激光技術相關科技論文范文

激光技術相關科技論文范文第1篇激光技術相關科技論文范文第1篇【關鍵詞】激光加工技術相關理論發(fā)展應用

一、前言

近年來重大的發(fā)明之一是激光技術。隨著社會經濟的快速發(fā)展，把激光器當成基礎的激光加工的技術得到了快速發(fā)展。目前其正在被廣泛應用在生產、通訊、醫(yī)療、軍事及科研等多種領域。并且在這些領域都取得了非常好的經濟與社會的效益，是我國未來經濟的發(fā)展的關鍵。

二、激光加工技術相關理論

筆者認為，了解與應用激光加工技術需要對其相關理論深入的研究。以下筆者從其原理和特點來介紹激光加工技術。

（一）原理

激光加工能夠獲得極高的能量密度與極高的溫度是因為采用的光學系統(tǒng)能夠讓激光聚焦成為一個非常小的光斑，在這樣的高溫下，每種堅硬的材料都會被瞬間熔化與氣化，然后熔化物被氣化而產生的蒸汽壓力推動，以很高的速度噴射出來，從而實現(xiàn)了對工件加工的特種加工方法。

（二）特點

激光加工的技術對于加工工具與特殊環(huán)境沒有要求，不會造成工具的磨損，易于使用自動控制來進行連續(xù)加工，且加工效率極高；同時激光的強度極高，聚焦后差不多能夠熔化和氣化全部的材料，所以能夠加工所有硬度的金屬與非金屬的材料；加上激光加工是屬于非接觸的加工，及加工速度非常的快，工件沒有受力與受熱而產生變形；其還能聚焦成為極小的光斑（微米級），能夠調節(jié)輸出的功率，所以可進行精密且細微的加工。這些均是激光加工優(yōu)點。但由于其設備的投資比較大，及操作和維護技術要求比較高；且在精微加工的時候，重復的精度與表面的粗糙度難以保證等。這些缺點盡管在一定的程度上縮小了其應用規(guī)模，也限制了其發(fā)展，但是由于進一步的研究，越來越成熟的技術，激光加工技術有著非常廣闊的發(fā)展前景。

三、激光加工技術的發(fā)展及應用

近年來，由于激光加工技術的快速發(fā)展，其被應用于許多的領域。以下是筆者從激光器與激光加工技術領域來介紹激光加工技術的發(fā)展，同時介紹目前激光加工技術的具體應用。

（一）激光加工技術的發(fā)展

了解激光加工技術的發(fā)展，就要研究激光器以及其應用的領域的變化。只有這樣才能從根本上了解其發(fā)展。

迅速發(fā)展的激光器。我國研制出的第一臺激光器是在1961年。通過幾十年的努力，我國的激光器技術快速的發(fā)展起來了，從固體的激光器到氣體的激光器，再到如今光纖的激光器、半導體的激光器與飛秒的激光器。光纖的激光器與傳統(tǒng)激光器來比較，其優(yōu)勢是功率輸出大，光束的質量較好，轉換的效率較高，良好的柔性傳輸?shù)?。其在使用激光加工技術加工材料中有著極大的吸引力?，F(xiàn)在應用于使用激光來打標、切割以及焊接。而飛秒的激光器則能夠使超精微的加工可以實現(xiàn)。其在高技術的領域如微電子、光子學等應用的前景極寬廣。同時半導體的激光器正在被直接用在焊接、熱處理等方面。總之激光器的迅速發(fā)展導致了激光加工技術的快速發(fā)展。

廣泛的應用領域。激光加工是在機械加工、力加工、火焰加工與電加工之后新產生的一種的加工技術，是借助激光束和物質相互作用的特性，對材料進行切割、焊接、表面處理、打孔以及微加工的綜合性技術。激光焊接廣泛應用在汽車的零件、密封的器件等多種要求焊接無污染與無變形的器件。激光切割主要應用在汽車的行業(yè)、航天的工業(yè)等領域。而激光打孔則應用在汽車的制造、化工等產業(yè)。廣泛的應用領域也使得激光加工技術快速發(fā)展。

