激光發(fā)展應用

一、激光器的類別激光器的種類很多，可分為固體、氣體、液體、激光打標和染料等幾種類型：（1）固體激光器一般小而堅固，脈沖輻射功率較高，應用范圍較廣泛。如：北邀鋁光榴石nd晶體結(jié)構(gòu)一寶土族元素’yag代（2）半導體激光器體積小、重量輕、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單，特別適于在飛機、軍艦、車輛和宇宙飛船上使用。半導體激光器可以通過外加的電場、磁場、溫度、壓力等改變激光的波長，能將電能直接轉(zhuǎn)換為激光能，所以發(fā)展迅速。（3）氣體激光器以氣體為工作物質(zhì)，單色性和相干性較好，激光波長可達數(shù)千種，應用廣泛。氣體激光器結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、操作方便。在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、精密測量、全息技術(shù)等方面應用廣泛。氣體激光器有電能、熱能、化學能、光能、核能等多種激勵方式。（4）以液體染料為工作物質(zhì)的染料激光器于1966年問世，廣泛應用于各種科學研究領(lǐng)域?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的能產(chǎn)生激光的染料，大約在500種左右。這些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它們還可以包含在有機塑料中以固態(tài)出現(xiàn)，或升華為蒸汽，以氣態(tài)形式出現(xiàn)。所以染料激光器也稱為“液體激光器”。染料激光器的突出特點是波長連續(xù)可調(diào)。燃料激光器種類繁多，價格低廉，效率高，輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美，應用于分光光譜、光化學、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)。（5）紅外激光器已有多種類型，應用范圍廣泛，它是一種新型的紅外輻射源，特點是輻射強度高、單色性好、相干性好、方向性強。（6）x射線激光器在科研和軍事上有重要價值，應用于激光反導彈武器中具有優(yōu)勢；生物學家用x射線激光能夠研究活組織中的分子結(jié)構(gòu)或詳細了解細胞機能;用x射線激光拍攝分子結(jié)構(gòu)的照片,所得到的生物分子像的對比度很高。（7）化學激光器有些化學反應產(chǎn)生足夠多的高能原子，就可以釋放出大能量，可用來產(chǎn)生激光作用。（8）自由電子激光器這類激光器比其他類型更適于產(chǎn)生很大功率的輻射。它的工作機制與眾不同，它從加速器中獲得幾千萬伏高能調(diào)整電子束，經(jīng)周期磁場，形成不同能態(tài)的能級，產(chǎn)生受激輻射。9)準分子激光器、光纖導波激光器等二、激光成長的歷史愛因斯坦在1930年代描述了原子的受激輻射。在此之后人們很長時間都在猜測，這個現(xiàn)象可否被用來加強光場，因為前提是介質(zhì)必須存在著群數(shù)反轉(zhuǎn)(或譯居量反轉(zhuǎn)［populationinversion的狀態(tài)。在一個二級系統(tǒng)中,這是不可能的。人們首先想到用三級系統(tǒng)，而且計算證實了輻射的穩(wěn)定性。1958年，美國科學家肖洛Schawlow和湯斯Townes發(fā)現(xiàn)了一種神奇的現(xiàn)象：當他們將氖光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時，晶體的分子會發(fā)出鮮艷的、始終會聚在一起的強光。