激光是20世紀(jì)60年代的新光源。由于激光具有方向性好、亮度高、單色性好等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用.激光加工是激光應(yīng)用最有發(fā)展前途的領(lǐng)域之一，現(xiàn)在已開發(fā)出20多種激光加工技術(shù)。

基本信息　　激光具有單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高等特點(diǎn)。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的激光工作物質(zhì)有幾千種，波長(zhǎng)范圍從軟X射線到遠(yuǎn)紅外。 激光技術(shù)的核心是激光器，激光器的種類很多，可按工作物質(zhì)、激勵(lì)方式、運(yùn)轉(zhuǎn)方式、工作波長(zhǎng)等不同方法分類。根據(jù)不同的使用要求，采取一些專門的技術(shù)提高輸出激光的光束質(zhì)量和單項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，比較廣泛應(yīng)用的單元技術(shù)有共振腔設(shè)計(jì)與選模、倍頻、調(diào)諧、Q開關(guān)、鎖模、穩(wěn)頻和放大技術(shù)等。 　　

為了滿足軍事應(yīng)用的需要，主要發(fā)展了以下5項(xiàng)激光技術(shù)：①激光測(cè)距技術(shù)。它是在軍事上最先得到實(shí)際應(yīng)用的激光技術(shù)。20世紀(jì)60年代末，激光測(cè)距儀開始裝備部隊(duì),現(xiàn)已研制生產(chǎn)出多種類型,大都采用釔鋁石榴石激光器，測(cè)距精度為±5米左右。由于它能迅速準(zhǔn)確地測(cè)出目標(biāo)距離，廣泛用于偵察測(cè)量和武器火控系統(tǒng)。②激光制導(dǎo)技術(shù)。激光制導(dǎo)武器精度高、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、不易受電磁干擾，在精確制導(dǎo)武器中占有重要地位。70年代初，美國研制的激光制導(dǎo)航空炸彈在越南戰(zhàn)場(chǎng)首次使用。80年代以來，激光制導(dǎo)導(dǎo)彈和激光制導(dǎo)炮彈的生產(chǎn)和裝備數(shù)量也日漸增多。③激光通信技術(shù)。激光通信容量大、保密性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖通信已成為通信系統(tǒng)的發(fā)展重點(diǎn)。機(jī)載、星載的激光通信系統(tǒng)和對(duì)潛艇的激光通信系統(tǒng)也在研究發(fā)展中。④強(qiáng)激光技術(shù)。用高功率激光器制成的戰(zhàn)術(shù)激光武器，可使人眼致盲和使光電探測(cè)器失效。利用高能激光束可能摧毀飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等軍事目標(biāo)。用于致盲、防空等的戰(zhàn)術(shù)激光武器，已接近實(shí)用階段。用于反衛(wèi)星、反洲際彈道導(dǎo)彈的戰(zhàn)略激光武器，尚處于探索階段。⑤激光模擬訓(xùn)練技術(shù)。用激光模擬器材進(jìn)行軍事訓(xùn)練和作戰(zhàn)演習(xí)，不消耗彈藥，訓(xùn)練安全，效果逼真。現(xiàn)已研制生產(chǎn)了多種激光模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，在各種武器的射擊訓(xùn)練和作戰(zhàn)演習(xí)中廣泛應(yīng)用。此外，激光核聚變研究取得了重要進(jìn)展，激光分離同位素進(jìn)入試生產(chǎn)階段，激光引信、激光陀螺已得到實(shí)際應(yīng)用。

激光激光原理:

激光英文全名為L(zhǎng)ight Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER)。 于1960年面世，是一種因刺激產(chǎn)生輻射而強(qiáng)化的光。 　　

科學(xué)家在電管中以光或電流的能量來撞擊某些晶體或原子易受激發(fā)的物質(zhì)，使其原子的電子達(dá)到受激發(fā)的高能量狀態(tài)，當(dāng)這些電子要回復(fù)到平靜的低能量狀態(tài)時(shí)，原子就會(huì)射出光子，以放出多余的能量；而接著，這些被放出的光子又會(huì)撞擊其它原子，激發(fā)更多的原子產(chǎn)生光子，引發(fā)一連串的「連鎖反應(yīng)」，并且都朝同一個(gè)方前進(jìn)，形成強(qiáng)烈而且集中朝向某個(gè)方向的光；因此強(qiáng)的激光甚至可用作切割鋼板！

