不同激光器对不同材料的作用
激光加工的原理特点及应用
激光加工的原理特点及应用一、激光加工的原理激光加工是一种利用激光束对材料进行加工的方法。
它使用高能量密度的激光束对材料表面进行加热或熔化，从而实现切割、焊接、打孔等加工过程。
激光加工的原理主要包括以下几个方面：1.激光的产生：激光是由激光器生成的一束高度聚焦的光束。
激光器通过受激辐射的原子或分子发出具有特定波长和方向性的光，形成激光束。
2.激光的聚焦：激光束经过透镜或反射镜的作用，可以将光束聚焦到小尺寸的区域。
聚焦后的激光束具有高能量密度，可使材料表面产生高温。
3.激光与材料的相互作用：激光束照射到材料表面时，光能会被材料吸收、反射或透射。
当光能被吸收时，材料会发生热量的积累，引起温度升高。
4.材料的热效应：当材料受到高温的作用时，可能会发生熔化、汽化、气化或蒸发等现象。
材料的热效应决定了激光加工的效果。
二、激光加工的特点激光加工具有以下几个特点，使其在许多领域得到了广泛应用：1.高能量密度：激光束具有高度聚焦的特性，能够将高能量集中在很小的区域内。
因此，激光加工可以在微观尺度上进行精确加工，实现高精度的加工效果。
2.无接触加工：激光加工是一种非接触加工方法，即激光束不需要直接接触材料表面，避免了材料污染和机械损伤的可能性。
3.热影响区小：激光加工主要通过瞬时高温作用于材料表面，对材料的热影响区域较小，减少了加工过程中的热变形和残余应力。
4.处理速度快：激光加工具有高加工速度的特点，可以在短时间内完成大量的加工任务，提高了生产效率。
5.可加工多种材料：激光加工适用于各种硬度和脆性的材料，包括金属、非金属、塑料等。
不同材料对激光的吸收和反射特性不同，因此可以选择不同类型的激光器进行加工。
三、激光加工的应用激光加工在许多应用领域都得到了广泛的应用，以下列举了几个常见的应用领域：1.制造业：激光切割、激光焊接和激光打孔是制造业中常用的激光加工方法。
激光加工可以对金属板材、管材、零件等进行精确加工，提高产品的质量和生产效率。
激光器的种类及应用
• 激光工作物质： 由半导体材料构成的有源区：Ⅲ－V族化合物，如GaAs，InP直接带隙结构， 导带底与价带顶都在K空间的同一位置，注人的电子－空穴带间的光跃迁 无需声子参与，跃迁几率很大，有很高的发光效率。 • 粒子数反转分布——通过 p-n结正向大注入途径来实现： 正向偏压下，大量电子和空穴分别通过耗尽层注入到p侧和n侧， ——导带中存在电子而价带空，形成粒子数反转分布。 • 谐振腔——一般通过解理形成： GaAs等材料折射率很高，解理面大约反射35%的入射光，可形成的一对优质F－P腔， 若再在两腔面分别镀以反射膜和增透膜，则可以进一步提高腔运行效果
准分子激光器激光波长(nm)
放电激发的准分子激光器结构与TEA型CO2激光器基本相同。 很难维持放电的长期稳定性，而要求脉冲宽度为几十ns的高速放电。 卤素气体活性很强，气体容易恶化，必须用耐腐蚀材料制作，并要定期更换气体。 通常采用He、Ne将由压力数千帕的稀有气体和压力数百帕的卤素气体组成的混合气 体稀释成数百千帕的混合气体作为激光工作物质，所形成的激光器输出能量为数百微 焦耳，发光效率1%，重复频率数千赫兹。
激光切开的典型运用
1 汽车范畴的运用 领先的三维激光设备, 不光能够完成车体零件的切开, 还可完成整个 轿车车身全体的切开、焊接、热处理、熔覆、乃至三维丈量, 然后完 成惯例加工无法完成的技能需求。德国通快公司的三维激光设备在 奔驰、通用公司、福特公司、雷诺公司、SKODA公司、欧宝公司、 SAAB公司、VOLVO公司和戴姆勒一克莱斯勒公司成功地运用多年。 2 航空范畴的广泛运用 世界上很多的航空发动机公司选用三维激光设备进行燃烧器段的高 温合金资料的切开和打孔使命, 在军用和民用航空器的铝合金资料或 特别资料的激光切开都获得了成功。
激光频率和材质的关系
激光频率与材质之间并没有直接的关系，激光的频率主要是由产生激光的工作物质（如染料、气体、固体激光器中的晶体或光纤激光器中的掺杂光纤）以及电子在其能级间跃迁时释放的能量决定的。
这个能量按照普朗克关系对应于特定的光子频率，也就是激光的颜色或者说波长。
然而，在材料加工应用中，不同频率（波长）的激光与被加工材料的相互作用效果是密切相关的：
- 吸收特性：不同材料对不同激光波长的吸收率不同。
例如，某些材料可能对红外激光有较高的吸收率，而对紫外激光则几乎不吸收，因此选择适当的激光频率对于高效地加热和熔化材料至关重要。
- 非线性光学效应：在高功率激光作用下，某些材料可能出现非线性光学响应，这些响应的程度可能依赖于激光的频率。
- 激光打标/切割/焊接：在激光打标机中，虽然打标频率是指单位时间内激光脉冲次数，但所使用的激光器产生的激光波长（即频率的倒数）会影响打标的效果，比如深浅、边缘质量等，因为不同波长的激光与材料作用的热效应、机械效应及化学反应速率不同。
综上所述，虽然激光的频率本质上不是由加工材料决定的，但在实际应用中，选择合适的激光频率会直接影响到其与目标材质相互作用的效果。
激光的分类及应用
激光的分类及应用激光是一种特殊的光源，具有高度的单色性、方向性和相干性。
根据其不同的特性和应用领域，激光可以被分为多个分类。
本文将介绍激光的分类及其在各个领域中的应用。