（二）激光加工技術的應用

激光加工技術在我國的許多領域里占據(jù)著重要的位置，以下是筆者簡單的介紹一些具體的應用，如打孔、切割以及焊接等。

（1）激光來打孔的應用。激光打孔借助了激光的功率密度極高的特性，使得加工的材料瞬間被熔化與氣化，熔化的物質被蒸汽巨大的壓力推出來，形成了孔洞。激光打孔正在被廣泛應用在鐘表與儀表有關工件的加工。其應用的領域廣泛，包括衣服與鞋子的制作、工藝品與禮品的制作、機械設備與零件的制作等。

（2）激光切割的應用。激光切割則利用了激光束，由于其能夠聚焦而形成極高的功率密度光斑，因此能夠將材料迅速加溫到氣化室的溫度，形成了小孔洞后，再借助光束和材料的相對運動，從而產生細小以及連續(xù)的切縫，達到了切割的目的。激光切割被廣泛用來切割非金屬材料。此外，激光切割也應用在服裝行業(yè)如對皮革和布料的切割。

（3）激光焊接的應用。激光焊接把符合功率密度要求的激光束照射到需要焊接的材料表面，將其局部的溫度升高到熔點，使得材料的結合部位熔化為液體，然后進行冷卻凝固，從而使得兩種材料熔接在一起，達到了焊接的目的。激光焊接被廣泛應用于航天行業(yè)、船舶制造業(yè)等各種領域。尤其是珠寶首飾業(yè)利用激光焊接的技術改變了人們首飾設計的傳統(tǒng)思維。利用激光焊接能夠制作具有特殊結構的首飾。此外，激光焊接還廣泛應用在鋼鐵行業(yè)。

四、結語

激光加工技術是一種21世紀發(fā)展迅速的新技術，各國的政府與工業(yè)部門都要積極的發(fā)展視激光器與激光加工技術的設備。隨著激光加工技術應用市場的日益擴大與國際競爭新格局的產生，我國的激光加工技術一定有巨大的發(fā)展，具有極其廣闊的市場前景，而且在社會經濟與工業(yè)的發(fā)展中起到非常重要的作用。

參考文獻：

[1]賈燕.激光加工技術及其應用[J]_中國科技投資，2012，（08）.

激光技術相關科技論文范文第2篇在前面的分析中，本文具體討論了光學細分系統(tǒng)的設計方案。運動距離測量實驗選取光學四細分的光學系統(tǒng)，實驗系統(tǒng)如圖6所示。系統(tǒng)分為光路部分和信號處理部分。mW和0．5mW，反射鏡M4由硅片制成，其反射率大約為0．4。硅片反射鏡M4可調節(jié)反射方向。角錐棱鏡M1、M2和M3的型號為Agilent10767A，具有非常好的光學性能。測量導軌選用的是PI公司的M－5x1．DD型號。二維精密電控平移臺（直流電機驅動）單向重復定位分辨率達0．1μm，直線度參數(shù)為0．1μm／200mm，最高運行速度50mm／s，量程為200mm。2個測量角錐棱鏡被安裝在導軌上，通過PI公司的控制軟件在計算機上對導軌的運動進行控制，實現(xiàn)對外腔長度的改變。通過運動距離測量結果與PI導軌運動參數(shù)的一致性可驗證測量方案的可行性。信號處理部分中，由PD探測到的激光自混合干涉信號首先由低噪聲前置放大器（Standford，SR560C）進行濾波和放大，一路送入示波器而另一路接著由NI公司的數(shù)據(jù)采集卡（NI6251）進行AD轉換。采集到的數(shù)字信號送入PC機中由專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件（LabVIEW）實現(xiàn)信號再次細分以及實時處理重構目標物體的運動距離。測量過程中，示波器可定性觀察光學細分的現(xiàn)象，而數(shù)據(jù)采集卡采集到的信號經過計算機的處理可進行運動距離測量。

