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激光加工厂:一文了解激光在世界各领域的应用原理

作者:激光加工厂时间:2024-12-28 阅读数:24 +人阅读

激光人们都有听说过,只是了解它的人非常少,因为它所包含的内容信息量非常广泛,且难以理解。但它在人们生活中起到了无可替代的作用,无论科学发展,医学等等,都做出了伟大的贡献,又不可磨面的功劳。那么它的用途还有哪些呢?今天就给大家普及一下激光的用途有哪些。



1.激光通讯.光纤传像容量大,距离远
2.激光医学.够扮演钻头、手术刀、焊枪等多种角色,或激光手术治疗、弱激光生物刺激作用的非手术治疗和激光的光动力治疗。
3.激光测距,定位,激光测距(laser distance measuring)是以激光器作为光源进行测距。与光电测距仪相比,不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度,显著减少重量和功耗,使测量到人造地球卫星、月球等远目标的距离变成现实。
4.激光加工,包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。
5.激光唱片能够用来贮存各种信息和声音。影碟能够贮存和再现画面和影片,而得到计算机帮助、运转自如的光盘只读存储器(CD-ROM)可以包容所有范围的信息,从字词、音乐一直到画面和活动的电视连续镜头。
6.军事激光,激光武器,激光雷达。



激光在许多领域有着广泛的用途:
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源,识别物体等的一门技术,传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术,传统上看,它的研究范围一般可分为:
1.激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
2.激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微雕等各种加工工艺。
激光焊接:汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。2013年使用的激光器有YAG激光器,CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光切割:汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。



激光笔
激光笔:又称为激光指示器、指星笔等,是把可见激光设计成便携、手易握、激光模组(二极管)加工成的笔型发射器。
激光美容
(1)激光在美容界的用途越来越广泛。色素沉着,如太田痣、鲜红斑痣、雀斑、老年斑、毛细血管扩张等,以及去纹身、洗眼线、洗眉、治疗瘢痕等;而2013年以前一些新型的激光仪,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。


说起激光,大家都不陌生,但是大家不知道,激光还有一个名字叫镭射,一开始是美国物理学家爱因斯坦发明的,几十年后,被我国“航天之父”钱学森给它取名为“激光”。

激光跟普通的光不同,它是物质受激发产生的束状强光。激光有着亮度高、单色性、方向性及相干性,可以让激光能量在时间、空间、光谱上高度集中。因为激光的这些优良特质,激光在很多领域都得到了应用。

激光可以说是近现代伟大的发明之一,它在科学研究、人工制造、国防建设、生物医疗、信息产业、资源环境、文化娱乐,在这些领域中都得到了很好的应用。而且激光比刀还要快、比尺还要准、比光还要亮。

  1. 激光的信息传输与处理

人们把激光技术进行信息传输,信息处理用到日常生活中,离我们生活比较近的地方就是各门店,特别是超市。我们从超市选购商品出来结账时,收银员会用激光扫描仪来识别商品条形码。将每个商品的信息通过扫描传入电脑,形成购物账单,也就是我们通常拿到的购物小票。

  1. 激光的工业用途

虽然单个激光束的能量小,但是当足够多的激光束集中在一起时,便会产生巨大的能量。不仅可以在材质较软的物体上钻孔和切割,比如硅胶和塑料等。还能在坚硬的金属材质上进行钻孔和切割。还能用激光进行金属焊接,不仅节约了时间还节约了人力。

  1. 激光与生物医疗

随着电子产品的普及,人们频繁用眼,导致视力下降。人们去眼科医院治疗近视,或者治疗白内障,也会用到激光治疗。用接近一微米的激光波长,可以穿透眼睛。激光不仅能治疗近视,还可以治疗肾结石。将纤维穿过尿道,进入肾脏,利用激光把肾结石击碎。

  1. 激光与测量扫描

我们去公园散步时,也常常可以看到刻着字的石碑和雕塑,在没有激光技术之前,这些工作都是由人工完成,浪费时间不说,还要投入大量的精力。现在有了激光扫描技术,要复制一个雕像就容易多了。先用激光扫描物体的尺寸,用数字的形式显示出来后再进行复制。在短时间内就可以做出同样的物品。

激光技术在各领域应用广泛,也被国家多次发展和扶持。激光技术在2006年就已经列为我国主要发展的八项前沿技术之一。我国的目标是让我国激光产业发展,不能低于其它先进国家的同等水平,我们要打造属于我国的激光产业集群。



激光,这一20世纪的重要发明,继核能、电脑、半导体之后,被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。其诞生源于1960年5月16日,当时美国物理学家梅曼成功研制出世界上第一台激光器,标志着人类拥有了一种单色性好、高准直、高能量密度的新型光源。自此,激光技术在通信、医疗、工业生产、军事武器等多个领域大放异彩,不仅成为了一种跨学科的通用技术,更在推动诸多领域研究进展及提升社会生产效率方面发挥了不可或缺的作用。但究竟何为激光,其产生原理又是什么呢?