一、激光的分类1. 按激光器工作介质分类：- 气体激光器：利用气体放电产生激光，如二氧化碳激光器、氩离子激光器等。
- 固体激光器：利用固体材料产生激光，如Nd:YAG激光器、激光二极管等。
- 半导体激光器：利用半导体材料产生激光，如激光二极管、垂直腔面发射激光器（VCSEL）等。
2. 按激光器工作方式分类：- 连续激光器：输出连续的激光束，适用于需要持续照射的应用，如激光切割、激光打标等。
- 脉冲激光器：输出脉冲形式的激光束，脉冲宽度通常在纳秒至皮秒级别，适用于高精度测量、激光医疗等领域。
3. 按激光波长分类：- 可见光激光器：波长在400-700纳米范围内，适用于显示技术、激光显示器等。
- 红外激光器：波长在700纳米以上，适用于通信、遥感、红外热成像等领域。
- 紫外激光器：波长在400纳米以下，适用于光刻、荧光光谱分析等领域。
二、激光的应用1. 工业应用：- 激光切割：利用高能激光束对材料进行切割，广泛应用于金属加工、纺织品切割等领域。
- 激光焊接：通过激光束的热作用将材料焊接在一起，具有高精度和高效率，适用于汽车制造、电子组装等行业。
- 激光打标：利用激光束对物体表面进行刻印或标记，应用于产品标识、防伪标记等领域。
2. 医疗应用：- 激光手术：利用激光束对组织进行切割、烧灼或凝固，广泛应用于眼科手术、皮肤整形等。
- 激光治疗：利用激光的生物刺激效应促进组织修复和再生，适用于疤痕修复、疼痛治疗等。
3. 通信应用：- 光纤通信：利用激光器将信息转换为光信号进行传输，具有高速、大容量的优势，是现代通信的重要技术。
- 激光雷达：利用激光束进行距离测量和目标探测，广泛应用于无人驾驶、环境监测等领域。
4. 科学研究：- 光谱分析：利用激光的单色性和相干性进行物质的光谱分析，广泛应用于化学、生物学等领域。
半导体激光器用途
半导体激光器用途半导体激光器是一种使用半导体材料产生激光的器件。
由于半导体激光器具有小体积、低功耗、高效率、易集成等优点，因此被广泛应用于各个领域。
下面将探讨一些半导体激光器的常见用途。
首先，半导体激光器在通信领域有着重要的应用。
随着互联网的迅速发展，人们对高速、高带宽、长距离的数据传输需求越来越大。
半导体激光器可以通过光纤传输高能量、高速度的数据信号，实现光纤通信的高效传输。
另外，半导体激光器还可以用于无线通信中的激光光纤传输、激光通信和激光雷达等应用。
其次，半导体激光器在医疗领域也有广泛的应用。
它可以用于眼科手术中的激光治疗、近视手术以及眼底疾病的检测等。
通过选择合适的激光波长，半导体激光器可以对眼部组织进行精确的切割或照射，从而实现矫正视力和治疗眼部疾病的目的。
此外，半导体激光器还可以用于皮肤美容、激光去眼袋等美容医疗方面的应用。
第三，半导体激光器在工业制造领域也有广泛的应用。
它可以用于激光切割、激光打标、激光焊接等工艺。
半导体激光器具有高能量、高功率密度和高稳定性的特点，可以实现对各种材料的高精度加工和快速加工。
例如，半导体激光器广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域的工艺加工，可以实现对金属、塑料、玻璃等材料的切割、焊接和打标等工作。
此外，半导体激光器还在科研领域具有重要的应用。
科研人员可以利用其高光效率、短脉冲时间和高光束质量来实现对小尺寸结构和微观材料的研究。
例如，在纳米科学和量子技术领域，半导体激光器被广泛应用于纳米材料的制备、纳米加工和纳米图案的制作等方面。
此外，半导体激光器还可以用于光谱分析、光学测量以及环境监测等科学实验。
最后，半导体激光器还有一些其他应用，如安全防护领域的激光器雷达、激光追踪系统，娱乐产业中的激光演出和激光秀等。
这些应用体现了半导体激光器在不同领域中的多样性和灵活性。
总的来说，半导体激光器作为一种重要的光源器件，广泛应用于通信、医疗、工业制造、科研以及其他一些领域。
激光的种类种类及应用
激光的种类种类及应用激光（Laser）原指具有高效率，窄束，高单色性（即色散小），高相干性（即随机性小）的光。
自1964年发明激光以来，激光技术在多个领域得到广泛应用。
根据不同激光产生机制、波长范围和功率等特性的不同，激光可以分为多种种类。
1. 气体激光器（Gas Laser）气体激光器是最早被开发和应用的激光器之一。
根据不同的气体填充和激发方式，气体激光器可以分为氦氖激光器（He-Ne），二氧化碳激光器（CO2），氙离子激光器（Xe-ion）等。
氦氖激光器广泛应用于测量、光学实验、医学等领域；二氧化碳激光器在加工和切割材料、医学手术、雷达等领域得到广泛应用；氙离子激光器适合生物医学、光化学、实验等领域。
2. 固体激光器（Solid-State Laser）固体激光器是利用一些固态材料来产生激射光的装置。
常见的固体激光器包括钕：锗酸玻璃激光器（Nd:glass）、二极管激光器（Diode laser）、钕：YAG激光器（Nd:YAG）、掺铒光纤激光器（Er-doped fiber laser）等。
固体激光器在材料加工、激光雷达、医学手术、通信等领域得到广泛应用。
3. 半导体激光器（Semiconductor Laser）半导体激光器是利用半导体材料来产生激射光的装置。
半导体激光器又称为激光二极管（Laser Diode），它具有尺寸小、寿命长、高效率等特点。
