本文将介绍激光的基本原理，并探讨激光技术在多领域的应用。
激光的基本原理来源于爱因斯坦于1917年提出的光在外界激发下受激辐射的理论。
激光的产生需要三个基本要素：增益介质、能源供应和光学反馈。
增益介质可以是固体、液体、气体或半导体等，其中含有受激辐射所需的能级结构。
能源的供应可以是电能、光能、化学能或核能等。
光学反馈通过光学谐振腔或布拉格光栅等结构来提供反馈，使得在增益介质中受激辐射放大的光能得到放大，在狭缝出射口形成激光光束。
激光光束具有三个显著的特点。
首先，激光光束是高度单色的，也就是说它只包含非常窄的频率或波长范围内的光。
这种单色性使得激光在光谱分析、光学测量和光通信等领域有着重要的应用。
其次，激光光束是高度聚焦的，并且能够在长距离传输而不会发散。
这种方向性使得激光在雷达、太空通信和激光导航等领域有着重要的应用。
最后，激光光束具有高能量密度，使得它在材料处理、激光照射和激光医疗等领域具有广泛的应用。
激光技术在多领域中都得到了广泛的应用。
下面将介绍几个重要的领域。
首先是激光在医疗领域的应用。
激光技术在医学中被广泛应用于手术、治疗和诊断等方面。
激光刀作为一种无接触式手术工具，具有创伤小、出血少和恢复迅速的优势，已成为眼科、皮肤整形、癌症治疗等领域的常用工具。
激光扫描显微镜通过扫描活体样本表面的激光光束，可以获得高清晰度、高对比度的三维图像，为疾病的早期检测和诊断提供重要依据。
此外，激光技术还用于激光治疗、激光血小板杀死、激光热疗等领域，为医学领域提供了许多重要的工具和方法。
其次是激光在通信和信息技术领域的应用。
激光通信作为一种高速、高带宽的通信方式，正逐渐取代传统的光纤通信。
激光原理性质及应用
3.2 激光通讯
系统重量轻：发射机功耗低，供电系统重量轻；光束集中，散射角小 ，导致发射和接收望远镜的口径都很小，摆脱了微波系统巨大的碟形 天线，重量和体积减轻很多非常有利于卫星通信。
微 波 天 线
激 光 天 线
但是激光在大气中传输时受雨、雾、雪、霜等影响，衰耗要增大，故一般 用于边防、海岛、跨越江河等近距离通信，以及大气层外的卫星间通信和 深空通信
hν = E 2 − E1 hν = E 2 − E1
1.激光原理
1.1物质与光相互作用 受激吸收、自发辐射、受激辐射。 受激吸收：处于较低能级的粒子受到外界 的激发，吸收能量，跃迁到与此能量相对 应的较高能级。 自发辐射：处于高能级的电子以一定的概 率自发地（没有吸收外部能量）从高能级 向低能级跃迁，并放出能量与两能级能量 差相等的光子。
疝 灯
2 激光的特点
干涉性好 激光可以步调一致地向同一方向传播，可以用 透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起， 一台巨脉冲红宝石激光器的亮度比太阳表面的亮 度高若干倍。 但是它的能量密度很大因为它的作用范围很小， 一般只有一个点，所以短时间里聚集起大量的能 量。
3 激光的应用
3.1医学中的应用 医学中的应用 医学是应用激光技术最早、最广泛和最活 跃的一门边缘学科。在1960年世界上第一 台红宝石激光器研制成功后的第二年激光 光视网膜凝固机就在眼病治疗获得应用。 目前激光治疗在临床可分为：眼科激光治 疗、外科激光手术、用于美容目的的皮肤 病激光治疗、口腔激光和激光理疗等等。
3.4 激光冷却
1985年，美籍华裔物理学家朱棣文和他的同事首次实现了激 光冷却原子的实验，并得到了极低温度——24µK（绝对0度 是0K）的钠原子气体。
3.4 激光武器
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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
第一节 激光加工的物理基础
光：0.4～0.76μm
0.76μm 0.63μm 0.6μm 0.57μm 0.50μm 0.45μm 0.43μm 0.4μm
⒈激光打孔 ⑴输出功率与照射时间 ⑵焦距与发散角 ⑶焦点位置 ⑷光斑内的能量分布 ⑸激光的多次照射 ⑹工件材料
⒉激光切割
第三节 激光加工工艺及应用
⒈激光打孔 ⑴输出功率与照射时间 ⑵焦距与发散角 ⑶焦点位置 ⑷光斑内的能量分布 ⑸激光的多次照射 ⑹工件材料
第三节 激光加工工艺及应用 ⑴输出功率与照射时间
应用： 打孔 切割 微调 焊接 热处理 激光存储
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
从图1可以看出,在水中穿透能力最好的光是紫外光波长的区域，一般铜 蒸气和倍频Nd:YAG激光(511和532nm)在水中的穿透能力比较好，用 Nd:YAG激光进行水辅助激光加工时,水层深度最好在10mm以内。
第一节 激光加工的物理基础
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
激发态
E1
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。
设：原子体系的热平衡温度为T， En