根據(jù)這一現(xiàn)象，他們提出了"激光原理"，即物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激勵時，都會產(chǎn)生這種不發(fā)散的強光--激光。他們?yōu)榇税l(fā)表了重要論文。(1964NobelPriceofPhysics)肖洛和湯斯的研究成果發(fā)表之后，各國科學家紛紛提出各種實驗方案，但都未獲成功。1960年5月16日，美國加利福尼亞州休斯實驗室的科學家梅曼宣布獲得了波長為0.6943微米的激光，這是人類有史以來獲得的第一束激光，梅曼因而也成為世界上第一個將激光引入實用領(lǐng)域的科學家。1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一臺激光器由誕生，梅曼的方案是，利用一個高強閃光燈管，來刺激紅寶石。由于紅寶石其實在物理上只是一種摻有鉻原子的剛玉，所以當紅寶石受到刺激時，就會發(fā)出一種紅光。在一塊表面鍍上反光鏡的紅寶石的表面鉆一個孔，使紅光可以從這個孔溢出，從而產(chǎn)生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可使其達到比太陽表面還高的溫度。前蘇聯(lián)科學家尼古拉?巴索夫于I960年發(fā)明了半導體激光器。半導體激光器的結(jié)構(gòu)通常由p層、n層和形成雙異質(zhì)結(jié)的有源層構(gòu)成。其特點是：尺寸小，p合效率高，響應速度快，波長和尺寸與光纖尺寸適配，可直接調(diào)制，相干性好。在1980年代后期，半導體技術(shù)使得更高效而耐用的半導體激光二極管成為可能，這些在小功率的CD和DVD光驅(qū)和光纖數(shù)據(jù)線中得到使用。在1990年代，高功率的激光激發(fā)原理得到實現(xiàn)，比如片狀激光和纖維激光。后者由于新的加工技術(shù)和20kW的高功率不斷地被應用到材料加工領(lǐng)域中，從而部分的替代了C02激光和Nd:YAG-激光。2000年代，激光的非線性得到利用，來制造X射線脈沖（來跟蹤原子內(nèi)部的過程）；另一方面，藍光和紫外線激光二極管已經(jīng)開始進入市場。在2009年，中國研制出一種名為氟代硼鈹酸鉀（KBBF）的晶體，可用于激發(fā)深紫外線激光，一旦成功應用,可令每片光盤的容量超過1TB，亦使半導體上可存儲的電路密度大幅提高［1］?，F(xiàn)在，激光器已成為工業(yè)，通訊，科學及電子娛樂中的重要設備三、激光打標和激光打碼技術(shù)應用于包裝在打碼和打標產(chǎn)品和包裝好的消費品時，通常使用噴墨，轉(zhuǎn)印，貼標簽的方法來得到代碼或者標記。不過，最近的技術(shù)發(fā)展將集成低功率激光器引入了主流的打碼和打標應用中，它成為制造商選擇產(chǎn)品技術(shù)時十分看好的選擇。技術(shù)區(qū)別激光打碼技術(shù)利用燒蝕和雕刻的手段來去除或者熔化材料，與使用噴墨技術(shù)打碼或者打印和張貼標簽相比，它能夠在短時間內(nèi)得到高質(zhì)量且永久的代碼。這項技術(shù)為制造商提供了成本低、效率高的打碼和打標方法。激光打碼技術(shù)，與其他打碼和商品標記技術(shù)相比，它有望成為包裝行業(yè)普遍采用的技術(shù)。是什么特點使得激光技術(shù)能夠不斷的普及呢？激光打碼的優(yōu)勢主要在于：無須耗材（比如，墨水，溶劑），維護費用低，系統(tǒng)停工時間短，對環(huán)境污染?。