半导体激光器广泛应用于通信、照明、显示、激光打印等领域。
4. 纤维激光器（Fiber Laser）纤维激光器是利用光纤结构的光介质来产生激射光的激光器。
纤维激光器具有体积小、易于集成、输出功率稳定等特点。
纤维激光器在制造业、材料加工、通信、医疗等领域得到广泛应用。
5. 液体激光器（Liquid Laser）液体激光器是利用液体介质来产生激射光的装置。
由于液体特性的不稳定性，液体激光器并不常见，但在一些特殊领域如核聚变、舰船激光武器等方面得到应用。
大功率光纤激光器用途
大功率光纤激光器用途大功率光纤激光器是指功率在几千瓦到几百瓦以上的激光器，它具有较高的输出功率和较高的能量密度，因此具有广泛的应用。
以下将详细介绍大功率光纤激光器的主要用途。
首先，大功率光纤激光器在材料加工领域有着重要的应用。
它可以用于金属加工、焊接、切割和打孔等工艺。
由于光纤激光器具有较小的光斑直径和较高的能量密度，因此可以实现高精度和高速度的加工。
对于金属材料，光纤激光器可以快速加热并融化，实现高质量的焊接和切割效果。
此外，光纤激光器还可以用于工业表面处理，如去漆、除锈等。
大功率光纤激光器在这些加工过程中可以提高效率和质量，并减少能源消耗。
其次，大功率光纤激光器在激光打标领域也有广泛的应用。
激光打标是利用激光技术对物品进行标记和刻印。
相比传统的刻划方式，激光打标具有无接触、非接触、高精度等特点。
大功率光纤激光器可以实现对各种材料的打标，包括金属、塑料、陶瓷、玻璃等。
激光打标在电子、电器、医疗器械、汽车零部件等领域有着广泛的应用，可以实现标志、图案、文字等不同类型的刻印。
此外，大功率光纤激光器在医疗领域也有重要的应用。
激光在医疗中具有多种作用，如手术切割、封闭血管、组织烧灼和癌症治疗等。
大功率光纤激光器可以实现高品质和高效率的医学操作。
例如，它可以用于手术中的精确切割和烧灼，减少手术损伤和出血。
此外，光纤激光器还可以通过光热效应杀死癌细胞，用于肿瘤治疗。
大功率光纤激光器在医疗中的应用可以提高手术效果，减少创伤和恢复时间。
另外，大功率光纤激光器在通信和传输领域也有重要的应用。
随着信息技术的发展，光纤通信已成为主流的通信方式。
大功率光纤激光器可以实现高功率和高速度的光信号传输，提高传输距离和容量。
光纤激光器还可以用于光纤放大和光纤激光器系统的构建，提供高质量的光信号。
大功率光纤激光器在通信领域的应用可以提高网络传输速度和质量，满足日益增长的数据需求。
此外，大功率光纤激光器还可以用于科研和实验室应用。
激光的种类和激光器的用途
激光的种类和激光器的用途激光是一种由激活的原子、分子或离子产生的高度聚焦的光束。
根据激光的产生机制、波长、功率等不同特点，激光可以分为多种不同类型。
以下是常见的一些激光器种类及其应用。
1.气体激光器：气体激光器利用气体体积放电、电离、碰撞激发等原理产生激光。
其中，最常见的激光器是二氧化碳激光器（CO2激光器），它的波长为10.6微米。
CO2激光器广泛应用于切割和焊接金属材料、医学手术、纹身移除、装饰等领域。
2.固体激光器：固体激光器使用固体材料（如晶体或玻璃）作为激发介质，通过显微光泵或一个或多个便激光器激励来产生激光。
当固体材料受到外部能量激发时，光子被激发到高能级，并在经典的自发辐射下退回到较低的能级，产生激光。
常见的固体激光器有Nd:YAG激光器和Er:YAG激光器等。
Nd:YAG激光器工作在1064纳米，常用于望远镜、瞄准器、激光光纤通信等领域。
3.半导体激光器：半导体激光器是利用半导体材料和pn结构的特性产生激光。
半导体激光器通常体积小且寿命长，因此广泛用于信息存储、激光指示器、激光打印机、激光读取器、医疗设备等领域。
此外，半导体激光器还广泛应用于激光雷达、光通信和工业材料加工等领域。
4.光纤激光器：光纤激光器是一种利用光纤作为反馈介质产生激光的激光器。
相较于传统的固体激光器，光纤激光器具有更高的效率、更小的尺寸和更长的使用寿命。
光纤激光器广泛应用于医学手术、材料加工、激光测距、光纤通信等领域。
5.自由电子激光器：自由电子激光器是一种利用加速带电粒子（电子或电子束）产生激光的激光器。
自由电子激光器的波长范围广，功率高，可用于材料加工、电子束刻蚀、粒子加速器、原子核物理研究等领域。
除了上述激光器类型外，还有衍射光束激光器、液体激光器等特殊类型的激光器。
总结起来，激光器有着广泛的应用领域。
例如，激光器在医学领域中，可用于激光手术、激光治疗、激光诊断等；在通信领域中，激光器可用于光纤通信、激光雷达等；在材料加工领域中，激光器可用于切割、打孔、焊接、雕刻等；在科研领域中，激光器可用于光谱分析、粒子加速等。
常用激光器简介
几种常用激光器的概述一、CO2激光器1、背景气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。
特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。
二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。
1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。