🔺激光

Part.1

激光究竟是何方神圣?

激光,这一神奇的光源,其英文名为laser,源自“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写,意为通过受激辐射实现的光放大效应。这一技术于1964年传入中国,并由钱学森先生亲自命名为“激光”,同时,它也被民间赋予了一个充满力量的译音名字——“镭射”。在深入探索激光的奥秘之前,我们首先需要简要了解一下光的基本概念。
光,这一我们日常生活中不可或缺的自然现象,其产生源头在于光子。早在1905年,爱因斯坦就在其关于光电效应的论文中首次提出了光子的概念。光子,作为物质的基本构成之一,虽小却蕴含着巨大的能量。在量子力学的框架下,我们了解到,当电子从高势能层级跃迁至低势能层级时,会伴随光子的释放,这一过程即为光的产生。而跌落的层级数越多,所释放的光子能量也就越大。有趣的是,这一过程并非单向的,当光子被原子核吸收时,电子会因获得能量而发生能级跃迁,从低势能层级跃升至高势能层级。
🔺光的吸收与产生

激光的特性在于其所有光子都以相同的波长和相位同步运动。在原子系统中,电子的运动是分层的。当原子受到外部影响时,高能级电子会跃迁至低能级,这一过程会展现出“自发辐射”和“受激辐射”两种现象。激光的产生正是基于受激辐射原理,具体来说,它是在特定“泵浦源”的作用下,激发出物体原子内的“光辐射”。

Part.2 激光器概述

激光器是激光技术的核心设备,它包含泵浦源、增益介质和谐振腔等关键组件。泵浦源为激光器提供激发能量,将低能级电子提升至高能级;常见的泵浦方式包括光学激励、气体放电激励、化学激励和核能激励等。谐振腔是泵浦源与增益介质之间的光学回路,它由两块具有特定几何形状和反射特性的镜子组成,能够使受激光在腔内多次反射并形成相干振荡,从而放大光线并限定其频率和方向。而增益介质则是实现光放大的关键工作媒介。

🔺激光器的诞生

自爱因斯坦于1917年提出受激辐射理论后,科学家们历经了长达43年的艰辛研究,终于在1960年成功研制出世界上第一台激光器。这台激光器由美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼精心制造,他利用高强闪光灯管照射红宝石,激发了红宝石中的铬原子,从而产生了红光。通过在红宝石表面钻一个孔并镀上反光镜,使得红光能够从这个孔中射出,形成一条纤细且集中的红色光柱。当这束光射向某一点时,其温度甚至可超过太阳表面。由此,世界上第一台红宝石激光器诞生了,其波长为0.6943微米,标志着人类历史上第一束激光的诞生。

🔺激光的应用领域

激光技术在众多领域中发挥着重要作用。在医疗领域,飞秒激光以其独特的优势脱颖而出。飞秒激光以脉冲形式发射,持续时间极短,仅为几个飞秒,这使得它在实验条件下成为人类能获得的最短脉冲。正是这种高速脉冲的特性,让飞秒激光在眼科手术中大展身手,被誉为继波前像差技术之后的“屈光手术的又一次革命”。

🔺激光在医疗美容中的应用

激光技术同样被广泛应用于医疗美容领域。通过特定波长的激光光束,能够深入表皮和真皮层,有效破坏色素细胞和色素颗粒,进而由体内的巨噬细胞处理吸收碎片,从而实现安全、无疤痕的美白效果。

此外,激光在科技和军事领域也发挥着重要作用。例如,激光光谱、激光雷达以及激光武器等技术的运用,都彰显了激光的独特价值。激光武器以其攻击速度快、转向灵活和精确打击能力著称,尽管易受天气和环境影响,但已广泛应用于实际作战中。目前,低能激光武器主要用于干扰和致盲近距离的光电传感器,以及攻击人眼和增强型观测设备;而高能激光武器则主要采用化学激光器。

🔺军用激光制导

激光技术在军事领域的应用同样广泛,其中之一便是军用激光制导。通过激光束精确引导,使导弹或炮弹能够准确命中目标,从而在战场上发挥关键作用。激光制导技术的精确度和灵活性,使得军事行动更加高效和成功。

此外,激光在科技和军事领域的结合,还催生了诸如激光雷达、激光武器等创新技术的诞生。这些技术不仅提升了军事装备的性能,也为国家安全和军事防御提供了新的手段。


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