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
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
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
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
第三节 激光加工工艺及应用
第三节 激光加工工艺及应用
陶瓷·Φ0.5mm孔·激光打孔
叶片·Φ0.5mm小孔·激光打孔
过滤板·82万个Φ0.7mm孔(3mm厚 不锈钢板)
激光三维精细切割——航空发动机叶形孔 (材料: 不锈钢, 厚度: 1mm, 圆角半径: 0.1mm)
激光三维精细切割——大功率电子管栅极 (材料: 钼, 厚度: 0.3mm, 线宽: 0.3mm)
第一节 激光加工的物理基础
受激辐射
N2
外来光子
E2
ε=hν=E2-E1
N1 E1
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
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
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
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
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
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。
第三节 激光加工工艺及应用 ⑵焦距与发散角
第三节 激光加工工艺及应用 ⑶焦点位置
第三节 激光加工工艺及应用 ⑷光斑内的能量分布
第三节 激光加工工艺及应用 ⑸激光的多次照射
激光的脉冲重复频率对打孔的影响 一般来说，激光一个脉冲打出的孔深为表面孔径的
5一10倍。为了得到又小又深的孔，就必须采取反复照 射的加工方法。锥度可以减小，而孔径几乎不变。但 是，孔深与照射次数不成比例，而是加工到一定深度 后，由于孔内壁的反射、透射以及激光的散射或吸收 以及排屑困难等原因引起能量的损失，加工量逐渐减 小，以致不能继续打下去。图5-12是利用红宝石激光 器加工蓝宝石时获得的实验曲线。从图中可知，照射 20-30次以后，孔的深度达到饱和值。如果单脉冲能量 不变，就不能继续深加工。
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
第六章 激光加工的理论及应用
激光：受激辐射产生的放大光。 红外激光：
CO2激光：10.6μm YAG激光：1.06μm 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。
激光三维切割——奥运参选火炬模型 (材料: 铝合金, 厚度: 1mm)
氧化铝陶瓷激光精密切割 (厚度: 1mm/0.3mm)
石英精密切割 (厚度: 5mm)
单晶硅片激光精密制孔 (厚度: 0.46mm)
第四节 激光加工新技术
⒈激光热处理技术 ⒉水波导激光切割技术 ⒊激光毛化技术 ⒋激光雕刻技术 ⒌激光内雕刻技术 ⒍激光清洗技术 ⒎飞秒激光技术
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
第二节 激光加工的基本设备
②钕玻璃激光器 ③掺钕钇铝石榴石（YAG）激光器
第二节 激光加工的基本设备
⑵气体激光器 1）二氧化碳激光器
第二节 激光加工的基本设备
2）氩离子激光器
第三节 激光加工工艺及应用
激光打孔
激光切割
第三节 激光加工工艺及应用
激光内雕刻技术
激光雕刻原理： 通过适当聚焦，可以使激光的使激光的能量密 度在进入玻璃及到达加工区之前低于玻璃的破 坏阈值，而在加工的区域则超过这一临界值， 激光在极短的时间内产生脉冲，其能量能够在 瞬间使水晶受热破裂，从而产生极小的白点， 在玻璃内部雕出预定的形状，而玻璃或水晶的 其余部分则保持原样完好无损。
第一节 激光加工的物理基础
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பைடு நூலகம்﹑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
第三节 激光加工工艺及应用
⑸激光的多次照射
第三节 激光加工工艺及应用 ⑹工件材料
第三节 激光加工工艺及应用 ⒉激光切割
第三节 激光加工工艺及应用
在 254 微米厚已烧结 Greentape 陶瓷材料上 的过孔，直径 50 微米
在 254 微米厚未烧结 Greentape 陶瓷材料上 的过孔，直径 75 微米
则在能级 En上的原子数Nn为：
En
E2
N n e kT
E1
Nn
第一节 激光加工的物理基础
En
N n 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。
N2