在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。
不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。
最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。
2、工作原理CO2激光器中，主要的工作物质由CO₂，氮气，氦气三种气体组成。
其中CO₂是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。
加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。
氮气加入主要在CO₂激光器中起能量传递作用，为CO₂激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。
CO₂分子激光跃迁能级图CO₂激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。
放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。
这时受到激发的氮分子便和CO₂分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO₂分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。
3、特点二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点：（1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。
（2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。
激光器的分类介绍
激光器的分类介绍激光器是一种能够产生具有高度一致性和同步性的激光光束的器件。
根据激光器的工作原理、激光器的波长、激光器的应用领域等不同方面的分类，下面将对激光器进行详细的介绍。
一、根据激光器的工作原理进行分类1.固体激光器：固体激光器是利用外部能量源（例如闪光灯、激光二极管）激励激光介质（例如Nd:YAG、Nd:YVO4）产生激光的一种激光器。
固体激光器具有高效率、高能量、高品质光束等特点，在军事、医学、科研等领域有广泛的应用。
2.气体激光器：气体激光器是利用放电激励稀薄气体分子产生粒子数密度高、能级分布宽的激光介质，然后通过光学共振腔将产生的激光进行放大和聚束。
常见的气体激光器有氦氖激光器、CO2激光器等，广泛应用于科研、测量、医学和工业等领域。
3.半导体激光器：半导体激光器是利用半导体材料在电流或者注入光子的作用下产生受激辐射所形成的激光。
其特点是体积小、效率高、功率低、寿命短等，被广泛应用于光通信、激光打印、激光显示等领域。
4.液体激光器：液体激光器采用液体介质作为激光介质进行激光产生。
液体激光器相比固体激光器和气体激光器具有较高的能量、频率较宽、调谐范围较大等特点，在科研和工业领域有着广泛的应用。
二、根据激光器的波长进行分类1.可见光激光器：可见光激光器产生的激光波长在400~700纳米之间，能够被人眼所感知。
可见光激光器广泛应用于激光显示、激光打印、激光医学等领域。
2.红外激光器：红外激光器产生的激光波长在700纳米到1毫米之间，是不可见光。
红外激光器在通信、材料加工、医学、军事等领域有广泛的应用。
3.紫外激光器：紫外激光器产生的激光波长在10纳米到400纳米之间，也是不可见光。
紫外激光器在微加工、光致发光、光解离等领域有重要的应用。
三、根据激光器的应用领域进行分类1.医学激光器：医学激光器广泛应用于激光治疗、激光手术等医学领域，例如激光照射可以刺激细胞增殖、促进伤口愈合，还可以用于激光石化术、激光治疗静脉曲张等。
激光器的种类及应用
激光器的种类及应用激光器是一种能够产生高强度、单色、相干光的装置，被广泛应用于科研、医学、工业、军事等领域。
根据激光器的工作原理和应用领域的不同，可以分为以下几种类型：1.气体激光器气体激光器利用气体电离放电激发基态原子或分子，从而产生激光。
常见的气体激光器包括CO2激光器、氦氖激光器、氩离子激光器等。
气体激光器具有较大的功率输出和较高的效率，被广泛应用于材料加工、医学、通信等领域。
2.固体激光器固体激光器利用固体材料中的色心离子或稀土离子来实现激光的产生。
常见的固体激光器有Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器等。
固体激光器具有较高的光学效率和较长的寿命，在材料加工、医学、研究等领域有广泛应用。
3.半导体激光器半导体激光器利用半导体材料中的电子与空穴的复合辐射产生激光。
常见的半导体激光器有激光二极管和垂直腔面发射激光器（VCSEL）。
半导体激光器具有小体积、高效率、低功率消耗等优点，被广泛应用于光通信、激光打印、激光雷达等领域。
4.光纤激光器光纤激光器是利用光纤介质中的掺杂离子来产生激光。
常见的光纤激光器有光纤光栅激光器、光纤拉曼激光器等。
光纤激光器具有输出光束质量好、稳定性高、易于集成等优点，被广泛应用于通信、激光加工等领域。