ㄓ捎跊]有使用墨水），可以打碼的材料范圍廣，系統(tǒng)整合方便。市場的改變此外，包裝行業(yè)中市場條件的改變給公司帶來了影響，促使它們尋找新的打碼技術(shù)來適應新的行業(yè)標準。目前，公司面臨著更多來自客戶的要求（如大型連鎖的零售企業(yè)或者代理機構(gòu)）。這些要求包括，在加工生產(chǎn)和打碼過程中，編碼內(nèi)容更詳細方便產(chǎn)品跟蹤，不合格產(chǎn)品回收率需要降低，有毒性的產(chǎn)品（墨水溶劑）必須禁用?？傮w上說，包裝行業(yè)對于打碼技術(shù)的購買要求主要包括了：可靠性，靈活性，打碼質(zhì)量，成本效益，編碼耐久性。此外，具有這些特點的打碼設備最好不使用耗材，維護費用低，能夠得到直接而持久的標記，并且適用的材料范圍很廣。一項由包裝機械制造商協(xié)會（PMMI）得到的關(guān)于包裝打印機械購買過程的研究表明，在機械購買過程中前幾項主要的因素包括：可靠性（運轉(zhuǎn)時間/停工時間），生產(chǎn)能力，安全特性，機器設計，設備更換所需時間，工作環(huán)境因素，機器運轉(zhuǎn)總花費，靈活性，以及購買價格等等，所有這些因素的考慮都促使激光打碼成為十分誘人的技術(shù)。激光技術(shù)的優(yōu)勢激光打碼技術(shù)具有其明顯的優(yōu)勢，由MARKEM公司發(fā)明的點陣式打印技術(shù)專利與C02低功率激光器相結(jié)合，能夠以極高的線速得到高質(zhì)量的圖形標記。降低激光器循環(huán)周期的頻率，在整個打碼過程中只開關(guān)一次，就使得點陣式打印過程更加可靠，而且很大程度的降低成本。激光器幾乎不需要日常維護，打印的標記對比度高，速度快，標記持久，這諸多的優(yōu)勢使得激光打碼技術(shù)的生產(chǎn)率很高。SmartLase公司的打碼機整合了這許多的優(yōu)勢，為用戶提供了目前最劃算的打碼技術(shù)。與目前最普遍的打碼技術(shù)-連續(xù)式噴墨打印法（CIJ）相比，激光打碼技術(shù)始終顯示了其顯著的優(yōu)勢。一些CIJ打印系統(tǒng)每年的運轉(zhuǎn)費用高達6000美元。這些花費包括了每年2000美元的耗材費和3000到4000美元的維修和報廢處理費。每個星期，單單系統(tǒng)維護就可能需要六小時，開機和關(guān)機又需要一個小時。同時，油墨潮濕帶來的污點可能導致包裝的損失。此外，還需要考慮整個系統(tǒng)的停工時間。對于包裝的標記來說，激光打碼技術(shù)比市場現(xiàn)有的其他技術(shù)來的靈活。由于不需要油墨，所以更環(huán)保。激光打碼系統(tǒng)的配件，工具和技術(shù)使得它能夠以最短的時間完成打碼過程。此外，許多行業(yè)，包括醫(yī)療和美容，冷凍食品，寵物食品，藥品，消費品，汽車零部件等許多行業(yè)，都需要激光技術(shù)所提供的數(shù)字式資料的記錄和永久性的編碼。各種不同的代碼-不論長短、寬窄、動態(tài)還是靜態(tài)、圖形還是文字，激光打碼都能在不同大小的包裝上實現(xiàn)，打印的代碼也可以有不同的方向，可以使用不同的語種，可以用實線或者虛線。廠商的選擇一旦決定要使用激光打碼技術(shù)，或者調(diào)查現(xiàn)有技術(shù)的改進和升級的可能性，那么選擇合適的廠家也是同樣重要的。公司應該選擇的合作機構(gòu)必須是能夠提供不僅一種產(chǎn)品的廠家，并且該廠家愿意參與改良打碼設備的所有有關(guān)方面的合作。其中的一些附加值領(lǐng)域包括：提高運轉(zhuǎn)時間、生產(chǎn)率，以及提高客戶滿意度，比如在可靠性，綜合的后勤管理系統(tǒng)，員工培訓，在線技術(shù)支持，以及項目管理等方面的改善和提高。