一、激光加工的原理剖析

激光，这一神奇的光束，其产生源于入射光子的激发作用，使得处于亚稳态的原子、离子或分子从高能级跃迁至低能级，进而发出受激辐射的光。这种受激辐射光与入射光在多个方面，如相位、波长、频率和传播方向，都保持高度一致。正因如此，激光不仅具备了一般光源的共有特性，更以其卓越的亮度、方向性、单色性和相干性脱颖而出。其中，激光的单色性和极小的发散角使其理论上的聚焦尺寸可缩小至与光波波长相近的小斑点，焦点处的功率密度高达107~1011W/m2，温度可升至上万摄氏度。这样的能量密度和温度足以使任何坚硬材料在瞬间（<10-3s）熔化、蒸发，并通过产生的冲击波将其喷发出去。正因如此特性，激光被广泛应用于各类材料的打孔、切割等加工工艺中，使得激光加工成为现实。

二、激光加工的显著优势

激光加工，这一利用激光束照射材料，使其在瞬间急剧熔化和气化，进而产生强烈冲击波，实现爆炸式喷溅和去除的过程，展现了诸多令人瞩目的特点。得益于激光的独特性质，这种加工方式在许多方面都超越了传统方法。

首先，激光加工的高能量密度和快速加工特性使得其速度远超其他方法。同时，其局部加工的特点意味着非激光照射区域几乎不受影响，从而大大减小了热影响区和工件变形，降低了后续加工需求。

此外，激光加工还是一种无接触式加工，不仅速度快、无噪声，更对工件无污染。激光束的易导向、聚集和发散特性，使其能与数控机床和机器人等设备轻松连接，构成高度自动化的加工系统。

更为广泛的是，激光加工适用于多种金属和非金属材料，尤其擅长处理高硬度、高脆性及高熔点的材料。此外，它还能透过透明介质对密闭容器内的工件进行精细加工。值得一提的是，激光加工过程中不会受到电磁干扰，无需真空环境，也不会产生X射线，真正实现了无公害加工。

激光自上世纪50年代由美国科学家汤斯和肖洛发现以来，经过七十多年不断发展，现在已经成为世界上最重要的工具之一。

我们通常将产生各类激光的设备称为“激光器”，随着激光原理的出现，各种类型的激光器也如雨后春笋一般不断被发现。

各种不同的激光器可以产生各类不同波长、脉宽、频率和功率的激光，然后各类不同的激光应用场景也大不相同。但是归根究底，激光作为一种工具作用在物质表面的机理是类似的，都是使激光束聚焦或高功率产生极高的能量密度，通过光热效应或光化学反应来实现对各类材料的加工。

目前，我们常见的一些激光加工的方法包括激光切割、激光焊接、激光打标、激光钻孔、激光清洗、激光熔覆、水导激光等。

激光加工相比于传统的机械加工、电火花加工等方式而言，具有一些独特的优点。

一是激光加工的精度高。激光加工的精度取决于聚焦后光斑的大小，目前一些先进激光加工机床可以将激光聚焦至微米级以内，能够实现精度极高的微细加工。

二是激光加工的速度快。有些激光加工机床搭配有超高速振镜系统，可以实现10000mm/s以上的高速标刻，大大提升生产效率。

三是激光加工的质量高。由于激光加工并不需要“接触”零件，通过控制激光参数可以使材料热影响降到很低，比如现在有飞秒激光加工的零件表面热影响区甚至可以忽略不计。

四是激光加工不挑材料。各类金属材料、非金属材料、金属基或树脂基等复合材料等均能进行加工，无非就是选择特定的波长或脉宽等不同类型的激光器。