2實驗過程與結果分析

實驗在同一測量環(huán)境條件下進行：恒溫（20℃±1℃），恒濕（50％±3％）。使激光器預熱2h，激光波長穩(wěn)定在632．8334nm，讓導軌以某一速度勻速運動，然后對采集的信號加入電子五細分處理。在本實驗系統(tǒng)中，由自混合干涉光路細分原理可知，一個條紋對應的運動距離為λ／8，將此波形通過閾值為0的比較器后得到對應的方波信號，再將方波信號n細分，通過計數(shù)方波的個數(shù)來得到外部物體實際的運動距離。這樣處理后，可以得到的分辨率為λ／8n。一個周期內的正弦波通過過零比較器整形成方波信號，五細分后的波形如圖7所示。這樣通過計數(shù)的方法就可以再次提高分辨率。此外，細分處理前對干涉信號進行了整形，可以顯著增強對于疊加在自混合干涉信號上的高斯噪聲的抗干擾能力，使測量結果更加穩(wěn)定可靠。在數(shù)字域進行細分時，將上面得到的方波信號改寫成二進制碼（1111100000），然后將其右移9次，將其奇數(shù)次和偶數(shù)次的右移結果兩兩異或，則可以得到（1010101010），即對應的五細分信號及其互補信號（0101010101），實現(xiàn)了對原自混合干涉信號的細分。將PD探測到的微弱信號進行電流－電壓（I－V）轉換后，變成電壓信號，經高通電路去直流后，再經放大電路放大，通過NI公司的數(shù)據(jù)采集卡USB－6251采集，在PC機上編寫LabVIEW程序進行細分計數(shù)處理。信號經數(shù)字域電子細分后，進行計數(shù)后就可以重構并顯示物體的實時運動距離。測量實驗使用PI精密導軌對實時測量數(shù)據(jù)進行校準。導軌的移動范圍設置為0～200mm，每次勻速步進20mm，移動速度設置為5mm／s，步進10次，每次導軌的示數(shù)作為標準；該運動過程由電機自動完成，系統(tǒng)對每次的步進長度進行自動測量記錄并給出實時誤差，連續(xù)記錄幾十組，選擇其中的5組實驗數(shù)據(jù)進行分析。通過擬合曲線與誤差分析可以看出，實驗結果與實際運動距離有良好的線性關系，且重復性非常的好，實現(xiàn)了使用光學細分與電子細分相結合的方法對物體的運動距離進行實時監(jiān)測，實驗結果與理論分析吻合。

3討論

激光器作為測量光路的一部分而不能成為一個獨立的、波長穩(wěn)定的光源，其穩(wěn)定性對測量準確度有很大的影響?？諝庹凵渎实淖兓徒清F棱鏡的直角誤差也會影響系統(tǒng)的測試精度。1）激光器頻率穩(wěn)定性帶來的累計誤差。實驗中的氦氖激光器輸出光在空氣中傳播的中心波長為632．8334nm，短期頻率穩(wěn)定性為1．5×10－6，因此，在沒有反饋時，激光器波長穩(wěn)定性為δλ＝λδν／ν≈0．9492×10－6μm。當自混合效應反饋系數(shù)很低時，頻率波動極小。理論計算表明，當外腔長度在百毫米量級時，波長穩(wěn)定度可以達到10－8的測量準確度，測量不確定度小于0．4μm［9－10］。2）空氣折射率變化帶來的誤差。測量環(huán)境的初始條件：空氣壓強101325Pa，室溫20℃，濕度1333Pa。測量過程中，由溫度、濕度以及壓強傳感器可知，只有環(huán)境溫度會有最大不超過1℃的改變。因此得到折射率的變化為δn≈0．929×10－6。當測量長度為200mm時，測距不確定度小于0．3μm［9］。3）角錐棱鏡的直角誤差。角錐棱鏡的直角誤差會直接影響其對光路的反射特性。對于Agilent10767A型號的角錐棱鏡，其3個直角誤差δθ＜5″。玻璃的折射率為1．56，則測量長度為200mm的測距誤差小于0．002μm［11］。由于本實驗系統(tǒng)存在3個角錐，則測距不確定度應小于0．006μm。由以上討論可以知道，影響測量精度的最大因素來自于激光的頻率的穩(wěn)定度。理論上實驗系統(tǒng)的測量分辨率可達到波長的1／40。而實際上，受制于激光頻率的穩(wěn)定程度，在弱反饋條件下，百毫米量級運動距離的測量只能達到微米級的測量精度。