這些過程能夠集中并且優(yōu)化打碼系統(tǒng)的性能，這也表明，與提供設備的機構(gòu)合作在整個包裝中是不可缺少的部分。充分的利用它們的優(yōu)勢能夠確保生產(chǎn)能力，得到滿意的成果。這里對激光打碼技術(shù)的預測正在現(xiàn)實應用中變得更為普及?？梢源_定的是，當一個公司決定要使用這項技術(shù)，他們將會提高整體的生產(chǎn)率，降低運營成本，并且提高產(chǎn)品的總體價值。四、激光打標機技術(shù)發(fā)展''激光”一詞是“LASER”的意譯。LASER原是Lightamplificationbystimulatedemissionofradiation取字頭組合而成的專門名詞，在我國曾被翻譯成“萊塞”、“光激射器”、“光受激輻射放大器”等。1964年，錢學森院士提議取名為“激光”，既反映了“受激輻射”的科學內(nèi)涵，又表明它是一種很強烈的新光源，貼切、傳神而又簡潔，得到我國科學界的一致認同并沿用至今。從1961年中國第一臺激光器宣布研制成功至今，在全國激光科研、教學、生產(chǎn)和使用單位共同努力下，我國形成了門類齊全、水平先進、應用廣泛的激光科技領(lǐng)域，并在產(chǎn)業(yè)化上取得可喜進步，為我國科學技術(shù)、國民經(jīng)濟和國防建設作出了積極貢獻，在國際上了也爭得了一席之地?？?一、我國早期激光技術(shù)的發(fā)展 1957年，王大珩等在長春建立了我國第一所光學專業(yè)研究所——中國科學院（長春）光學精密儀器機械研究所（簡稱“光機所”）。在老一輩專家?guī)ьI(lǐng)下，一批青年科技工作者迅速成長，鄧錫銘是其中的突出代表。早在1958年美國物理學家肖洛、湯斯關(guān)于激光原理的著名論文發(fā)表不久，他便積極倡導開展這項新技術(shù)研究，在短時間內(nèi)凝聚了富有創(chuàng)新精神的中青年研究隊伍，提出了大量提高光源亮度、單位色性、相干性的設想和實驗方案。1960年世界第一臺激光器問世。1961年夏，在王之江主持下，我國第一臺紅寶石激光器研制成功。此后短短幾年內(nèi)，激光技術(shù)迅速發(fā)展，產(chǎn)生了一批先進成果。各種類型的固體、氣體、半導體和化學激光器相繼研制成功。在基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)方面、一系列新概念、新方法和新技術(shù)（如腔的Q突變及轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q、行波放大、錸系離子的利用、自由電子振蕩輻射等）紛紛提出并獲得實施，其中不少具有獨創(chuàng)性?？?同時，作為具有高亮度、高方向性、高質(zhì)量等優(yōu)異特性的新光源，激光很快應用于各技術(shù)領(lǐng)域，顯示出強大的生命力和競爭力。通信方面，1964年9月用激光演示傳送電視圖像，1964年11月實現(xiàn)3?30公里的通話。工業(yè)方面，1965年5月激光打孔機成功地用于拉絲模打孔生產(chǎn)，獲得顯著經(jīng)濟效益。醫(yī)學方面，1965年6月激光視網(wǎng)膜焊接器進行了動物和臨床實驗。國防方面，1965年12月研制成功激光漫反射測距機（精度為10米/10公里），1966年4月研制出遙控脈沖激光多普勒測速儀五、激光危險等級的分類根據(jù)激光對人體的危險度分類，在光樹內(nèi)觀察對眼睛的MPE（maximalpossibleeffect最大可能的影響）做基準，可分為一到四級。激光產(chǎn)品廠商應該把ClassII,III和IV的警示標簽貼到相應的激光產(chǎn)品上。