5.势能激发激光器势能激发激光器利用电能、化学能等形式的势能转化为激光的能量。
其中，化学激光器通过化学反应释放能量来产生激光，常见的有二氧化碳化学激光器；核聚变激光器通过核聚变反应释放能量来产生激光。
6.自由电子激光器自由电子激光器利用电子在磁场中的轨道运动来产生激光。
自由电子激光器具有宽波谱、高亮度和超短脉冲等优点，被广泛应用于材料表面处理、生物医学和物理研究等领域。
激光器在各个领域具有广泛的应用：1.医疗领域激光器在医学诊断和治疗中发挥着重要作用。
例如，激光刀在手术中用于切割和凝固组织；激光眼科手术用于矫正视力；激光美容仪器用于皮肤治疗和脱毛等。
2.材料加工激光器在材料切割、焊接、打孔、刻蚀等方面发挥着重要作用。
常见激光器结构及器件功能介绍
常见激光器结构及器件功能介绍激光器是一种产生并放大激光束的装置，常见的激光器结构包括气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导体激光器。
下面将对这些常见的激光器结构及器件功能进行介绍。
1.气体激光器：气体激光器是利用气体分子或原子的电子能级跃迁放大光子束的装置。
常见的气体激光器包括二氧化碳激光器和氩离子激光器。
（1）二氧化碳激光器（CO2激光器）：它是利用二氧化碳气体的分子振动能级跃迁来放大激光。
主要用于切割、打孔、焊接等工业加工领域。
（2）氩离子激光器：它利用氩离子气体的电子能级跃迁来放大激光。
主要应用于生物医学、光学雷达等领域。
2.固体激光器：固体激光器是利用固体材料（如纳、晶体、陶瓷等）的电子能级跃迁放大光子束的装置。
常见的固体激光器包括Nd:YAG激光器和雷射晶体放大器。
（1）Nd:YAG激光器：它是利用掺杂了钕离子的钇铝石榴石晶体的电子能级跃迁来放大激光。
主要用于切割、焊接、医疗美容等领域。
（2）雷射晶体放大器：它是利用高浓度掺杂放大材料（如三氧化二铜、Cr4+：YAG等）的反射效应来放大激光。
主要应用于高能激光研究和军事领域。
3.液体激光器：液体激光器是利用液体材料的分子或原子能级跃迁放大光子束的装置。
常见的液体激光器包括染料激光器和化学激光器。
（1）染料激光器：它利用在溶液中溶解染料分子的电子能级跃迁来放大激光。
主要用于光谱分析、显示技术等领域。
（2）化学激光器：它利用化学反应产生的激发态物质来放大激光。
主要应用于军事领域和科学研究。
4.半导体激光器：半导体激光器是利用半导体材料（如GaN、InP等）的电子能级跃迁放大光子束的装置。
常见的半导体激光器包括激光二极管和垂直腔面发射激光器（VCSEL）。
（1）激光二极管：它利用PN结的电子能级跃迁来放大激光。
主要应用于光通信、光储存、激光打印等领域。
（2）VCSEL：它利用垂直结构的PN结的电子能级跃迁来放大激光。
主要应用于光通信、生物传感等领域。
激光与材料的相互作用
激光与材料的相互作用作为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。
激光的性能不断提高，现在的激光具有各种不同的波长、功率和脉冲宽度，这些参数的不同组合适用于各种不同的加工需要。
为了更好地了解激光的潜能，工程师们必须熟悉这种技术以及其中的细微差别。
在决定使用何种激光前，工程师应该了解激光工作原理、激光与材料的相互作用、激光参数以及何时可利用激光进行医疗材料加工。
了解这些知识后，工程师设计医疗器械时就能做出正确的决定。
激光在器械加工中的应用机会激光可用于器械制造的许多加工环节中。
例如，激光切割便是一种常见用途，常用于制造支架等小型器械。
激光还可用于加工通沟或盲孔。
该技术可用于加工医疗诊断设备的微流体通道以及给药用微量注射器的小孔。
目前，人们正利用激光加工技术研制用于芯片实验室上的微型传感器和传动器上的硅制微型机械。
激光焊接和打标常用于植入器械和手术器械的制造中。
此外，激光还常用于表面纹理加工中，例如：可用于矫形外科植入物的表面处理上，提高表面的粘附性。
激光工作原理激光的工作原理较为简单。
通过一个光子激发其他光子，使大量光子以光束的形式一起发射出去。
肉眼可能无法看见的光束由激光腔中发射出去，然后被传导至材料加工工作站中。
根据激光波长的不同，光束可通过光纤传播或者经光学元件直接传播。
目前使用的激光大都早在20世纪60年代就已经问世，包括Nd:Y AG激光、二氧化碳激光和半导体激光。
激光器集成到工业用机械中经过了数年的时间，尽管技术已经成熟，但激光器仍在不断改进，例如：人们研制出能产生很短脉冲宽度的如皮秒和飞秒激光器。
此外，激光材料在光纤激光器、光碟激光器和焊接用绿光激光器内的独特排列进一步丰富了材料加工的方法。
表I. 材料加工中常用的激光波长。
(点击放大) 材料加工所用激光波长从紫外线一直到红外线，包括了可见光谱。
常用激光类型及其波长列于表I中。
除激光类型外，选择激光时还要考虑其他许多方面，例如：激光腔的设计、光学传送元件和激光与材料相互作用。
各种激光器的介绍
各种激光器的介绍激光器是一种将能量源转化为高强度、高单色性、高定向性的激光光束的装置。
激光器被广泛应用于医疗、通信、材料加工、测量检测等各个领域。
下面将介绍几种常见的激光器。
1.氦氖激光器（He-Ne激光器）氦氖激光器是一种气体激光器，它利用氦和氖的混合气体在波长为632.8纳米的红光范围内产生激光。