4結語

激光技術相關科技論文范文第3篇關鍵詞激光原理教學改革課程建設

激光是二十世紀人類的重大科技發(fā)明之一，被譽為繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”，它對人類社會生活產生了廣泛而深刻的影響。作為高技術的研究成果，它不僅廣泛應用于科學技術研究的各個前沿領域，而且已經在人類生產和生活的許多方面得到了大量的應用，與激光相關的產業(yè)已在全球形成了超過千億美元的年產值。由于各行各業(yè)都應用激光進行技術改造和新技術的開發(fā)研究，除了文科的幾乎所有理工農醫(yī)的高等院校都開設了激光原理和應用的課程。

《激光原理》是光信息科學與技術和應用物理學專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，通過本課程的學習使學生對激光的基本概念、基本技術和基本器件有比較全面、系統(tǒng)的認識，培養(yǎng)學生分析和解決工程技術問題的能力，為進一步學習相關專業(yè)課打下基礎。然而，《激光原理》又是一門理論性很強的專業(yè)基礎課，該課程物理概念抽象和理論性強，基礎知識面廣，學生往往因缺乏感性認識，不易理解，感到難學，這對老師的教學水平和教學方法提出了考驗。筆者結合自己的教學實踐，從以下幾個方面對《激光原理》課程教學改革進行了探索。

一、教學內容的改革

《激光原理》課程主要介紹激光的產生條件、激光器的工作原理和激光器的輸出特性，這部分內容理論性強，需要應用原子物理、量子力學、熱力學統(tǒng)計物理、光學和高等數(shù)學等課程的結論和基礎，公式繁多、推導復雜、理論抽象，具有相當?shù)碾y度和深度。在《激光原理》的教學過程中，我們還增加了部分激光技術的內容，比如激光器輸出的選模技術、激光器的穩(wěn)頻、激光束的光束變換，以及激光的調制、偏轉、調Q和鎖模技術等，這部分內容是從事光信息科學與技術人員必須掌握的基本知識，通過對這些知識的學習能夠加深學生對激光器原理的理解和掌握。為了進一步加深印象，我們對典型的激光器進行了介紹，比如紅寶石激光器、汝玻璃激光器、Nd：YAG激光器等固體激光器，He-Ne激光器、CO2激光器、Ar+激光器等氣體激光器，以及燃料激光器和半導體激光器等都做了簡要的介紹。

在教材方面，我們選擇了上海理工大學陳家璧教授編寫的《激光原理及應用》（電子工業(yè)出版社）作為教材。這本教材的內容章節(jié)安排合理，知識點覆蓋面廣，理論體系較為完整，同時這本教材是在大學的普通物理學的基礎上編寫的，從激光的物理學基礎出發(fā)，著重闡明物理概念以及激光輸出特性與激光器的參數(shù)之間的關系，盡量避免過多的理論計算，以掌握激光器的選擇和使用為主要目的。因此這本教材的內容對學生來講不難理解，所講授的內容比較容易掌握。我們還增加了一本國際公認的經典教材作為參考書：ChristopherC.Davis編寫的《LasersandElectro-Optics：FundamentalsandEngineering》，CambridgeUniversityPress。

二、教學手段的改革

在教學過程中建立師生平等的民主教學氛圍。改變“教師為主，學生從屬”的教學模式，本著師生平等的原則，以參與者的身份在教學活動中創(chuàng)造一種愉快輕松的氛圍，挖掘和調動學生的潛力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

教學方式以課堂授課為主，同時考慮到激光中有很豐富生動的現(xiàn)象，注重和提倡采用多種手段進行多種形式的教學，充分體現(xiàn)光學這門課豐富多彩、形象生動的特性，輔助的教學手段主要是利用計算機的多媒體功能。比如為了增強激光原理教學中關于激光器的光場分布的直觀性，采用快速傅立葉變換法求解傍軸近似波動方程，計算模擬激光器的光場分布，可以直觀地給出三維穩(wěn)態(tài)分布圖，融合計算機的靈活性、新穎性和光學現(xiàn)象的直觀性及趣味性。通過演示實驗，讓同學們觀察到各種激光現(xiàn)象，展現(xiàn)了“百聞不如一見”的效果，使學生進一步加深了對課程內容的理解，激發(fā)學生的求知欲和好奇心，刺激同學們的思考。

另外，在教學過程中開展啟發(fā)式和討論式教學。從人才培養(yǎng)的角度來說，學生與老師應