ClassI：低輸出激光（功率小于0?4mW），不論何種條件下對眼睛和皮膚，都不會超過MPE值，甚至通過光學系統(tǒng)聚焦后也不會超過MPE值。可以保證設計上的安全，不必特別管理。典型應用如激光教鞭，CD播放機，CD-ROM設備，地質(zhì)勘探設備和實驗室分析儀器等。ClassII：低輸出的可視激光（功率0?4mW-1mW），人閉合眼睛的反應時間為0.25秒，用這段時間算出的曝光量不可以超過MPE值。通常1mW以下的激光，會導致暈眩無法思考，用閉合眼睛來保護，不能說完全安全，不要直接在光束內(nèi)觀察，也不要用ClassII激光直接照射別人的眼睛，避免用遠望設備觀察ClassII激光。典型應用如課堂演示，激光教鞭，瞄準設備和測距儀等。ClassIII：中輸出激光，光束若直接射入眼睛，會產(chǎn)生傷害，基于某些安全的理由，進一步分為IIIA和IIIB級。IIIA級為可見光的連續(xù)激光，輸出為1-5mW的激光束，光束的能量密度不要超過25W/m??m，避免用遠望設備觀察IIIA激光，這樣可能增大危險。IIIA的典型應用和ClassII級有很多相同之處，如激光教鞭，激光掃描儀等。IIIB級為5-500mW的連續(xù)激光，直接在光束內(nèi)觀察有危險。但最小照射距離為13cm,最大照射時間十秒以下為安全。IIIB激光的典型應用如光譜測定和娛樂燈光表演等。ClassIV：高輸出連續(xù)激光（大于500mW），高過第三級，有火災的危險,擴散反射也有危險。典型應用如外科手術(shù),研究,切割，焊接和顯微機械加工等。激光處理上的安全對策像一般家庭或辦公室激光唱盤或激光打印機等的應用機器，為激光光不會射出外部的構(gòu)造形成，能夠保證安全。另外一些激光光若不發(fā)出外部不會有機能的裝置。如有這樣的情形就須參考下述對（1）根據(jù)激光裝置的級別，有關(guān)激光的安全或傷害具有充分的知識與認識的人來指導處理.（2） 三級以上的激光制作由有安全操作適當教育的人來執(zhí)行。（3） 動作中的激光裝置，假如不發(fā)出激光光，也不要探視光路中。（4）激光共振器的調(diào)整，光軸調(diào)低時，會突然發(fā)射激光。要經(jīng)常注意眼睛的位置來處理。（5） CO2激光使用眼睛看不到的紅外光大型激光時，附近的人要特別注意。（6） 不能避免反射光或亂射光時，在使用三級以上的激光時，可以使用保護眼鏡。六、C02激光器基本原理CO2激光打標效率高，不造成工作介質(zhì)損害，發(fā)射出10?6pm波長的不可見激光，是一種比較理想的激光器。按氣體的工作形式可分封閉式及循環(huán)式，按激勵方式分電激勵，化學激勵，熱激勵，光激勵與核激勵等。在醫(yī)療中使用的CO2激光器幾乎百分之百是電激勵。CO2激光器的工作原理：與其它分子激光器一樣，CO2激光器工作原理其受激發(fā)射過程也較復雜。分子有三種不同的運動，即分子里電子的運動，其運動決定了分子的電子能態(tài)；二是分子里的原子振動，即分子里原子圍繞其平衡位置不停地作周期性振動——并決定于分子的振動能態(tài)；三是分子轉(zhuǎn)動，即分子為一整體在空間連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，分子的這種運動決定了分子的轉(zhuǎn)動能態(tài)。分子運動極其復雜，因而能級也很復雜。CO2分子為線性對稱分子，兩個氧原子分別在碳原子的兩側(cè)，所表示的是原子的平衡位置。分子里的各原子始終運動著，要繞其平衡位置不停地振動。根據(jù)分子振動理論，C02有三種不同的振動方式:①二個氧原子沿分子軸，向相反方向振動，即兩個氧在振動中同時達到振動的最大值和平衡值，而此時分子中的碳原子靜止不動，因而其振動被叫做對稱振動。