什么是激光技術(shù)？

　　激光原理:

　　激光英文全名為Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER)。 于1960年面世，是一種因刺激產(chǎn)生輻射而強(qiáng)化的光。

　　科學(xué)家在電管中以光或電流的能量來撞擊某些晶體或原子易受激發(fā)的物質(zhì)，使其原子的電子達(dá)到受激發(fā)的高能量狀態(tài)，當(dāng)這些電子要回復(fù)到平靜的低能量狀態(tài)時，原子就會射出光子，以放出多余的能量；而接著，這些被放出的光子又會撞擊其它原子，激發(fā)更多的原子產(chǎn)生光子，引發(fā)一連串的「連鎖反應(yīng)」，并且都朝同一個方前進(jìn)，形成強(qiáng)烈而且集中朝向某個方向的光；因此強(qiáng)的激光甚至可用作切割鋼板！

　　激光的特性:

　　激光被廣泛應(yīng)用是因為它的特性。激光幾乎是一種單色光波，頻率范圍極窄，又可在一個狹小的方向內(nèi)集中高能量，因此利用聚焦后的激光束可以對各種材料進(jìn)行打孔。以紅寶石激光器為例，它輸出脈沖的總能量不夠煮熟一個雞蛋，但卻能在3毫米的鋼板上鉆出一個小孔。激光擁有上述特性，并不是因為它有與別不同的光能，而是它的功率密度十分高，這就是激光被廣泛應(yīng)用的原因。

　　激光有以下三大特性：

　　· 單色波長

　　· 同調(diào)性

　　· 平行光束

　　激光加工技術(shù):

　　激光是20世紀(jì)60年代的新光源。由于激光具有方向性好、亮度高、單色性好等特點而得到廣泛應(yīng)用.激光加工是激光應(yīng)用最有發(fā)展前途的領(lǐng)域之一，現(xiàn)在已開發(fā)出20多種激光加工技術(shù)。

　　激光的空間控制性和時間控制性很好，對加工對象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大，特別適用于自動化加工。激光加工系統(tǒng)與計算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設(shè)備，已成為企業(yè)實行適時生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。

　　熱加工和冷加工均可應(yīng)用在金屬和非金屬材料，進(jìn)行切割，打孔，刻槽，標(biāo)記等.熱加工金屬材料進(jìn)行焊接，表面處理，生產(chǎn)合金，切割均極有利.冷加工則對光化學(xué)沉積，激光快速成形技術(shù)，激光刻蝕，摻染和氧化都很合適。

　　激光快速成形：

　　用激光制造模型時用的材料是液態(tài)光敏樹脂， 它在吸收了紫外波段的激光能量后便發(fā)生凝固， 變化成固體材料。把要制造的模型編成程序， 輸入到計算機(jī)。激光器輸出來的激光束由計算機(jī)控制光路系統(tǒng)，使它在模型材料上掃描刻劃， 在激光束所到之處， 原先是液態(tài)的材料凝固起來。激光束在計算機(jī)的指揮下作完掃描刻劃， 將光敏聚合材料逐層固化，精確堆積成樣件，造出模型。所以， 用這個辦法制造模型， 速度快， 造出來的模型又精致。該技術(shù)已在航空航天、電子、汽車等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　激光切割：

　　激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。脈沖激光適用于金屬材料，連續(xù)激光適用于非金屬材料，后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。但激光在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用是有局限和缺點的，比如用激光來切割食物和膠合板就不成功，食物被切開的同時也被灼燒了，而切割膠合板在經(jīng)濟(jì)上還遠(yuǎn)不合化算。

　　激光焊接：

　　激光束照射在材料上， 會把它加熱至融熔， 使對接在一起的組件接合在一起， 即是焊接。激光焊接，用比切割金屬時功率較小的激光束，使材料熔化而不使其氣化，在冷卻后成為一塊連續(xù)的固體結(jié)構(gòu)。激光焊接技術(shù)具有溶池凈化效應(yīng)，能純凈焊縫金屬，適用于相同和不同金屬材料間的焊接。由于激光能量密度高，對高熔點、高反射率、高導(dǎo)熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。因為用激光焊接是不需要任何焊料的，所以排除了焊接組件受污染的可能; 其次， 激光束可被光學(xué)系統(tǒng)聚成直徑很細(xì)的光束， 換言之， 激光可以作成非常精細(xì)的 "焊槍"， 做精密焊接工作;還有激光焊接與組件不會直接接觸， 亦即這是非接觸式的焊接， 因而材料質(zhì)地脆弱也不打緊， 還可以對遠(yuǎn)離我們身邊的組件作焊接， 也可以把放置在真空室內(nèi)的組件焊接起來。因為激光焊接有這些特點， 所以它在微電子工業(yè)中尤其受歡迎。

　　激光雕刻:

　　用激光雕刻刀作雕刻， 比用普通雕刻刀更方便， 更迅速。用普通雕刻刀在堅硬的材料上， 比如在花岡巖、鋼板上作雕刻， 或者是在一些比較柔軟的材料， 比如皮革上作雕刻， 就比較吃力， 刻一幅圖案要花比較長的時間。如果使用激光雕刻則不同， 因為它是利用高能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射，使表層材料氣化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種雕刻方法。它根本就沒有和材料接觸， 材料硬或者柔軟， 并不妨礙 "雕刻" 的速度。所以激光雕刻技術(shù)是激光加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。 用這種雕刻刀作雕刻不管在堅硬的材料， 或者是在柔軟的材料上雕刻， 刻劃的速度一樣。倘若與計算機(jī)相配合， 控制激光束移動， 雕刻工作還可以自動化。把要雕刻的圖案放在光電掃描儀上， 掃描儀輸出的訊號經(jīng)過計算機(jī)處理后， 用來控制激光束的動作， 就可以自動地在木板上， 玻璃上， 皮革上按照我們的圖樣雕刻出來。同時， 聚焦起來的激光束很細(xì)， 相當(dāng)于非常靈巧的雕刻刀， 雕刻的線條細(xì)， 圖案上的細(xì)節(jié)也能夠給雕刻出來。激光雕刻可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。激光雕刻是近年巳發(fā)展至可實現(xiàn)亞微米雕刻，已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程。

　　激光打孔:

　　在組件上開個小孔是件很常見的事。但是， 如果要求在堅硬的材料上， 例如在硬質(zhì)合金上打大量0.1毫米到幾微米直徑的小孔。用普通的機(jī)械加工工具恐怕是不容易辦到， 即使能夠做到， 加工成本也會很高。 激光有很好的同調(diào)性， 用光學(xué)系統(tǒng)可以把它聚焦成直徑很微少的光點(小于一微米)， 這相當(dāng)于用來鉆孔的 "微型鉆頭"。其次， 激光的亮度很高， 在聚焦的焦點上的激光能量密度(平均每平方米面積上的能量)會很高， 普通一臺激光器輸出的激光， 產(chǎn)生的能量就可以高達(dá)109 焦耳/厘米2， 足以讓材料熔化并氣化， 在材料上留下一個小孔， 就像是鉆頭鉆出來的。但是，激光鉆出的孔是圓錐形的，而不是機(jī)械鉆孔的圓柱形，這在有些地方是很不方便的。

　　激光蝕刻:

　　激光蝕刻技術(shù)比傳統(tǒng)的化學(xué)蝕刻技術(shù)工藝簡單、可大幅度降低生產(chǎn)成本，可加工0.125～1微米寬的線，非常適合于超大規(guī)模集成電路的制造。

　　激光未來發(fā)展

　　激光手術(shù)：

　　激光能產(chǎn)生高能量﹑聚焦精確的單色光﹐具有一定的穿透力﹐作用于人體組織時能在局部產(chǎn)生高熱量。激光手術(shù)就是利用激光的這一特點﹐去除或破壞目標(biāo)組織﹐達(dá)到治療的目的。主要包括激光切割和激光換膚。

　　激光武器：

　　激光武器有它的獨特性，令它被廣泛應(yīng)用于防空，反坦克，轟炸機(jī)自衛(wèi)等軍事用途.激光之所以能成為威力強(qiáng)大的武器，是因為它有三個層次的破壞能力:

　　1.燒蝕效應(yīng) 跟激光熱加工原理一樣，當(dāng)高能激光束射到目標(biāo)時，激光的能量會被目標(biāo)的材料吸收，轉(zhuǎn)化為熱能.這些熱能足以令目標(biāo)部分或完全穿孔，斷裂，熔化，蒸發(fā)，甚至產(chǎn)生爆炸.

　　2.激波效應(yīng) 如目標(biāo)材料被氣化，目標(biāo)材料會在極短時間內(nèi)產(chǎn)生反沖作用，形成壓縮波使材料表面層裂碎開，碎片向外飛時造成進(jìn)一步破壞.

　　3.輻射效應(yīng) 目標(biāo)材料氣化的同時會形成等離子體云，能產(chǎn)生輻射紫外線及X光線，使目標(biāo)內(nèi)部的電子零件被破壞。

　　激光能源：

　　激光還可應(yīng)用于核能發(fā)電上。世界上現(xiàn)在建成的核發(fā)電站使用的核燃料是鈾， 使用氚核燃料的研究尚未成功。從研究所得， 氚核燃料比鈾核燃料更加 "耐燒"， 1公斤氚核燃料燃燒產(chǎn)生的能量比鈾核燃料高3倍多。更有吸引力的是氚核燃料在地球上的貯量大。1公斤海水中含有0.03克氚， 地球上的海洋中就裝有1021 公斤海水;或者說， 地球的海洋中就貯藏有1017 公斤氚， 把它開發(fā)出來做燃料， 就相當(dāng)于給我們提供了10萬億億(1017) 噸煤， 足夠人類用上幾億年， 既然氚核燃料這么好.為甚么現(xiàn)在還不用? 問題就在于把它點火燃燒不是一件容易做到的事。劃一根火柴燃燒的溫度就可以把紙片， 汽油點著火， 要讓這種核燃料著火， 則需要億度的高溫。激光是目前較有可能達(dá)到這個點火溫度的技術(shù)。