氦氖激光器具有单一稳定频率、高空间定向性和较小的光腔长度，适用于光学实验、干涉测量等领域。
2.二极管激光器（LD激光器）二极管激光器是一种半导体激光器，它是由多层不同材料的半导体材料组成的结构。
二极管激光器广泛应用于通信领域，如光纤通信、光存储等。
它具有体积小、效率高的特点。
3.CO2激光器CO2激光器是一种分子激光器，其工作介质是CO2分子。
CO2激光器具有中红外波段的辐射，波长在9.6-10.6微米之间。
CO2激光器在材料加工、医疗等领域有广泛应用，如切割、焊接、组织切割等。
4.Nd:YAG激光器Nd:YAG激光器是一种固体激光器，其工作介质是掺有镓和铽离子的YAG晶体。
它具有较长的荧光寿命和较高的能量转换效率，常用于材料加工、医疗、科学研究等领域。
5.氮化镓激光器（GaN激光器）氮化镓激光器是一种宽禁带半导体激光器，它利用氮化镓材料发射紫外激光。
GaN激光器具有较高的工作温度、较长的寿命和较高的光电子转换效率，可用于蓝光显示、白光LED照明等领域。
6.染料激光器染料激光器是一种利用染料溶液作为工作介质的激光器。
它具有波长调谐范围广、转换效率高的特点。
染料激光器在科学研究、生物医学等领域有广泛应用。
7.纳秒脉冲激光器纳秒脉冲激光器是一种能够在纳秒时间尺度内产生激光脉冲的激光器。
它广泛应用于材料加工、精密测量、医疗等领域，如激光打标、激光切割、激光测距等。
总之，激光器具有波长可调、能量可控、光束质量高等优点，能满足不同应用领域的需求。
随着材料科学、光学技术的不断发展，激光器的种类也在不断增多，并得到了广泛的研究和应用。
激光器的种类及应用
激光器的种类及应用激光器是一种产生高强度、高聚束、单色、相干光的装置。
它们被广泛应用于各个领域，包括医学、通信、材料加工、军事、测量和科学研究等。
下面将介绍几种常见激光器的种类及其应用。
1.气体激光器：气体激光器是最早被发展出来的激光器之一、最常见的气体激光器包括二氧化碳激光器和氩离子激光器。
二氧化碳激光器主要用于材料切割、焊接和打孔等工业应用，还被广泛应用于医学手术和皮肤美容治疗。
氩离子激光器在医学和科学研究中也有广泛应用，例如眼科手术、实验物理和化学研究。
2.固体激光器：固体激光器是一种使用固体材料作为激活介质的激光器。
最常见的固体激光器包括Nd:YAG激光器和铷钾硼酸盐（Nd:YVO4）激光器。
固体激光器有较高的光束质量和较长的寿命，被广泛应用于材料加工、医学、科学研究和军事领域。
它们可以用于切割、钻孔、焊接、标记和激光测距等应用。
3.半导体激光器：半导体激光器是使用半导体材料作为激发源的激光器。
它们具有体积小、功耗低和价格低廉的特点，因此在通信、激光打印、光存储和生物医学等领域得到了广泛应用。
激光二极管是最常见的半导体激光器之一，它们被广泛用于激光打印机、激光扫描仪和激光指示器等设备中。
4.光纤激光器：光纤激光器是利用光纤作为光传输介质的激光器。
它们具有高效率、高功率输出和相对较小的尺寸。
光纤激光器被广泛应用于通信、材料加工和医学等领域。
例如，光纤激光器可以用于光纤通信系统中的信号放大和发送，也可以用于材料切割、焊接和打标等高精度加工过程。
5.半导体激光二极管：半导体激光二极管是一种小型、低功耗的激光器。
它们主要用于光通信、激光打印、激光显示和传感器等领域。
激光二极管被广泛用于光纤通信系统中的光放大器和激光器，也被应用于激光打印机、光盘读写器和激光雷达等设备。
总而言之，激光器的种类繁多，每种类型都有其特定的应用领域。
激光技术的不断进步和创新将会带来更多新的应用和发展机会。
激光武器的分类
激光武器的分类】不同功率密度，不同输出波形，不同波长的激光，在与不同目标材料相互作用时，会产生不同的杀伤破坏效应。
用激光作为“死光”武器，不能像在激光加工中那样借助于透镜聚焦，而必须大大提高激光器的输出功率，作战时可根据不同的需要选择适当的激光器。
目前，激光器的种类繁多，名称各异，有体积整整占据一幢大楼、功率为上万亿瓦、用于引发核聚变的激光器，也有比人的指甲还小、输出功率仅有几毫瓦、用于光电通信的半导体激光器。
按工作介质区分，目前有固体激光器、液体激光器和分子型、离子型、准分子型的气体激光器等。
同时，按其发射位置可分为天基、陆基、舰载、车载和机载等类型，按其用途还可分为战术型和战略型两类。
1．战术激光武器战术激光武器是利用激光作为能量，是像常规武器那样直接杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等，打击距离一般可达20公里。
这种武器的主要代表有激光枪和激光炮，它们能够发出很强的激光束来打击敌人。
1978年3月，世界上的第一支激光枪在美国诞生。
激光枪的样式与普通步枪没有太大区别，主要由四大部分组成：激光器、激励器、击发器和枪托。
目前，国外已有一种红宝石袖珍式激光枪，外形和大小与美国的派克钢笔相当。
但它能在距人几米之外烧毁衣服、烧穿皮肉，且无声响，在不知不觉中致人死命，并可在一定的距离内，使火药爆炸，使夜视仪、红外或激光测距仪等光电设备失效。
还有7种稍大重量与机枪相仿的小巧激光枪，能击穿铜盔，在1500米的距离上烧伤皮肉、致瞎眼睛等。
战术激光武器的"挖眼术"不但能造成飞机失控、机毁人亡，或使炮手丧失战斗能力，而且由于参战士兵不知对方激光武器会在何时何地出现，常常受到沉重的心理压力。
