激光是什么？特征有哪些？激光加工應用及優勢分析

1 激光是什么

核能、電腦、半導體之后，人類又一特別重大的發明是激光，英文全稱是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，中文翻譯是“通過受激輻射光擴大”，即原子受激輻射的光，簡稱激光。也被譽為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。

1916年世界聞名的猶太裔物理學家愛因斯坦發現了激光的管理，其原理是原子中的電子吸收能量后從低能級躍遷到高能級，再從高能級回落到低能級的時候，所釋放的能量以光子的形式放出。被引誘(激發)出來的光子束(激光)，其中的光子光學特性高度一致。所以激光與普通光源相比，具備單色性、方向性好，亮度更高的特征。

2 激光的特征

激光具備高方向性、單色性、相干性和高亮度四大特征，被譽為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。

(1)高方向性：平面發散角小，接近于平行光束，應用領域是長距離傳輸，如1969年人們用激光測量地球與月球間距

(2)單色性：激光的光譜線極窄，主要的應用領域有提高光學干涉測量的精度 和測量長度、科研

(3)相干性：激光光子的頻率、相位、偏振態、傳播方向相同，主要應用領域有激光干涉儀、全息照相

(4)高亮度：單位面積、單位頻帶寬度和單位立體角內發射的光功率大，主要應用領域是聚焦后產生高溫，能加工幾乎所有的材料，甚至能用來引發熱核聚變

3 激光加工典型應用及優勢

(1)激光切割：利用經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、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，從而將工件割開。優勢是切割精度高、速度快，表面光滑美觀，一次性加工，工件變形小，無工具磨損，清潔污染小

(2)激光焊接：利用高能量密度的激光束照射材料，使材料在吸收激光后產生物態變化，從而實現焊接焊接性變小，不受磁場影響，空間限制小，無電極污染，適用于自動高速焊接，可焊接不同屬性的金屬，可在封閉空間工作

(3)激光打標：利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應，從而留下永久性標記。為非接觸加工，可在任何異型表面標刻，工件不會變形和產生內應力，加工精度高，加工速度快，清潔環保，成本低廉

(4)激光雕刻：激光照射材料表面，材料吸收能量后瞬間熔化或者氣化，形成刻線。自動跳號，熱影響區域小，線條精細，耐清洗耐磨損，環保節能，節省材料表面處理 利用激光加熱金屬材料表面，實現表面熱處理。加工速度快，部件變形小，精確加工，實現自動淬火的處理效果

(5)激光快速成型(3D 打印)：采用鋪粉輥將一層粉末平鋪在工件表面，激光束按照粉末層的輪廓截面掃描粉層，使粉末熔化后燒結，實現工件粘接。加工工藝簡單，可加工材料廣泛，加工精度高，無需支撐結構，材料利用率高

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