飛秒激光技術(shù)

第一篇：飛秒激光技術(shù)

飛秒激光技術(shù)

金屬的氧化腐蝕一度是件讓人頭疼的事。如何讓金屬不在歲月中失去光澤？飛秒激光技術(shù)從光學(xué)手段入手，不但讓金屬免遭腐蝕，還能將其變成神奇的超疏水材料。

水是生命之源，哪怕在一些只能算作潮濕的地方，細(xì)菌等微生物都能夠得以生存或成長(zhǎng)；同時(shí)水也是許多化學(xué)反應(yīng)所需的基本條件，比如因水的存在，金屬會(huì)以不被察覺的速度氧化。

不過(guò)在許多地方，人們并不希望金屬氧化或菌落滋生——比如室外的天線、飛機(jī)的機(jī)翼、煮飯的鍋??人們期待將一些疏水、超疏水材料用在這些地方。

其實(shí)超疏水材料在我們身邊比比皆是：“出淤泥而不染，濯清漣而不妖”的荷花、荷葉就是典型的超疏水材料，許多昆蟲的足上也有超疏水材料，比如大名鼎鼎的水黽，它們正是靠著“不沾水的腿”，在水面行走如飛。

在疏水材料家族中，鮮見金屬的身影。不過(guò)，美國(guó)羅切斯特大學(xué)光學(xué)院的物理學(xué)家郭春雷（音譯）與同事最新的研究發(fā)現(xiàn)，利用一項(xiàng)叫作飛秒激光的技術(shù)，他們能夠把金屬變成比荷花還要疏水的“極疏水材料”。疏水效果之強(qiáng)，以至于水滴滴在金屬表面不僅不會(huì)散開，甚至?xí)粩鄰椘稹?/p>

飛秒激光讓金屬獲超疏水“技能”

這項(xiàng)聽來(lái)讓人難以置信的研究刊發(fā)于美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)1月20日出版的《應(yīng)用物理雜志》上。郭春雷研究團(tuán)隊(duì)使用超高能且超短的激光脈沖來(lái)改變金屬的表面，持續(xù)時(shí)間為毫微微秒（即飛秒）量級(jí)。他們用這樣的超短飛秒脈沖轟擊鉑、鈦、銅3種樣品，獲得了上述新型的表面材料。

這種工藝的優(yōu)勢(shì)在于“激光在金屬上創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是材料表面的一部分?！惫豪自诮诘男侣剤?bào)道中說(shuō)，這意味著它們不會(huì)被擦掉，并且正是這些結(jié)構(gòu)使得金屬具有超級(jí)疏水性能。

據(jù)研究人員介紹，超能激光脈沖在金屬表面刻蝕出大量肉眼不及的諸如洼坑、小珠狀和細(xì)紋等“痕跡”，這些痕跡形成了密集分布且高低不平的納米微結(jié)構(gòu)。這種納米微結(jié)構(gòu)從根本上改變了金屬表面的光學(xué)性質(zhì)和潤(rùn)濕性質(zhì)。

特氟龍是一種常規(guī)疏水材料，常作為“不粘鍋”涂層的不二之選。但飛秒激光處理過(guò)的金屬材料遠(yuǎn)比特氟龍光滑。水滴從特氟龍涂層表面滾落，需要在水滴滾落之前將這個(gè)表面傾斜到70度，而經(jīng)飛秒激光轟擊過(guò)的金屬，只需要傾斜不到5度甚至不必傾斜，水滴就能從表面滾落。此外，水滴從超疏水表面反彈的同時(shí)，會(huì)收集并帶走灰塵顆粒。為了測(cè)試材料的自清潔性能，郭春雷團(tuán)隊(duì)將從吸塵器里取出的普通灰塵灑在處理過(guò)的材料表面，只用了3滴水就將約一半的灰塵清除了，使表面一塵不染也只用了十幾滴水，而且表面始終保持干燥。