激光的特性:

激光被廣泛應(yīng)用是因?yàn)樗奶匦?。激光幾乎是一種單色光波，頻率范圍極窄，又可在一個(gè)狹小的方向內(nèi)集中高能量，因此利用聚焦后的激光束可以對(duì)各種材料進(jìn)行打孔。以紅寶石激光器為例，它輸出脈沖的總能量不夠煮熟一個(gè)雞蛋，但卻能在3毫米的鋼板上鉆出一個(gè)小孔。激光擁有上述特性，并不是因?yàn)樗信c別不同的光能，而是它的功率密度十分高，這就是激光被廣泛應(yīng)用的原因。 　　

激光有以下三大特性：

單色波長(zhǎng) 　　

同調(diào)性 　　

平行光束

激光的應(yīng)用激光加工技術(shù):

激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好，對(duì)加工對(duì)象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大，特別適用于自動(dòng)化加工。激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動(dòng)化加工設(shè)備，已成為企業(yè)實(shí)行適時(shí)生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。 　　

熱加工和冷加工均可應(yīng)用在金屬和非金屬材料，進(jìn)行切割，打孔，刻槽，標(biāo)記等.熱加工金屬材料進(jìn)行焊接，表面處理，生產(chǎn)合金，切割均極有利.冷加工則對(duì)光化學(xué)沉積，激光快速成形技術(shù)，激光刻蝕，摻染和氧化都很合適。

激光快速成型：

用激光制造模型時(shí)用的材料是液態(tài)光敏樹脂， 它在吸收了紫外波段的激光能量后便發(fā)生凝固， 變化成固體材料。把要制造的模型編成程序， 輸入到計(jì)算機(jī)。激光器輸出來的激光束由計(jì)算機(jī)控制光路系統(tǒng)，使它在模型材料上掃描刻劃， 在激光束所到之處， 原先是液態(tài)的材料凝固起來。激光束在計(jì)算機(jī)的指揮下作完掃描刻劃， 將光敏聚合材料逐層固化，精確堆積成樣件，造出模型。所以， 用這個(gè)辦法制造模型， 速度快， 造出來的模型又精致。該技術(shù)已在航空航天、電子、汽車等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

激光切割：

激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。脈沖激光適用于金屬材料，連續(xù)激光適用于非金屬材料，后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。但激光在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用是有局限和缺點(diǎn)的，比如用激光來切割食物和膠合板就不成功，食物被切開的同時(shí)也被灼燒了，而切割膠合板在經(jīng)濟(jì)上還遠(yuǎn)不合化算。 　　

隨著激光產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，相關(guān)的激光技術(shù)與激光產(chǎn)品也日趨成熟。在激光切割機(jī)領(lǐng)域，目前呈現(xiàn)出YAG固體激光切割機(jī)、CO2激光切割機(jī)雙足鼎力，光纖激光切割機(jī)后來居上的局勢(shì)。

YAG固體激光切割機(jī)具有價(jià)格低、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，但能量效率低一般<3%，目前產(chǎn)品的輸出功率大多在600W以下，由于輸出能量小，主要用于打孔和點(diǎn)焊及薄板的切割。它的綠色的激光束可在脈沖或連續(xù)波的情況下應(yīng)用，具有波長(zhǎng)短、聚光性好適于精密加工特別是在脈沖下進(jìn)行孔加工最為有效，也可用于切削、焊接和光刻等。YAG固體激光切割機(jī)激光器的波長(zhǎng)不易被非金屬吸收，故不能切割非金屬材料，且YAG固體激光切割機(jī)需要解決的是提高電源的穩(wěn)定性和壽命，即要研制大容量、長(zhǎng)壽命的光泵激勵(lì)光源，如采用半導(dǎo)體光泵可使能量效率大幅度地增長(zhǎng)。 　

CO2激光切割機(jī)，可以穩(wěn)定切割20mm以內(nèi)的碳鋼，10mm以內(nèi)的不銹鋼，8mm以下的鋁合金。CO2激光器的波長(zhǎng)為10.6um，比較容易被非金屬吸收，可以高質(zhì)量地切割木材、亞克力、PP、有機(jī)玻璃等非金屬材料，但是CO2激光的光電轉(zhuǎn)化率只有10%左右。CO2激光切割機(jī)在光束出口處裝有噴吹氧氣、壓縮空氣或惰性氣體N2的噴嘴，用以提高切割速度和切口的平整光潔。為了提高電源的穩(wěn)定性和壽命，對(duì)于CO2氣體激光要解決大功率激光器的放電穩(wěn)定性。根據(jù)國際安全標(biāo)準(zhǔn)，激光危害等級(jí)分4級(jí)，CO2激光屬于危害最小的一級(jí)。 　　