②兩個氧原子在垂直于分子軸的方向振動，且振動方向相同，而碳原子則向相反的方向垂直于分子軸振動。由于三個原子的振動是同步的，又稱為變形振動。③三個原子沿對稱軸振動，其中碳原子的振動方向與兩個氧原子相反，又叫反對稱振動能。在這三種不同的振動方式中，確定了有不同組別的能級。C02激光的激發(fā)過程：C02激光器中，主要的工作物質(zhì)由C02，氮氣，氦氣三種氣體組成。其中C02是產(chǎn)生激光輻射的氣體、氮氣及氦氣為輔助性氣體。加入其中的氦，可以加速010能級熱弛預過程,因此有利于激光能級100及020的抽空。氮氣加入主要在CO2激光器中起能量傳遞作用，為C02激光上能級粒子數(shù)的積累與大功率高效率的激光輸出起到強有力的作用。CO2分子激光躍遷能級圖CO2激光器的激發(fā)條件：放電管中，通常輸入幾十mA或幾百mA的直流電流。放電時，放電管中的混合氣體內(nèi)的氮分子由于受到電子的撞擊而被激發(fā)起來。這時受到激發(fā)的氮分子便和CO2分子發(fā)生碰撞，N2分子把自己的能量傳遞給CO2分子，CO2分子從低能級躍遷到高能級上形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)發(fā)出激光。結(jié)構(gòu)：①激光管：是激光機中最關(guān)鍵的部件。常用硬質(zhì)玻璃制成，一般采用層套筒式結(jié)構(gòu)。最里面一層是放電管，第2層為水冷套管，最外一層為儲氣管。二氧化碳激光器放電管直徑比He-Ne激光管粗。放電管的粗細一般來說對輸出功率沒有影響，主要考慮到光斑大小所引起的衍射效應，應根據(jù)管長而定。管長的粗一點，管短的細一點。放電管長度與輸出功率成正比。在一定的長度范圍內(nèi)，每米放電管長度輸出的功率隨總長度而增加。加水冷套的目的是冷卻工作氣體，使輸出功率穩(wěn)定。放電管在兩端都與儲氣管連接，即儲氣管的一端有一小孔與放電管相通，另一端經(jīng)過螺旋形回氣管與放電管相通，這樣就可使氣體在放電管中與儲氣管中循環(huán)流動，放電管中的氣體隨時交換。CO2激光器結(jié)構(gòu)圖光學諧振腔：CO2激光器的諧振腔常用平凹腔，反射鏡用K8光學玻璃或光學石英，經(jīng)加工成大曲率半徑的凹面鏡，鏡面上鍍有高反射率的金屬膜——鍍金膜，在波長10?6pm處的反射率達98.8%,且化學性質(zhì)穩(wěn)定。二氧化碳發(fā)出的光為紅外光。所以反射鏡需要應用透紅外光的材料，因為普通光學玻璃對紅外光不透。就要求在全反射鏡的中心開一小孔。再密封上一塊能透過10?6pm激光的紅外材料，以封閉氣體。這就使諧振腔內(nèi)激光的一部分從這一小孔輸出腔外，形成一束激光。電源及泵浦：封閉式C02激光器的放電電流較小，采用冷電極，陰極用鉬片或鎳片做成圓筒狀。30?40mA的工作電流，陰極圓筒的面積500cm2，不致鏡片污染，在陰極與鏡片之間加一光欄。泵浦采用連續(xù)直流電源激發(fā)。激勵CO2激光器直流電源原理，直流電壓為把市內(nèi)的交流電壓，用變壓器提升，經(jīng)高壓整流及高壓濾波獲得高壓電加在激光管上。激光的構(gòu)成激光器大多由激勵系統(tǒng)、激光物質(zhì)和光學諧振腔三部分組成。激勵系統(tǒng)就是產(chǎn)生光能、電能或化學能的裝置。目前使用的激勵手段，主要有光照、通電或化學反應等。激光物質(zhì)是能夠產(chǎn)生激光的物質(zhì)，如紅寶石、鈹玻璃、氖氣、半導體、有機染料等。光學諧振腔的作用，是用來加強輸出激光的亮度，調(diào)節(jié)和選定激光的波長和方向等。