應(yīng)用前景深遠(yuǎn)而廣泛

金屬的氧化腐蝕一度是件讓人頭疼的事。讓金屬不被腐蝕，不在歲月中失去光澤，是人類一直追尋的目標(biāo)。從油漆、合金到納米涂層，人們不斷更新著對(duì)金屬的疏水手段。而今，飛秒激光技術(shù)則從光學(xué)角度入手，不但讓金屬免遭腐蝕，更將之變成神奇的超疏水材料。方法簡(jiǎn)單、有效，有望顛覆未來(lái)疏水材料的生產(chǎn)工藝。

郭春雷認(rèn)為，這種超疏水材料在發(fā)展中國(guó)家有著巨大的應(yīng)用潛力。“在這些區(qū)域，收集雨水是至關(guān)重要的，使用超疏水材料可以提高效率，而且不再需要使用具有尖角的大漏斗來(lái)防止水滯留在表面。”郭春雷說(shuō)，“另一種應(yīng)用是制造使用起來(lái)更加清潔和健康的廁所。”

在缺水地區(qū)，保持廁所的清潔是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，使用超疏水材料，不必使用水沖刷即可保持廁所清潔。

據(jù)外媒報(bào)道，這種應(yīng)用潛力激起了比爾和梅林達(dá)·蓋茨基金會(huì)的興趣，他們已經(jīng)開始支持這項(xiàng)工作。

目前有報(bào)道飛秒激光可以用在聚合物加工、醫(yī)學(xué)成像及外科醫(yī)療上。鐳射視力矯正（LASIK）可以利用飛秒激光制作角膜瓣。飛秒激光矯治近視手術(shù)現(xiàn)已是本世紀(jì)最先進(jìn)的眼科手術(shù)。除此之外，飛秒激光技術(shù)也可被應(yīng)用在固態(tài)物理上，以此分析晶體結(jié)構(gòu)，分析其衍射或者熒光光譜圖。在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域，飛秒激光可用于超快現(xiàn)象的研究。

由于超疏水材料能大幅度降低載具在水中甚至空氣中的運(yùn)動(dòng)阻力，該項(xiàng)研究對(duì)設(shè)計(jì)高速水上、水下和空中交通工具也具有重要參考價(jià)值。

尚待攻取的技術(shù)高地

和許多實(shí)驗(yàn)室里聲名卓著的成果一樣，“超疏水金屬表面”潛在應(yīng)用變成現(xiàn)實(shí)之前仍然有很多挑戰(zhàn)。郭春雷指出，目前處理1平方英寸（約合6.45平方厘米，面積相當(dāng)于一張普通撲克牌大?。┑慕饘贅影逍枰?小時(shí)的時(shí)間。在應(yīng)用到發(fā)展中國(guó)家之前，這一生產(chǎn)過(guò)程需要規(guī)模化。研究人員目前也在尋找在其他非金屬材料上使用此項(xiàng)技術(shù)的方法。

此外，郭春雷團(tuán)隊(duì)目前正計(jì)劃集中精力提高用激光蝕刻表面的速度，同時(shí)研究怎樣將這項(xiàng)技術(shù)擴(kuò)展到其他材料，比如半導(dǎo)體或者電介質(zhì)。郭春雷強(qiáng)調(diào)，同一項(xiàng)技術(shù)可以用于制取多功能金屬材料。金屬都是光的優(yōu)秀反射體，這就是它們都有光澤的原因，而把金屬變暗可以使它們高效地吸光。2006年底，郭春雷和他的研究小組曾用激光束處理金屬鋁，在金屬表面創(chuàng)造出能夠吸收幾乎所有光線的納米結(jié)構(gòu)，可讓普通鋁塊變成至今所創(chuàng)造出來(lái)的最暗的材料之一。

而將吸光特性與憎水性相結(jié)合可以得到不銹蝕且不需要太多清理的更高效的太陽(yáng)能收集器。此外，潛在的應(yīng)用還包括更先進(jìn)的隱身技術(shù)。

第二篇：參軍做飛秒激光近視手術(shù)四大注意事項(xiàng)

參軍做飛秒激光近視手術(shù)四大注意事項(xiàng)