光纖激光切割機(jī)由于它可以通過光纖傳輸，柔性化程度空前提高，故障點(diǎn)少，維護(hù)方便，速度奇快，所以在切割4mm以內(nèi)薄板時(shí)光纖切割機(jī)有著很大的優(yōu)勢(shì)，；但是受固體激光波長(zhǎng)的影響它在切割厚板時(shí)質(zhì)量較差。光纖激光器激光切割機(jī)的波長(zhǎng)為1.06um，不易被非金屬吸收，故不能切割非金屬材料。光纖激光的光電轉(zhuǎn)化率高達(dá)25%以上，在電費(fèi)消耗、配套冷卻系統(tǒng)等方面光纖激光的優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。根據(jù)國際安全標(biāo)準(zhǔn)，激光危害等級(jí)分4級(jí)，光纖激光由于波長(zhǎng)短對(duì)人體由于是眼睛的傷害大，屬于危害最大的一級(jí)，出于安全考慮，光纖激光加工需要全封閉的環(huán)境。光纖激光切割機(jī)作為一種新興的激光技術(shù)，普及程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如CO2激光切割機(jī)。

激光焊接

激光束照射在材料上， 會(huì)把它加熱至融熔， 使對(duì)接在一起的組件接合在一起， 即是焊接。激光焊接，用比切割金屬時(shí)功率較小的激光束，使材料熔化而不使其氣化，在冷卻后成為一塊連續(xù)的固體結(jié)構(gòu)。激光焊接技術(shù)具有溶池凈化效應(yīng)，能純凈焊縫金屬，適用于相同和不同金屬材料間的焊接。由于激光能量密度高，對(duì)高熔點(diǎn)、高反射率、高導(dǎo)熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。因?yàn)橛眉す夂附邮遣恍枰魏魏噶系?，所以排除了焊接組件受污染的可能;

其次， 激光束可被光學(xué)系統(tǒng)聚成直徑很細(xì)的光束， 換言之， 激光可以作成非常精細(xì)的 焊槍， 做精密焊接工作;還有激光焊接與組件不會(huì)直接接觸， 亦即這是非接觸式的焊接， 因而材料質(zhì)地脆弱也不打緊， 還可以對(duì)遠(yuǎn)離我們身邊的組件作焊接， 也可以把放置在真空室內(nèi)的組件焊接起來。因?yàn)榧す夂附佑羞@些特點(diǎn)， 所以它在微電子工業(yè)中尤其受歡迎。

激光雕刻:

用激光雕刻刀作雕刻， 比用普通雕刻刀更方便， 更迅速。用普通雕刻刀在堅(jiān)硬的材料上， 比如在花岡巖、鋼板上作雕刻， 或者是在一些比較柔軟的材料， 比如皮革上作雕刻， 就比較吃力， 刻一幅圖案要花比較長(zhǎng)的時(shí)間。如果使用激光雕刻則不同， 因?yàn)樗抢酶吣芰棵芏鹊募す鈱?duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料氣化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種雕刻方法。它根本就沒有和材料接觸， 材料硬或者柔軟， 并不妨礙 雕刻 的速度。所以激光雕刻技術(shù)是激光加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。 用這種雕刻刀作雕刻不管在堅(jiān)硬的材料， 或者是在柔軟的材料上雕刻， 刻劃的速度一樣。倘若與計(jì)算機(jī)相配合， 控制激光束移動(dòng)， 雕刻工作還可以自動(dòng)化。把要雕刻的圖案放在光電掃描儀上， 掃描儀輸出的訊號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后， 用來控制激光束的動(dòng)作， 就可以自動(dòng)地在木板上， 玻璃上， 皮革上按照我們的圖樣雕刻出來。同時(shí)， 聚焦起來的激光束很細(xì)， 相當(dāng)于非常靈巧的雕刻刀， 雕刻的線條細(xì)， 圖案上的細(xì)節(jié)也能夠給雕刻出來。激光雕刻可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，這對(duì)產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。激光雕刻是近年巳發(fā)展至可實(shí)現(xiàn)亞微米雕刻，已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程。