因此，激光武器又具有常规武器所不具备的威慑作用。
1982年英阿马岛战争中，英国在航空母舰和各类护卫舰上就安装有激光致盲武器，曾使阿根廷的多架飞机失控、坠毁或误入英军的射击火网。
2．战略激光武器战略激光武器可攻击数千公里之外的洲际导弹；可攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等。
激光器材料
激光器材料介绍江默语（昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093）摘要：激光器诞生于20世纪60年代，伴随着激光晶体，激光玻璃，透明陶瓷等激光材料的发展，人们对激光技术的认识越来越广，利用也越来越多。
本文从激光器、激光材料、三能级系统、四能级系统，以及调谐/调Q激光器等几方面对激光技术进行了简单介绍。
关键词：激光器，激光材料，三能级系统，四能级系统，调Q激光器绪论激光技术是当时最重要的科技成就之一，它的发展和应用前景非常诱人，对整个科技领域的发展都起了重大的改革和推动作用。
从激光基础理论的提出到美国人梅曼制造出第一台激光器，经历了近半个世纪，其发展历史也是一个非常曲折的过程。
今天，人们对激光并不陌生，如激光开刀，可自动止血；全息激光照片还可以假乱真；还有激光照相，激光美容等。
激光还广泛地应用在军事方面。
随着科技的不断进步，在许多科学家的共同努力下，半导体激光器终于问世。
这类激光器已经成为光电子技术领域中研究最活跃、应用最广泛的器件。
以其优越的性能，在光通信和光存储中得到广泛应用，并且，不断出现新概念、新器件、新技术和新应用，继续以欣欣向荣的态势向前发展。
（一）所有的激光技术都必须有一个发射激光的载体，那就是激光器，由各种自然、人工合成的材料制备而成。
激光器按照工作物质的不同，可分为固体激光器、气体激光器和半导体激光器。
其中，固体激光器是以掺入某些稀土元素的固体介质材料为工作介质的激光器，分为玻璃激光器和晶体激光器。
后来，又出现了一种新的激光基质——透明陶瓷。
目前，固体激光器中常见的激光材料有：红宝石、钕玻璃、掺钕的钇铝石榴石，掺钕的的铝酸钇，掺钕的氟化锂钇和掺钕的钒酸钇等，其中掺钕的钇铝石榴石（Nd：YAG）和钕玻璃是目前应用最广的两种。
激光器激发出激光之后，就可以发挥激光的作用了。
激光之所以得到广泛应用，得益于激光自身所具有的几个主要特性，即单色、相干、准直、高亮度。
单色性：激光光束除了在空间和时间上高度集中外，在频谱上也是高度集中的，也就是说，它的的谱线宽度很窄，单色性好，或者说它的时间相干性很高。
激光器波长有何作用
激光器波长有何作用
激光器的波长对其应用和性能具有重要作用。
1. 应用领域：不同波长的激光器对应不同的应用领域。
例如，紫外激光器主要应用于光刻、荧光成像和光谱分析等领域；可见光激光器可用于显示器、信息存储和激光打印等应用；红外激光器则常用于通信、遥感和医疗等领域。
2. 材料相容性：不同材料对不同波长的激光器有不同的吸收和散射特性，因此波长选择对于特定材料的加工和处理影响重大。
例如，某些材料对可见光激光器的吸收较高，因此可用于切割和焊接；而某些材料对红外激光器较为透明，可用于非接触式加工。
3. 光束传输：激光器的波长还影响其在光纤和其他光传输系统中的传输特性。
不同波长的激光器在光纤中的损耗不同，对光纤的模式耦合和传输效率有影响。
因此，在光通信和光纤传感等应用中，波长选择对于光束传输的效率和稳定性至关重要。
4. 光学效应：不同波长的激光器在与物质相互作用时会引起不同的光学效应。
例如，红外激光器可引发非线性光学效应，如倍频和和谐产生。
这些效应在光学器件、光学信号处理和光学计量中都具有重要应用。
总之，激光器的波长是选择合适的激光器用于特定应用的关键因素，波长的选择
将直接影响到激光器的性能和应用效果。
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2、CO2激光器对金属材料的加工
激光无法透过金属材料，部分能量会被吸收和反射掉。金属吸收二 氧化碳激光的能力较弱，激光波长越小，吸收率越高，能量传递效率也 越高。尽管金属对二氧化碳激光的吸收较少，但只要能量密度很大，二 氧化碳激光仍可有效用于金属的焊接和切割。 比如计算机机壳的钣金切割，以及各种机器控制箱和机壳的钣金切 割是最主要的加工对象。尤其是一些产品产量不多，形状复杂，产品生 命周期不长，开模划不来的钣金切割最多，如：电动玩具机壳、自动贩 卖机机壳、配电盘等。 大于1600瓦的高功率CO2激光，主要被应用在金属焊接和表面处理上， 在工业先进国家已逐渐被国防、汽车和航天工业里一些特殊领域所采用。 但早期高功率激光的价位比较高，加上这一方面的技术养成训练有限， 所以除了国防上、一些大学和研究单位有这一方面的应用外，民用工业 较少引进此类高功率CO2激光。
(2)不同脉宽
从实验结果可见 ，脉宽对雕刻效率以及质量的影响都很小，脉宽主 要在高功率密度加工需要考虑对材料的散热时起作用。
(3)不同脉冲频率
试验证明，脉冲频率为3kHz时，材料能在较少时间内被雕刻穿透。 对照雕刻点图片分析的情况可发现,随着脉冲频率增加,雕刻点之间的距离 变小，但与此同时雕刻点变浅。因此单纯考虑雕刻质量时,脉冲频率增加 有利雕刻出精细的线条。