據(jù)了解，飛秒激光近視手術(shù)已成為近視患者參軍過(guò)軍檢的首選，但是做飛秒激光近視手術(shù)需要注意哪些事項(xiàng)呢？請(qǐng)和我們一起，聽聽哈爾濱愛爾眼科醫(yī)院準(zhǔn)分子中心主任、“龍江飛秒第一人”張焱的講解吧。

注意一：術(shù)前檢查很重要

張焱介紹，術(shù)前檢查是判斷患者能否接受手術(shù)所必須的手段，別看手術(shù)只有幾分鐘，但術(shù)前檢查卻需要兩個(gè)多小時(shí)。在哈爾濱愛爾眼科醫(yī)院，術(shù)前檢查尤其嚴(yán)格，一向是行業(yè)標(biāo)桿，據(jù)統(tǒng)計(jì)，有40%的患者不適合近視手術(shù)，但不排除有個(gè)別醫(yī)院出現(xiàn)“檢查就能做”的情況，所以選擇正規(guī)的專業(yè)醫(yī)院進(jìn)行術(shù)前檢查非常重要。

注意二：選擇飛秒激光近視手術(shù) 價(jià)格不是唯一因素

說(shuō)起飛秒激光近視手術(shù)，不少的醫(yī)院都在開展，但是，價(jià)格并不是選擇的唯一因素。有不少醫(yī)院紛紛對(duì)自己的設(shè)備進(jìn)行包裝，冠上一個(gè)好聽、好記（符合中國(guó)人習(xí)慣）的名字，以低價(jià)促銷的模式吸引患者，而事實(shí)上，近視手術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的手術(shù)，它涉及手術(shù)的方方面面。

據(jù)了解，愛爾眼科在業(yè)界獨(dú)家擁有一套“手術(shù)方案多專家聯(lián)合設(shè)計(jì)體系”。據(jù)張焱主任介紹，該體系充分利用愛爾的全國(guó)專家平臺(tái)，由愛爾連鎖醫(yī)院的專家組成近視手術(shù)專家團(tuán)，對(duì)疑難復(fù)雜的近視手術(shù)案例聯(lián)合進(jìn)行手術(shù)設(shè)計(jì)，以確保手術(shù)的“高品質(zhì)、零事故”。

注意三：飛秒激光并不能矯正所有的近視

目前由于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，飛秒激光近視手術(shù)被過(guò)度美化，“只要是近視都能做這個(gè)手術(shù)吧?！痹谡{(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)有好些患者如此認(rèn)為。專家張焱提醒，飛秒激光近視手術(shù)只是角膜類屈光手術(shù)中的一種術(shù)式，當(dāng)然目前來(lái)說(shuō)是全球最為理想的激光近視手術(shù)方式，但它的矯正范圍同樣有限。“一般來(lái)說(shuō)近視1200以下可以考慮，而且還要看角膜條件決定?！?/p>

據(jù)了解，對(duì)于因角膜過(guò)薄不能實(shí)施飛秒激光近視手術(shù)的患者，醫(yī)生一般會(huì)建議其行ICL晶體植入術(shù)，這個(gè)手術(shù)主要就解決高度近視或超高度近視，并且不受角膜厚薄度的影響。

注意四：飛秒激光術(shù)后同樣需要合理保養(yǎng)

據(jù)調(diào)查，飛秒激光的過(guò)度美化不止上述情況，而且有很多患者就以為飛秒激光手術(shù)既然比其它術(shù)式要好，那么術(shù)后“考驗(yàn)”一下也沒關(guān)系，如熬夜上網(wǎng)、或長(zhǎng)期看書看電視等。專家張焱介紹，飛秒激光近視手術(shù)術(shù)后視覺質(zhì)量確定比普通術(shù)式具有優(yōu)勢(shì)，但并不是說(shuō)它完全不用患者保養(yǎng)，它同樣也具有與普通術(shù)式一樣的恢復(fù)期，如術(shù)后一個(gè)月內(nèi)眼睛不能進(jìn)水，出門戴偏光鏡保養(yǎng)等情況。張焱說(shuō)，哈爾濱愛爾眼科醫(yī)院擁有完善的術(shù)后跟蹤回訪系統(tǒng)，可提醒患者復(fù)查時(shí)間及注意事項(xiàng)。