激光打孔:

在組件上開個(gè)小孔是件很常見的事。但是， 如果要求在堅(jiān)硬的材料上， 例如在硬質(zhì)合金上打大量0.1毫米到幾微米直徑的小孔。用普通的機(jī)械加工工具恐怕是不容易辦到， 即使能夠做到， 加工成本也會(huì)很高。 激光有很好的同調(diào)性， 用光學(xué)系統(tǒng)可以把它聚焦成直徑很微少的光點(diǎn)(小于一微米)， 這相當(dāng)于用來鉆孔的 微型鉆頭。其次， 激光的亮度很高， 在聚焦的焦點(diǎn)上的激光能量密度(平均每平方米面積上的能量)會(huì)很高， 普通一臺(tái)激光器輸出的激光， 產(chǎn)生的能量就可以高達(dá)109 焦耳/厘米2， 足以讓材料熔化并氣化， 在材料上留下一個(gè)小孔， 就像是鉆頭鉆出來的。但是，激光鉆出的孔是圓錐形的，而不是機(jī)械鉆孔的圓柱形，這在有些地方是很不方便的。

激光蝕刻:

激光蝕刻技術(shù)比傳統(tǒng)的化學(xué)蝕刻技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、可大幅度降低生產(chǎn)成本，可加工0.125～1微米寬的線，非常適合于超大規(guī)模集成電路的制造。

激光的發(fā)展激光手術(shù)：

激光能產(chǎn)生高能量﹑聚焦精確的單色光﹐具有一定的穿透力﹐作用于人體組織時(shí)能在局部產(chǎn)生高熱量。激光手術(shù)就是利用激光的這一特點(diǎn)﹐去除或破壞目標(biāo)組織﹐達(dá)到治療的目的。主要包括激光切割和激光換膚。

激光武器：

激光武器有它的獨(dú)特性，令它被廣泛應(yīng)用于防空，反坦克，轟炸機(jī)自衛(wèi)等軍事用途.激光之所以能成為威力強(qiáng)大的武器，是因?yàn)樗腥齻€(gè)層次的破壞能力: 　　

1.燒蝕效應(yīng) 跟激光熱加工原理一樣，當(dāng)高能激光束射到目標(biāo)時(shí)，激光的能量會(huì)被目標(biāo)的材料吸收，轉(zhuǎn)化為熱能.這些熱能足以令目標(biāo)部分或完全穿孔，斷裂，熔化，蒸發(fā)，甚至產(chǎn)生爆炸. 　　

2.激波效應(yīng) 如目標(biāo)材料被氣化，目標(biāo)材料會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生反沖作用，形成壓縮波使材料表面層裂碎開，碎片向外飛時(shí)造成進(jìn)一步破壞. 　　

3.輻射效應(yīng) 目標(biāo)材料氣化的同時(shí)會(huì)形成等離子體云，能產(chǎn)生輻射紫外線及X光線，使目標(biāo)內(nèi)部的電子零件被破壞。

激光能源：

激光還可應(yīng)用于核能發(fā)電上。世界上現(xiàn)在建成的核發(fā)電站使用的核燃料是鈾， 使用氚核燃料的研究尚未成功。從研究所得， 氚核燃料比鈾核燃料更加 耐燒， 1公斤氚核燃料燃燒產(chǎn)生的能量比鈾核燃料高3倍多。更有吸引力的是氚核燃料在地球上的貯量大。1公斤海水中含有0.03克氚， 地球上的海洋中就裝有1021 公斤海水;或者說， 地球的海洋中就貯藏有1017 公斤氚， 把它開發(fā)出來做燃料， 就相當(dāng)于給我們提供了10萬億億(1017) 噸煤， 足夠人類用上幾億年， 既然氚核燃料這么好.為甚么現(xiàn)在還不用? 問題就在于把它點(diǎn)火燃燒不是一件容易做到的事。劃一根火柴燃燒的溫度就可以把紙片， 汽油點(diǎn)著火， 要讓這種核燃料著火， 則需要億度的高溫。激光是目前較有可能達(dá)到這個(gè)點(diǎn)火溫度的技術(shù)。