激光技术原理及应用论文范文初中

激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，光斑照射在材料上时，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，并配合辅助气体（有二氧化碳气体，氧气，氮气等）吹走熔化的废渣，使孔洞连续形成宽度很窄的（如0．1mm左右）切缝，完成对材料的切割。（1）激光切割的原理激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割的原理见下图。（2）激光切割的分类1）汽化切割利用高能量密度的激光束加热工件。在短的时间内汽化，形成蒸气。在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要大的功率和功率密度。激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。2）熔化切割激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，喷嘴喷吹非氧化性气体（Ar、He、N等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。所需能量只有汽化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。3）氧气切割它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。4）划片与控制断裂激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。激光切割的应用范围大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。激光切割作为一种精密的加工方法，几乎可以切割所有的材料，包括薄金属板的二维切割或三维切割。在汽车制造领域，小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。德国大众汽车公司用功率为500W的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲面件。在航空航天领域，用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。如氮化硅、陶瓷、石英等；柔性材料，如布料、纸张、塑料板、橡胶等。

1987年至今，分别在《中国科学（G辑：物理学，力学，天文学）》、《Science in China（Series G：Physics,Mechanics,Astronomy）》、《Chinese Physics》[《中国物理B》]、《高能物理与核物理》[《中国物理C》]、《物理学报》、《光学学报》、《光子学报》、《量子电子学报》、《原子与分子物理学报》、《量子光学学报》、《光散射学报》、《红外与毫米波学报》、《International Journal of Infrared and Millimeter Waves》、《光电子·激光》、《激光杂志》、《激光技术》、《应用光学》、《西北大学学报（自然科学版）》、《西北大学学报（自然科学网络版）》、《陕西师范大学学报（自然科学版）》、《东北师大学报（自然科学版）》、《苏州科技学院学报（自然科学版）》、《延安大学学报（自然科学版）》、《科学与工程》、《四川大学学报（自然科学版）》、以及《西安电子科技大学学报（自然科学版）》等国内外30余种专业学术期刊上发表研究论文220余篇。其内容涉及：激光物理学，高斯激光束光学，量子光学，量子非线性光学，量子信息学、量子信息技术与量子态工程，量子信息动力学，量子通信与量子光通信，量子宇宙学，瞬态光学与光子学，以及科学哲学和知识经济（技术经济）等学科领域。以上论文中的多数论文分别被世界著名科技情报检索系统SCI、EI、CA、SA、AJ、JI、UIPD、IC、INSPEC和РЖ、以及国内检索系统CSCI、CSCD、CSTPI、CSTPCD、《中国物理文摘》、《中国物理文摘数据库》、《中国光学与应用光学文摘》、《中国光学与应用光学文摘数据库》、《中国无线电电子学文摘》和《全国报刊索引》等20余种检索刊物总计收录600篇次以上，被国内30余种专业学术书刊总计引用3000篇次以上。

一、原理原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。二、分类根据产生激光的媒质，可以把激光器分为液体激光器、气体激光器和固体激光器等。而现在最常见的半导体激光器算是固体激光器的一种。三、构成激光器大多由激励系统、激光物质和光学谐振腔三部分组成。激励系统就是产生光能、电能或化学能的装置。目前使用的激励手段，主要有光照、通电或化学反应等。激光物质是能够产生激光的物质，如红宝石、铍玻璃、氖气、半导体、有机染料等。光学谐振控的作用，是用来加强输出激光的亮度，调节和选定激光的波长和方向等。四、应用激光应用很广泛，主要有 fiber communication, 激光测距、激光切割、激光武器、激光唱片等等。五、历史1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将内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。

激光产生的过程如下：1、介质分子在外来能量的激发下跃迁到可以产生受激辐射的能级。2、一些在高能级的介质分子随机跃迁到低能级，并发射出一个光子。3、由于该能级可以产生受激辐射，所以在该光子击中另一个处于该能级的介质分子时，该介质分子产生受激辐射现象。即受入射光子的激发而从该能级跃迁至低能级，同时发射出一个和入射光子一模一样的光子。4、以上过程在谐振腔内进行，谐振腔两端是两块平行放置的反射镜，反射镜间距是受激辐射波长的整数倍。以使得只有完全垂直于两块反射镜的辐射被选择留下。5、被选择方向上的辐射不断增殖形成相干性非常好的激光光束。跃迁到低能级的介质分子在外来能量的激发下重新回到高能级，保证持续提供可激发的介质分子。6、谐振腔的一端放置的反射镜有一定的透射率，通过此端反射镜透射出来的光束就是我们可以使用的激光束。以上是激光发生原理的简述，请参考。至于应用，由于激光是方向性和相干性非常好的光，所以有很多适合激光的应用。如激光切割、激光美容、激光存储等等。