第三篇：激光加工技術(shù)

激光加工技術(shù)

一、技術(shù)概述

激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術(shù)。激光加工技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)，它的研究范圍一般可分為：

1．激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。

2．激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微調(diào)等各種加工工藝。

二、現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)

作為20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志和現(xiàn)代信息社會(huì)光電子技術(shù)的支柱之一，激光技術(shù)和激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到世界先進(jìn)國(guó)家的高度重視。

激光加工是國(guó)外激光應(yīng)用中最大的項(xiàng)目，也是對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的重要手段，主要是kW級(jí)到10kW級(jí)CO2激光器和百瓦到千瓦級(jí)YAG激光器實(shí)現(xiàn)對(duì)各種材料的切割、焊接、打孔、刻劃和熱處理等。據(jù)1997~1998年的最新激光市場(chǎng)評(píng)述和預(yù)測(cè)，1997年全世界總激光器市場(chǎng)銷售額達(dá)32.2億美元，比1996年增長(zhǎng)14％，其中材料加工為8.29億美元，醫(yī)療應(yīng)用3億美元，研究領(lǐng)域1.5億美元。1998年總收入預(yù)計(jì)增長(zhǎng)19％，可達(dá)到38.2億美元。其中占第一位的材料加工預(yù)計(jì)超過(guò)10億美元，醫(yī)用激光器是國(guó)外第二大應(yīng)用。

激光加工應(yīng)用領(lǐng)域中，CO2激光器以切割和焊接應(yīng)用最廣，分別占到70％和20％，表面處理則不到10％。而YAG激光器的應(yīng)用是以焊接、標(biāo)記（50％）和切割（15％）為主。在美國(guó)和歐洲CO2激光器占到了70~80％。我國(guó)激光加工中以切割為主的占10％，其中98％以上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范圍內(nèi)，而以熱處理為主的約占15％，大多數(shù)是進(jìn)行激光處理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸套。這項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益都很高，故有很大的市場(chǎng)前景。

在汽車工業(yè)中，激光加工技術(shù)充分發(fā)揮了其先進(jìn)、快速、靈活地加工特點(diǎn)。如在汽車樣機(jī)和小批量生產(chǎn)中大量使用三維激光切割機(jī)，不僅節(jié)省了樣板及工裝設(shè)備，還大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；激光束在高硬度材料和復(fù)雜而彎曲的表面打小孔，速度快而不產(chǎn)生破損；激光焊接在汽車工業(yè)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝，日本Toyota已將激光用于車身面板的焊接，將不同厚度和不同表面涂敷的金屬板焊接在一起，然后再進(jìn)行沖壓。雖然激光熱處理在國(guó)外不如焊接和切割普遍，但在汽車工業(yè)中仍應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合，派生出激光快速成形技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)不僅可以快速制造模型，而且還可以直接由金屬粉末熔融，制造出金屬模具。

到了80年代，YAG激光器在焊接、切割、打孔和標(biāo)記等方面發(fā)揮了越來(lái)越大作用。通常認(rèn)為YAG激光器切割可以得到好的切割質(zhì)量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。隨著YAG激光器輸出功率和光束質(zhì)量的提高而被突破。YAG激光器已開始擠進(jìn)kw級(jí)CO2激光器切割市場(chǎng)。YAG激光器特別適合焊接不允許熱變形和焊接污染的微型器件，如鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等。YAG激光器打孔已發(fā)展成為最大的激光加工應(yīng)用。

目前，國(guó)外激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高達(dá)30~50kw，打孔用的脈沖寬度越來(lái)越窄，重復(fù)頻率越來(lái)越高，激光器輸出參數(shù)的提高，很大程度上改善了打孔質(zhì)量，提高了打孔速度，也擴(kuò)大了打孔的應(yīng)用范圍。國(guó)內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及手表寶石軸承的生產(chǎn)中。

