物理学与高新技术课程作业

郑州大学

课程论文

题目：激光技术的应用

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2013-2014学年第1学期

激光技术的应用

摘要:激光技术是六十年代初发展起来的一门以原子理论、量子理论、光学技术和电子技术为基础的一门高新技术。是人类上一个世纪的重大发明,激光技术问世后,便得到了飞速的发展,它也从各个方面影响着人们的生活,改变着人们的生活。目前激光技术已经被推广应用于农业、工业、医疗、科学研究、军用武器及航天技术等多个领域。本文将对这门新兴技术的发展应用及前景进行简单的讨论。

关键词：激光工业医疗军事

引言：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”。激光的原理早在1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。

激光的应用

（一）激光在工业生产中的应用

由于激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，并且其具有适应性强、加工

质量好、精度高、效率高、效益好、加工方法多、无污染等优点，激光技术被广泛用于工业领域。

激光切割：激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。但激光在工业领域中的应用是有局限和缺点的，比如用激光来切割食物和胶合板就不成功，食物被切开的同时也被灼烧了，而切割胶合板在经济上还远不合化算。但是随着激光产业的飞速发展，相关的激光技术与激光产品也日趋成熟。相信在不久的将来，激光切割会越来越多的应用到我们的生产生活当中。

激光焊接：利用激光来焊接有许多优越性:方便快捷、焊缝小、焊接影响区域小，对原材料性质和形态的改变均很小;易于实现数控，可以焊接形状特殊的工件;激光能量集中、作用时间短，可以焊接薄板、金属丝等传统焊接工艺难以加工的材料以及精密、微小、排列密集、受热敏感的材料等等。

激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同金属材料间的焊接。由于激光能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。因为用激光焊接是不需要任何焊料的，所以排除了焊接组件受污染的可能；其次，激光束可被光学系统聚成直径很细的光束，换言之，激光可以做成非常精细的焊枪，做精密焊接工作;还有激光焊接与组件不会直接接触，亦即这是非接触式的焊接，因而材料质地脆弱也没有关系，还可以对

远离我们身边的组件作焊接，也可以把放置在真空室内的组件焊接起来。因为激光焊接有这些特点，所以它在微电子工业中尤其受欢迎。

激光熔覆：激光熔覆是通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度激光束辐照加热，使熔覆材料和基材表面薄层发生熔化，并快速凝固，从而在基材表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层田。激光熔覆具有如下优点：激光束的能量密度高，加热速度快，对基材的热影响较小，引起工件的变形小；控制激光的输入能量，可将基材的稀释作用限制在极低的程度(一般为2％～8％)，从而保持了原熔覆材料的优异性能；激光熔覆层与基材之间结合牢固(冶金结合)，且熔覆层组织细小。这些特点使得激光熔覆技术近十年来在材料表面改性方面受到高度的重视。

激光表面处理：激光对金属材料的表面处理，是近十年来发展起来的一项新技术。无论是对黑色金属还是有色金属，在实践的应用中它都显示了独特的优越性，并在工业生产上得到了广泛的应用。用激光处理金属，一般是以一定模式的激光光束对准工件需处理的部位，由工件随工作台的移动（转动或平移）来实现激光扫描。为防止表面氧化及等离子体的生成，常采用惰性气体保护系统，一般工件的处理均为空冷，有些特殊要求件也可采用液氮冷却。由于激光加工显示出明显的质量和效益上的优越性，使其应用得到迅速发展。

（二）激光在医疗方面的应用

激光是一方向性强，单色性好和能高度集中的相干光束，利用透镜能聚焦成非常小的光点，在光点上其能量密度非常高，并且可以在

几个微秒或几个毫秒之内发生作用，激光的光点经聚焦以后其直径可达几十个微米，因而在治疗时可以精确地选择病变部位。激光以其特有的优越性能解决了许多传统医学的难题。激光治疗最早应用于眼科，对视网膜剥离、眼底血管病变、虹膜切开、青光眼等一大批眼科疾患均能用激光治疗。激光手术刀具有术中出血少，可减少细菌感染等优点。激光与中医针灸术结合而形成的“光针”，对镇痛、哮喘、遗尿、高血压等有一定疗效。激光技术为现代医学提供了一种“神力”，能够治疗内科、外科、眼科、皮肤、肿瘤和耳鼻喉科的100多种疾病。

现如今，激光在美容界的用途也越来越广泛。激光通过产生高能量，聚焦精确，具有一定穿透力的单色光，作用于人体组织而在局部产生高热量从而达到去除或破坏目标组织的目的，各种不同波长的脉冲激光可治疗各种血管性皮肤病及色素沉着，如雀斑、老年斑等，以及去纹身、洗眉、治疗瘢痕等；而近年来一些新型的激光仪，高能超脉冲CO2激光，铒激光进行除皱、磨皮换肤、治疗打鼾，美白牙齿等等，取得了良好的疗效，为激光外科开辟越来越广阔的领域。

另外激光手术有传统手术无法比拟的优越性。首先激光手术不需要住院治疗，手术切口小，术中不出血，创伤轻，无瘢痕。例如：眼袋的治疗传统手术法存在着由于剥离范围广、术中出血多，术后愈合慢，易形成瘢痕等缺点，而应用高能超脉冲CO2激光仪治疗眼袋，则以它术中不出血，不需缝合，不影响正常工作，手术部位水肿轻，恢复快，无瘢痕等优点，令传统手术无法比拟。而一些由于出血多而无法进行的内窥镜手术，则可由激光切割代替完成。