用激光打標技術(shù)的理由:激光打標技術(shù)近年來在印刷領(lǐng)域應用越來越多，激光打標可應用于包括塑料與橡膠、金屬、硅晶片等多種材料上。激光打標與傳統(tǒng)的機械雕刻、化學腐蝕、絲網(wǎng)印刷、油墨打印等方式相比，具有成本低、靈活性高、可以計算機系統(tǒng)控制，而激光作用于工件表面所產(chǎn)生標記的牢固永久性是其突出特點。目前，在標記印刷行業(yè)中，激光打標已占有90%以上的市場。激光打標之所以占有這么大的份額，是因為它具有以下幾大優(yōu)勢：永久性：防偽性：采用激光打標技術(shù)雕刻出的標記不容易仿制和更改，在一定程度上具有很強的防偽性。非接觸性：激光標刻是以非機械式的"光刀"進行加工，可在任何規(guī)則或不規(guī)則表面打印標記，且打標后工件不會產(chǎn)生內(nèi)應力，保證工件的原有精度。對工作表面不產(chǎn)生腐蝕，無"刀具"磨損、無毒害、無污染。適用性廣：用激光做加工手段，可以對多種金屬、非金屬材料（鋁、銅、鐵、木制品等）加工。雕刻精度高：激光打標機雕刻的物品圖紋精細，最小線寬可達0.04mm。標記清晰、持久、美觀。激光印標能滿足在極小的塑料制件上印制大量數(shù)據(jù)的需要。例如，可印制要求更精確，清晰度更高的二維條碼，與壓印或噴射打標方式相比，有更強的市場競爭力。運行成本低：打標速度快且標記一次成型，能耗小，因而運行成本低。雖然激光打標機的設備投資比傳統(tǒng)標記設備大，但從運行成本而言，使用激光打標機要低得多。舉例說明：塑封三極管打標：打標機工作速度為10個/秒，若設備折舊以5年計算，打標費用為0.00048元/個。如果使用移印機，其綜合運行成本約為0.002元/個，甚至更高。軸承表面打標：若軸承三等分打字，總共18個4號字，采用振鏡式打標機，以氪燈燈管的使用壽命為700小時計算，則每個軸承的打標綜合成本為0.00915元。電腐蝕刻字的成本約為0.015元/個。以年產(chǎn)量400萬套軸承計算，僅打標一項，1年最少可以降低成本約6.5萬元加工效率高計算機控制下的激光光束可以高速移動（速度達5?7米/秒），打標過程可在數(shù)秒內(nèi)完成。開發(fā)速度快由于激光技術(shù)和計算機技術(shù)的結(jié)合，用戶只要在計算機上編程即可實現(xiàn)激光打印輸出，并可隨時變換打印設計，從根本上替代了傳統(tǒng)的模具制作過程，為縮短產(chǎn)品升級換代周期和柔性生產(chǎn)提供了便利工具。光纖激光器光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)出來：在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度，造成激光工作物質(zhì)的激光能級“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”，當適當加入正反饋回路(構(gòu)成諧振腔)便可形成激光振蕩輸出。光纖激光器應用范圍非常廣泛，包括激光光纖通訊、激光空間遠距通訊、工業(yè)造船、汽車制造、激光雕刻激光打標激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔/切割/焊接(銅焊、淬水、包層以及深度焊接)、軍事國防安全、醫(yī)療器械儀器設備、大型基礎(chǔ)建設等等。