目前激光加工技術(shù)研究開發(fā)的重點(diǎn)可歸納為：

－－新一代工業(yè)激光器研究，目前處在技術(shù)上的更新時(shí)期，其標(biāo)志是二極管泵浦全固態(tài)激光器的發(fā)展及應(yīng)用；

－－精細(xì)激光加工，在激光加工應(yīng)用統(tǒng)計(jì)中微細(xì)加工1996年只占6％，1997年翻了一倍達(dá)12％，1998年已增加到19％；

－－加工系統(tǒng)智能化，系統(tǒng)集成不僅是加工本身，而是帶有實(shí)時(shí)檢測(cè)、反饋處理，隨著專家系統(tǒng)的建立，加工系統(tǒng)智能化已成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。

激光技術(shù)在我國(guó)經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，取得了上千項(xiàng)科技成果，許多已用于生產(chǎn)實(shí)踐，激光加工設(shè)備產(chǎn)量平均每年以20％的速度增長(zhǎng)，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造、提高產(chǎn)品質(zhì)量解決了許多問題，如激光毛化纖技術(shù)正在寶鋼、本鋼等大型鋼廠推廣，將改變我國(guó)汽車覆蓋件的鋼板完全依賴進(jìn)口的狀態(tài)，激光標(biāo)記機(jī)與激光焊接機(jī)的質(zhì)量、功能、價(jià)格符合國(guó)內(nèi)目前市場(chǎng)的需求，市場(chǎng)占有率達(dá)90％以上。

存在的主要問題：

－－科研成果轉(zhuǎn)化為商品的能力差，許多有市場(chǎng)前景的成果停留在實(shí)驗(yàn)室的樣機(jī)階段；

－－激光加工系統(tǒng)的核心部件激光器的品種少、技術(shù)落后、可靠性差。國(guó)外不僅二級(jí)管泵浦的全固態(tài)激光器已用于生產(chǎn)過(guò)程中，而且二級(jí)管激光器也被應(yīng)用，而我國(guó)二極管泵浦的全固態(tài)激光器還處在剛開始研究開發(fā)階段。

－－對(duì)加工技術(shù)的研究少，尤其對(duì)精細(xì)加工技術(shù)的研究更為薄弱，對(duì)紫外波激光進(jìn)行加工的研究進(jìn)行的極少。

－－激光加工設(shè)備的可靠性、安全性、可維修性、配套性較差，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。

三、“十五”目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容

1．目標(biāo)

“十五”的主要工作是促進(jìn)激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保持激光器年產(chǎn)值20％的平均增長(zhǎng)率，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值200億元以上；在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中普及和推廣加工技術(shù)，重點(diǎn)完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用激光技術(shù)進(jìn)行改造的示范工程；為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領(lǐng)域提供嶄新的激光設(shè)備和儀器。

2．主要研究?jī)?nèi)容

（1）激光加工用大功率CO2和固體激光器及準(zhǔn)分子激光器的引進(jìn)機(jī)型研究，提高國(guó)產(chǎn)機(jī)水平；同時(shí)開發(fā)和研制專用配套的激光加工機(jī)床，提高激光器產(chǎn)品在生產(chǎn)線上穩(wěn)定運(yùn)行的周期，力爭(zhēng)在國(guó)內(nèi)建立較全面的加工用激光器的生產(chǎn)基地。

（2）建立激光加工設(shè)備參數(shù)的檢測(cè)手段，并進(jìn)行方法研究。

（3）激光切割技術(shù)研究。對(duì)現(xiàn)有的激光切割系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，提供性能好、價(jià)格便宜的2－3軸數(shù)控CO2切割機(jī)，并開展相應(yīng)的切割工藝的研究，使該工藝廣泛用于材料加工、汽車、航天及造船等領(lǐng)域。為此應(yīng)著重在激光器外圍裝置，如：導(dǎo)光系統(tǒng)、過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制、噴咀、浮動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和研制以及CAD／CAM等方面開展工作。

