激光是什么？特征有哪些？激光加工应用及优势分析

1 激光是什么

核能、电脑、半导体之后，人类又一特别重大的发明是激光，英文全称是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，中文翻译是“通过受激辐射光扩大”，即原子受激辐射的光，简称激光。也被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。

1916年世界闻名的犹太裔物理学家爱因斯坦发现了激光的管理，其原理是原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。被引诱(激发)出来的光子束(激光)，其中的光子光学特性高度一致。所以激光与普通光源相比，具备单色性、方向性好，亮度更高的特征。

2 激光的特征

激光具备高方向性、单色性、相干性和高亮度四大特征，被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。

(1)高方向性：平面发散角小，接近于平行光束，应用领域是长距离传输，如1969年人们用激光测量地球与月球间距

(2)单色性：激光的光谱线极窄，主要的应用领域有提高光学干涉测量的精度 和测量长度、科研

(3)相干性：激光光子的频率、相位、偏振态、传播方向相同，主要应用领域有激光干涉仪、全息照相

(4)高亮度：单位面积、单位频带宽度和单位立体角内发射的光功率大，主要应用领域是聚焦后产生高温，能加工几乎所有的材料，甚至能用来引发热核聚变

3 激光加工典型应用及优势

(1)激光切割：利用经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、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而将工件割开。优势是切割精度高、速度快，表面光滑美观，一次性加工，工件变形小，无工具磨损，清洁污染小

(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产生物态变化，从而实现焊接焊接性变小，不受磁场影响，空间限制小，无电极污染，适用于自动高速焊接，可焊接不同属性的金属，可在封闭空间工作

(3)激光打标：利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记。为非接触加工，可在任何异型表面标刻，工件不会变形和产生内应力，加工精度高，加工速度快，清洁环保，成本低廉

(4)激光雕刻：激光照射材料表面，材料吸收能量后瞬间熔化或者气化，形成刻线。自动跳号，热影响区域小，线条精细，耐清洗耐磨损，环保节能，节省材料表面处理 利用激光加热金属材料表面，实现表面热处理。加工速度快，部件变形小，精确加工，实现自动淬火的处理效果

(5)激光快速成型(3D 打印)：采用铺粉辊将一层粉末平铺在工件表面，激光束按照粉末层的轮廓截面扫描粉层，使粉末熔化后烧结，实现工件粘接。加工工艺简单，可加工材料广泛，加工精度高，无需支撑结构，材料利用率高

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