光纖激光器的優(yōu)勢光纖激光器作為第三代激光技術(shù)的代表，具有以下優(yōu)勢：(1)玻璃光纖制造成本低、技術(shù)成熟及其光纖的可饒性所帶來的小型化、集約化優(yōu)勢；(2)玻璃光纖對入射泵浦光不需要像晶體那樣的嚴格的相位匹配，這是由于玻璃基質(zhì)Stark分裂引起的非均勻展寬造成吸收帶較寬的緣故；(3)玻璃材料具有極低的體積面積比，散熱快、損耗低，所以上轉(zhuǎn)換效率較高，激光閾值低；(4)輸出激光波長多：這是因為稀土離子能級非常豐富及其稀土離子種類之多；(5)可調(diào)諧性：由于稀土離子能級寬和玻璃光纖的熒光譜較寬。(6)由于光纖激光器的諧振腔內(nèi)無光學鏡片，具有免調(diào)節(jié)、免維護、高穩(wěn)定性的優(yōu)點，這是傳統(tǒng)激光器無法比擬的。(7)光纖導出，使得激光器能輕易勝任各種多維任意空間加工應用，使機械系統(tǒng)的設計變得非常簡單。(8)勝任惡劣的工作環(huán)境，對灰塵、震蕩、沖擊、濕度、溫度具有很高的容忍度。(9)不需熱電制冷和水冷，只需簡單的風冷。(10)高的電光效率：綜合電光效率高達20%以上，大幅度節(jié)約工作時的耗電，節(jié)約運行成本。(11)高功率,目前商用化的光纖激光器是六千瓦。高功率的光纖激光器及其包層泵浦技術(shù)雙包層光纖的出現(xiàn)無疑是光纖領(lǐng)域的一大突破，它使得高功率的光纖激光器和高功率的光放大器的制作成為現(xiàn)實。自1988年ESnitzer首次描述包層泵浦光纖激光器以來，包層泵浦技術(shù)已被廣泛地應用到光纖激光器和光纖放大器等領(lǐng)域，成為制作高功率光纖激光器首選途徑。包層泵浦技術(shù)，由四個層次組成:①光纖芯;②內(nèi)包層;③外包層;④保護層。將泵光耦合到內(nèi)包層(內(nèi)包層一般采用異形結(jié)構(gòu)，有橢圓形、方形、梅花形、D形及其六邊形等等),光在內(nèi)包層和外包層(一般設計為圓形)之間來回反射,多次穿過單模纖芯被其吸收。這種結(jié)構(gòu)的光纖不要求泵光是單模激光,而且可對光纖的全長度泵浦,因此可選用大功率的多模激光二極管陣列作泵源,將約70%以上的泵浦能量間接地耦合到纖芯內(nèi),大大提高了泵浦效率。包層泵浦技術(shù)特性決定了該類激光器有以下幾方面的突出性能。1)高功率一個多模泵浦二極管模塊組可輻射出100瓦的光功率，多個多模泵浦二極管并行設置，即可允許設計出很高功率輸出的光纖激光器。2)無需熱電冷卻器這種大功率的寬面多模二極管可在很高的溫度下工作，只須簡單的風冷，成本低。3)很寬的泵浦波長范圍高功率的光纖激光器內(nèi)的活性包層光纖摻雜了鉺/鐿稀土元素，有一個寬且又平坦的光波吸收區(qū)(930-970nm),因此，泵浦二極管不需任何類型的波長穩(wěn)定裝置4)效率高泵浦光多次橫穿過單模光纖纖芯，因此其利用率高。5)高可靠性多模泵浦二極管比起單模泵浦二極管來其穩(wěn)定性要高出很多。其幾何上的寬面就使得激光器的斷面上的光功率密度很低且通過活性面的電流密度亦很低。這樣一來，泵浦二極管其可靠運轉(zhuǎn)壽命超過100萬小時。目前實現(xiàn)包層泵浦光纖激光器的技術(shù)概括起來可分為線形腔單端泵浦、線形腔雙端泵浦、全光纖環(huán)形腔雙包層光纖激光器三大類，不同特色的雙包層光纖激光器可由該三種基本類型拓展得到。OFC-2002的一篇文獻采用腔體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了輸出功率為3.8W、閾值為1.7W，傾斜效率高達85%的新型包層泵浦光纖激光器［1］。在產(chǎn)品技術(shù)方面，美國IPG公司異軍突起，已開發(fā)出700W的摻鐿雙包層光纖激光器，并宣稱將推出2000W的光纖激光器。新型的光纖激光器技術(shù)早期對激光器的研制主要集中在研究短脈沖的輸出和可調(diào)諧波長范圍的擴展方面。今天，密集波分復用(DWDM)和