简介：
CO2激光器，可称“隐身人”，因为它发出的激光波长为10.6 μm， “身”处红外区，肉眼不能觉察，它的工作方式有连续、脉冲两种。连 续方式产生的激光功率可达20 千瓦以上。脉冲方式产生波长10.6 μm的 激光也是最强大的一种激光。最普通的CO2激光器是一支长1 米左右的 放电管。它产生的激光是看不见的，在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的 白光。二氧化碳激光于1964年首次运用其波长为10.6μm。
3、YAG激光器对非金属材料的加工工艺
对于很硬的材料，像天然或人造金刚石 陶瓷、铁氧体等也需要很精 确的打孔和成形。然而，很高的硬度，有时加之又很脆，使加工既费时 又艰难。实践证明YAG激光器对这类加工有很大帮助。 加工这种金刚石时，YAG激光器具有很大的优越性， 而且使一些新 的加工技术有了可能。使用激光辐射强度达一定时发生金刚石的石墨化。 这样制作的石墨增加了对激光辐射的吸收，温度升高，使石墨燃烧或汽 化。 对加工透明材料，从底面开始比在面对激光福射的一面容易得多(从 底边开始的切割宽度要比通常加工的宽度小）
1、CO2激光器对非金属材料的加工
将CO2激光束透过一个光罩，用镂空的铜模罩住要雕刻的非金属材 料，然后用CO2激光束在铜模上作快速扫瞄，即可在该材料上雕刻出复 杂的图案。雕刻对象一般为木材、皮革和纸张等，另外也可以应用到雕 刻特有的手工艺品，如竹片雕刻、软木浮雕等。也有少数150瓦左右的 CO2激光直接作皮衣、皮件等生产用。 输出200瓦以下的CO2激光器在一些非金属薄材料切割方面绰绰有余， 如建筑业的压克力模型制作，结婚相簿封面的硬版图样，其特点是是小 而复杂，但均可以CO2激光来作裁切。 云母薄板的裁切﹑防弹衣内纤维布的裁切，还有其它一些特殊材料 如：FRP、ABS、特弗龙、石棉和橡胶等的裁切，国外都有采用激光加 工的先例，只是需要特别注意切割时所产生气体的排放问题。
3、CO2激光器对合金材料的加工
镁合金具有密度较低、强度较高、导热性良好以及可回收等诸多优 点，被称为轻量化结构用绿色工程材料，在汽车、航空、电子通讯等领 域有着广泛的应用前景。激光焊接镁合金有很多优点，如焊接速良快， 热输入较小，焊缝以及热影响区较窄，焊缝组织细小以及焊接变形小等， 因此激光焊接镁合金得到广泛的关注。
二、YAG激光器
YAG激光的波长是CO2激光波长的1/10，所以一般材料对YAG激 光的吸收率高于对CO2激光的吸收率。但是这种吸收率的差异在激 光切割机加工中，只在初始激光作用的瞬间起作用，随着材料状态 的改变，吸收率有很大的不同。
1、YAG激光器对金属材料的加工工艺 (1)不同功率密度
如图实验结果可知，雕刻效率随激光输出功率密度的升高而提高，但 需要注意的是,功率密度的进一步增加对效率提高的程度并不是非常明显。
三、YAG激光器和CO2激光器的对比
1、YAG激光切割机具有价格低、稳定性好的特点，但能量效率低， 一般<3%，当前YAG激光切割机的输出功率诸多在600w左右，由于输出 能量小，主要用于打孔和点焊及薄板的切割。YAG激光切割机激光器的 波长不易被非金属汲取，故不能切割非金属材料。 YAG激光切割机面市时间已经比较长，但也是存在不少缺点，例如: 功耗大、切割速度慢、切割效果差，且故障率比较高、耗材使用寿命短， 后期高额的维护费用成为其发展的阻碍。 2、CO2激光切割机现在市面上在售的，由于光电转化率较低多用于 金属薄板的切割，极少有厂家生产大功率CO2激光切割机。但是CO2激 光器的波长为10. 6μm，相对容易被非金属吸收， 可以高品质地切割木 材、亚克力、pp、 有机玻璃等非金属材料。多数厂家生产150W左右的 CO2激光切割机用于金属与非金属的混合切割，主要面向广告行业销售。
2、YAG激光器对合金材料的加工工艺
熔化极和非熔化极氨弧焊是钦合金板材传统的焊接方法，已具备成熟 的焊接工艺，但氢弧焊对于钦合金超薄板材 (板厚5 <0.3mm)的焊接， 熔宽与焊缝成形仍不理想。 激光焊接具有能量集中、热输入量小、焊缝成形好、还有激光焊接 “净化效应”等显著优越性，非常适合焊接钦合金薄板。 YAG脉冲激光焊接金属时，由于光辐射的高峰值功率、间断作用等特 性，作用过程显出动态变化的特点，并且焊接工艺控制因素较多，要获 得稳定的焊接质量就必须对工艺规范严格控制。
第 一 组
组员：
张*** 张***
尹***
张***
不同激光设备对不同材料的加工工艺
激光器的分类
1、CO2气体激光器
2、YAG固体激光器 3、光纤激光器 4、半导体激光器
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材料的划分
金属材料 1、结构钢 2、不锈钢 3、铝 4、钛 非金属材料 1、合成材料 2、有机物 3、陶瓷
一、CO2碳激光器
3、YAG脉冲激光与CO2连续激光相比，由于波长短 (YAG激光波长 1.06um, COx激光波长10.6um )，金属对YAG激光的吸收率高，脉冲激光 束作用在金属表面的时间为毫秒级，在获得相同熔深的情况下，脉冲 YAG激光焊接线能量要比CO2激光小，因此YAG脉冲激光在薄板焊接中具 有明显的优势。