激光加工的现状及发展趋势

1 前言自第一台红宝石激光器问世以来,激光加工就成为一个很有前途的应用领域.与计量、图像技术、信息传递等激光应用领域一样,激光加工技术随着激光器及外围技术的进步而发展起来.本文综述了激光器及加工装置、激光加工技术的发展方向,及今后的研究课题.2 加工装置的生产动向2.1 生产动向图1所示的是近10年来日本激光应用装置的产值变化情况,其中包括激光加工机在内的应用激光的加工装置、医用装置和印刷制版装置.而激光加工装置的市场规模已超过2000亿日元.1994年前后,日本经济潇条,制造业受其影响境况不佳.尽管如此,各种激光加工机在1995年以后并未出现明显     

焊接用大功率YAG激光耦合装置的研制

为增大激光器输出功率,实现中厚度板的激光焊接,研制了一套YAG激光耦合装置.利用非相干合成技术将三束激光合成为一束大功率激光,再通过耦合技术经由一根光纤输出.对耦合装置的焊接性能进行测试表明,与单束激光源相比,该装置可使焊接材料厚度大幅度增加,提高了加工效率.     

神光-Ⅲ原型装置多路激光近红外时间波形测量系统

为了解决大型高功率激光装置激光脉冲宽度窄、光束口径大、路束多,以及输出光束远场漂移量大等特点导致的激光脉冲时间波形难以准确测量的难题,研制了多路激光近红外时间波形测量系统.该系统使用光束匀滑进行光纤耦合取样的方法,采用时分复用的光纤传输技术,实现了神光-Ⅲ原型装置8路纳秒激光脉冲时间波形的测试.结果表明,通过对2008年度原型装置时间波形的测量数据分析,该测量系统的测量相对扩展不确定度小于2.5%,提高了系统的抗干扰能力和可靠性,同时也降低了激光装置参量诊断系统的建造成本.     

激光参数对激光激发超声信号的影响分析

研究了激光参数对激光激发超声信号的影响.研究中首先理论分析激光激发超声过程中,激光参数对激发超声信号的影响.同时,设计并搭建一种激光激发超声的实验装置,实验验证理论分析结果.该实验装置应用脉冲激光配合光衰减结构对被测目标激发产生超声波,通过超声探头实现激光超声信号的探测.实验中以铝板为检测对象,对激光脉冲能量和照射光斑大小对激发超声信号的影响进行实验分析.通过理论分析及实验验证,可得出照射光斑直径与激光能量会直接影响入射激光功率密度,从而影响激发超声的幅度.     

一种收集激光切割热辐射光的光学装置

提出了一种收集激光切割产生的热辐射光的光学装置,该装置可加入激光切割的光路中,不影响激光的正常传输,同时可以对激光穿透和切割过程进行监控.首先,利用ZEMAX进行光路设计,通过特殊的反射镜将热辐射光从激光光路中反射到激光光路外,最终良好地进入到传感器中.然后,利用三维结构设计软件将热辐射光收集光路结构加入到激光切割头的...     

用于同时测量距离和速度的脉冲CO2激光外差雷达

由一个TEA CO2激光发射器和一个连续波CO2激光本机振荡器组成的外差CO2激光装置,附有快速数据处理系统,可用于同时测量实际目标的距离和速度.研究了该装置的基本性质和测量距离的精度.而且对无脉冲振荡,但含有全部外差检测优点的外差装置也进行了实验,     

激光的未来应用

激光问世40多年来走过了漫长的发展道路,其未来向何处发展始终是人们关注的问题.有充分的事例证明,激光是为寻求解决20世纪60年代的问题而发明的.现在,激光的应用无处不在,其应用实例不胜枚举.据SPIE公司执行经理EugeneArthurs介绍,他的家庭并非是使用激光装置的典型代表,但在他的家中就有10多种利用激光的装置,如组合CD,DVD唱机、计算机CD、DVD读/写驱动器.当然,若没有先进的激光光刻技术制造高密度硅集成电路,这些新激光装置就达不到实用化.目前,激光已在许多加工制造业中确立了地位,如利用激光进行刻划、切割和焊接以及高精度二维和三维计量.许多低功率精密激光装置已用于切割纤维织物、在大块玻璃中加工各种图案和刻制各种奖品等,真正体现了激光加工已从神奇的技术变为普通的加工工具.在医疗应用方面,激光在皮肤病治疗、牙科手术和眼科诊疗等方面得到重要应用.虽然目前还不能肯定激光梳子对头发的刺激作用是否有效,但激光剃须刀在美国纽约很畅销,每支售价现为150美元.     

高能拍瓦激光装置中的展宽系统

展宽系统是高能拍瓦激光装置中的重要组成部分.它的设计好坏直接影响输出脉冲的质量.综述了国内外著名的高能拍瓦激光装置中所用展宽系统的结构及其相应的参数,并加以比较分析和讨论.     

高能炸药抽运光解碘激光实验技术

成功研制了高能炸药抽运光解碘激光器系统,实现了爆炸激光器装置的稳定激光输出,并获得了近百焦耳的激光输出能量.实验中分别测量了101.325 kPa下氩气中冲击波阵面的辐射光谱及冲击波阵面传播速度.该爆炸激光器系统利用七氟碘丙烷C3F7I作为激光工作物质,高能炸药作为抽运能源,实验中获得了较好的爆炸激光波形,激光脉宽(半峰全宽(FWHM))约34μs,最小光束发散角小于20 mrad.详细介绍了爆炸激光器的工作原理,针对具体的实验装置及实验技术路线进行了分析和描述.分别在不同实验条件下开展了相关爆炸激光实验,对实验结果进行了分析,并对影响爆炸激光输出的因素进行了分析和讨论,为进一步研制更大能量的爆炸激光装置打下了基础.     

神光Ⅱ装置高功率激光能量测量

在惯性约束聚变实验及X光激光研究中,激光驱动器的激光能量测量是一项十分重要的课题.准确测定打靶激光能量对实验数据分析处理、得出正确的物理规律具有非常重要的意义.神光Ⅱ装置是具有基频(1ω)、二倍频(2ω)及三倍频(3ω)三种波长激光能量输出的国内最大的高功率激光物理实验装置.激光脉宽分纳秒、100 ps、20 ps及皮秒4档可调.在不同脉宽条件下,有不同量级的激光能量输出,当物理实验要求激光脉宽为纳秒量级时,1ω激光能量输出大于4.8 kJ,2ω激光能量输出大于3.0 kJ,3ω激光能量输出大于2.0 kJ.在整个神光Ⅱ装置中共设置了68个激光能量测量网点,包括十项测量内容.在这些测量中,有的信息量很大,有的信息量很小,有的大光斑取样,有的小光束测量.为了适应神光Ⅱ装置激光能量测量的需要,在调研国内外有关资料的基础上,采用了热电堆焊接的新工艺、成对设计的差分结构、双层热屏蔽的隔离外壳等措施,使研制的体吸收激光能量计在灵敏度、均匀性、稳定性等方面都有大幅度提高,经中国计量院标定测试,其性能超过原设计指标要求,达到或超过美国阿波罗激光公司(Apollo Laser Inc.)制造的同类型激光能量计的水平,满足了神光Ⅱ装置多波长高功率激光能量测量的需要.(PG3)