激光柔性加工系统

工业激光器已成为制造工业中的重要加工手段。激光束能进行金属切削、焊接、钻孔、热处理,也能对硅和陶瓷基片等半导体材料进行刻线,对塑料、布料、纸板、宝石等进行加工。其费用比传统工具低廉,且精度甚高。一般的激光加工机由激光器(产生激光束),光学系统(调节光束和输出功率)及工件系统三大部分组成。由于近代计算机的广泛应用,使激光加工机与各类计算机有可     

激光脉冲能量时空特性的试验研究

激光脉冲能量的时空特性与激光加工精度、表面质量和稳定性有直接关系。通过 探测ＪＧ－２型固体激光器脉冲能量的时空分布结构，系统地试验研究了激光脉冲能 量时空特性及其对激光强化质量的影响，用以指导激光加工和提高现有激光器加工精 度和质量水平。     

激光束加工技术的应用现状与发展

激光束加工技术是一种智能化的先进加工技术,被誉为＂21世纪的万能加工工具＂。它主要是利用能量密度很高的激光束使工件材料熔化、汽化和蒸发而予以去除的高能束加工工艺。与计量、图像技术、信息传递等激光应用领域一样,激光束加工技术随着激光器及外围技术的进步而发展起来。目前,激光束加工技术被广泛应用于工业制造业、太阳能电池制造等领域中。本文主要介绍了激光束加工技术的应用现状及其发展。     

激光焊接技术应用及其发展趋势

激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型．即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化．形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的YAG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于CO2激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论．包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、     

基于非球面分光镜的高能激光功率和能量测试研究

高能激光在科研、军事和工业等领域的应用日益广泛,其功率和能量的准确测定是激光器性能评价和激光武器系统作战效能评估的重要依据。考虑到高能激光的物理特性和非球面元件的光学性质,提出了一种基于非球面分光反射镜的高能激光功率和能量测试方案。针对分光镜的面形参数及激光功率计的响应波段、测量范围、损伤阈值、有效探测孔径等特征参数,对激光束经过分光反射镜后到达两个激光功率计探测面的光束功率密度进行了数值仿真,将仿真结果与采集到的光斑进行了对比分析。同时,从能量角度对分光镜的分光效果进行了实际测试,分光镜的平均分光比达到98.75%,进而验证了方案的合理性。     

激光大气等离子体电子温度的空间分布特性

利用Nd：YAG激光器产生的1．06μm激光束（脉冲能量为500mJ，脉冲宽度为10ns，重复频率为10Hz）聚焦形成长约为8cm直径为5cm的激光大气等离子体柱，用光谱测量的方法，分别治平行于激光柬方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱，并由此反演得出电子温度空间分布特性．实验结果表明：激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布，即沿激光束方向分布不对称，而垂直激光柬方向对称分布，最高电子温度约为3000K．此结果对了解激光大气等离子体中各种处在不同状态的原子、分子和离子的空间分布特性提供了依据，进一步揭示了激光大气等离子体的微观结构．     

半导体激光器激光光束的研究

分析了半导体激光器的特征,从激光束的半宽度和激光光束发散角两个方面分析了高斯光束的结构特性,研究了激光束通过薄透镜的变换规律,求出会聚后高斯光束腰的宽度和位置,根据束腰位置与焦距的大小关系讨论了高斯光束的聚焦问题.研究了利用柱面透镜对激光光束的准直整形实验原理及实验装置、方法,在此基础之上讨论了激光光束发散角的测量方法.     

非傍轴部分相干光束传输的仿真

半导体激光器具有体积小、效率高等优点,广泛应用于激光通信、光信息处理等方面,但与其他激光器相比有较大的光束发散角,对这类激光束来说,傍轴近似失效。文章运用交叉谱密度函数针对半导体激光束建立了一个模型—非傍轴部分相干TEM11厄米-高斯(HG)光束,并对这类光束在自由空间中的传输特性进行了计算机仿真。发现f和fσ两参数对部分相干TEM11HG光束的非傍轴性起着至关重要的作用。另外,f和fσ的大小关系还决定了远场光强分布的形状。     

激光束在大气中的传播特性研究

激光大气传输特性是研究激光在通过大气传播的过程中,大气与激光相互作用产生的一系列线性与非线性效应以及这些效应对激光传输的影响。文章基于正的共焦非稳定谐振腔的激光场,采用快速傅里叶变换(FFT)等方法研究激光光束在大气中的传播特性,分析了强激光器如二氧化碳激光器在大气传输中产生的一些线性光学效应,并在只考虑大气折射、大气分子吸收等对激光光束的影响下,求出了激光光束在大气中的偏移、光束的扩展和光束质量等,进而利用β参数和Strehl比来评价高能激光器的光束质量特性,给出了这两个参数随着最高能量变化的图形。     

金属材料对激光的热吸收效应

复制法激光打孔，激光束的横向模式决定着加工孔的形状和尺寸精度．从理论上分析了金属材料对激光的热吸收效应，进而通过预热工艺来改善激光束模式在材料表面上的热作用效果，使ＪＧ－２型固体激光器加工精度从设计给定的±０．０３ｍｍ，提高到±０．０１ｍｍ；实施工艺简单易行．     

激光焊接工艺的质量控制

激光是辐射的受激发射光放大的简称,由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高相干性,自诞生以来,其在工业加工中的应用十分广泛,成为未来制造系统共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束,激光束经过光学系统聚焦后,其激光焦点的功率密度为104~107W/cm2,加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化,熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。这种焊接工艺在未来工业事业中将会得到广泛的应用与研究。     

数控激光设备家族的一朵奇葩

激光切割技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。激光源一般用二氧化碳激光束,工作功率为500～2500瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低,但是,通过透镜和反射镜,激光束聚集在很小的区域。能量的高度集中能够进行迅速局部加热,使不锈钢蒸发。国内70年代初已开始进行激光加工的应用研究,但发展速度缓慢。在激光制孔、激光热处理、焊接等方面虽有一定的应用,但质量不稳定,济南铸造锻压机械研究所有限公     

激光焊接工艺的质量控制

激光是辐射的受激发射光放大的简称,由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高相干性,自诞生以来,其在工业加工中的应用十分广泛,成为未来制造系统共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束,激光束经过光学系统聚焦后,其激光焦点的功率密度为104～107W/cm2,加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化,熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。这种焊接工艺在未来工业事业中将会得到广泛的应用与研究。     

激光焊接工艺的质量控制

激光是辐射的受激发射光放大的简称,由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高相干性,自诞生以来,其在工业加工中的应用十分广泛,成为未来制造系统共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束,激光束经过光学系统聚焦后,其激光焦点的功率密度为104¹07W/cm2,加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化,熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。这种焊接工艺在未来工业事业中将会得到广泛的应用与研究。     

激光技术简介:第二部分 激光器

本讲座第一部分介绍了激光原理,从中知道,采用适当的方法和装置,使受激辐射以一定方式持续下去,就能形成激光。通常把工作物质(激活物质)、激发能源和谐振腔三者统称为激光器。1958年有人发表了利用受激辐射来放大光波的理论,1960年出现的第一台激光器是红宝石激光器,接着出现了氦氖激光器,1962年又制成了半导体激光器,以后激光器的种类逐渐增多。 我们知道,作为激活物质,必须满足两项基本要求:(1)材料的原子有合乎要求的能级,它们的能级间距离可以提供所需要的激光频率;(2)材料的原子必须有可能在它们的能级之间形成“粒子数反转”。目前,已经发现符合这些要求的材料有几百种,因而已制成的激光器达几百种之多。 根据所用材料的组态不同,可以把激光器分为四类,即气体激光器(又分为分子、原子、离子的气体激光器)、固体激光器、液体激光器(包括螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器)、半导体激光器等。 一、气体激光器     

用激光量热法测量红外光窗材料的光学吸收系数

本文介绍一种改进了的激光量热法,以测量高透明材料低吸收系数绝对值的方法。对于薄试样,β1<0.1的情况下,当CO_2激光束照射试样时,测试试样所吸收的能量。采用X—Y记录仪自动记录试样的温度随时间变化曲线,即温升与温降曲线。由曲线上求出激光关闭时相应温度点T_1的温升速率和温降速率。测量透射试样的激光功率。将实验数据代入考虑激光束在试样中多次反射的计算公式,即可求出试样的吸收系数。实验结果表明,用几瓦CW功率的CO_2激光器测得高阻GaAs材料试样的吸收系数β值在10~(-2)cm~(-1)数量级范围内。     

激光束空间模式实时调控与模拟

在激光束空间模式可调性研究基础上，对已建立的调控系统，波前重构和变形反射镜波面拟合的三部分数学模型进行了模式的进一步实时调控及其计算机模拟，研究了激光加工过程能量空间分布的实时任务调控方法，并将其应用于对激光束的刃磨，计算模拟表明了刃磨光束在激光精密加工和新的激光成形方法中的有效性。     

光纤激光打标机对钢箔进行微孔加工

光纤激光器光束质量好、转换效率高、结构紧凑、稳定可靠,在激光加工领域得到广泛应用。通过激光打标机打孔实验发现,打孔孔径的大小与激光束扫描的轨迹圆大小有关,打孔质量也与轨迹圆有关。对此作了分析,并提出了改进打孔质量的方法。     

基于纳飞秒双脉冲激光的蓝宝石蚀除研究

蓝宝石作为一种典型的宽带隙半导体材料具有良好的理化特性,在机械电子、航空航天、微电子等领域具有广阔的应用前景.本文提出采用纳飞秒双束激光进行蓝宝石加工的方法,利用飞秒脉冲峰值功率高的特性,通过多光子电离与碰撞电离,激发蓝宝石表面自由电子从而提高了蓝宝石对纳秒激光的吸收率,同时利用纳秒激光能量相对较大,技术成熟的优势,实现对蓝宝石材料的高质高效加工.为了揭示纳飞秒双束激光与蓝宝石材料的能量耦合机制,采用Fokker-Plank方程、Drude模型、双温模型对飞秒激光诱发的自由电子的演化过程及自由电子与入射激光之间的相互作用进行研究,并通过有限元仿真模拟了纳飞秒双激光与蓝宝石材料相互作用的能量耦合过程与蚀除过程,分析了纳飞秒双脉冲激光作用下,不同脉冲延时下等离子浓度的时空演化规律及其对入射激光吸收系数及反射率等表面光学特性的影响规律,揭示了纳飞秒双激光高效高质加工蓝宝石材料的机理.该研究对实现蓝宝石等宽带隙半导体等脆硬材料的高质高效加工具有重要意义.     

一种高效安全的激光能量传输系统的设计仿真

激光是无线能量传输中的重要介质之一。该文提出了一种外腔反馈式激光能量传输系统,即在能量接收端安装部分反射镜,将激光部分反射回能量发射端,并对其进行了理论计算,给出了能量激光器输出功率的表达式,对能量激光器的阈值电流、输出功率等随前端面和外腔面反射率变化的情况进行了仿真。仿真结果表明:与传统激光能量传输方式相比,外腔反馈作用可有效地降低能量激光器的阈值电流,增大激光器输出功率,提高能量传输效率,且可根据瞄准度自动调整发射激光强度,提供一种更加安全高效的激光能量传输方法。能量发射激光器前端面的反射率越小,反馈作用对于激光器输出功率的提升越明显。