（4）激光焊接技術(shù)研究。開展激光焊接工藝及材料、焊接工藝對(duì)設(shè)備要求及焊接過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)研究，從而掌握普通鋼材、有色金屬及特殊鋼材的焊接工藝。

（5）激光表面處理技術(shù)研究。開展維CAD／CAM技術(shù)、激光表面處理工藝、材料性能及激光表面處理工藝參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制研究，使激光表面處理工藝能較大幅度的應(yīng)用于生產(chǎn)。

（6）激光加工光束質(zhì)量及加工外圍裝置研究。研究各種激光加工工藝對(duì)激光光束的質(zhì)量要求、激光光束和加工質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，光學(xué)系統(tǒng)及加工頭設(shè)計(jì)和研制。

（7）擇優(yōu)支持2~3個(gè)國(guó)家級(jí)加工技術(shù)研究中心，開展激光加工工藝技術(shù)研究，重點(diǎn)是材料表面改性和熱處理方面的研究和推廣應(yīng)用；開展激光快速成形技術(shù)的應(yīng)用研究，拓寬激光應(yīng)用領(lǐng)域。

第四篇：激光切割技術(shù)

激光切割技術(shù)

1.激光切割技術(shù)基本概念

激光切割是利用高能量密度的激光束作為“切割工具”對(duì)材料進(jìn)行熱切割的一種材料加工方式，是激光加工行業(yè)中最重要的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。1971年用CO2激光切割包裝用夾板，首次開辟了激光切割在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著激光切割設(shè)備的不斷更新和切割工藝的日益先進(jìn)，激光切割技術(shù)可實(shí)現(xiàn)各種金屬，非金屬板材及眾多復(fù)雜零件的切割，在汽車工業(yè)，航空航天，國(guó)防等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

2.激光切割技術(shù)基本原理和分類

2.1 激光切割技術(shù)基本原理

在激光束能量作用下，材料表面被迅速加熱到幾千至上萬(wàn)度而熔化或氣化，隨著氣化物逸出和熔融物體被輔助高壓氣體吹走，達(dá)到切割材料的目的。脈沖激光適用于金屬材料，連續(xù)激光適用于非金屬材料。

2.2激光切割技術(shù)的分類

激光切割可分為：激光氣化切割，激光熔化切割，激光氧化切割和激光劃片與控制斷裂四類。

（1）激光氣化切割：利用高能量密度的激光束加熱工件，使溫度迅速上升，在非常短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到材料的沸點(diǎn)，材料開始?xì)饣?，形成蒸氣。這些蒸氣的噴出速度很大，在蒸氣噴出的同時(shí)，在材料上形成切口。材料的氣化熱很大，所以激光氣化切割時(shí)需要很大的功率和功率密度。激光氣化切割多用于極薄金屬材料和非金屬材料的切割。

（2）激光熔化切割：激光加熱使金屬材料熔化，然后通過(guò)與光束同軸的噴嘴吹非氧化性氣體，依靠氣體的強(qiáng)大壓力使液態(tài)金屬排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金屬完全氣化，所需能量只有氣化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不銹鋼，鈦，鋁及其合金等。

（3）激光氧化切割：原理類似于氧-乙炔切割。是用激光作為預(yù)熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體與切割金屬發(fā)生作用，發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的氧化熱；另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應(yīng)區(qū)吹出，在金屬中形成切口。由于切割過(guò)程中的氧化反應(yīng)產(chǎn)生了大量的熱，所以激光氧化切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光氣化切割和熔化切割。激光氧化切割主要用于碳鋼，鈦鋼以及熱處理等易氧化的金屬材料。

(4)激光劃片與斷裂控制：激光劃片是利用高能量密度的激光束在脆性材料的表面進(jìn)行掃描，使材料受熱蒸發(fā)出一條小槽，然后施加一定的壓力，脆性材料就會(huì)沿小槽處裂開。激光劃片用的激光器一般為Q開關(guān)激光器和CO2激光器。斷裂控制是利用激光刻槽時(shí)所產(chǎn)生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產(chǎn)生局部熱應(yīng)力，使材料沿小槽斷開。

3.激光切割的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

3.1 激光切割工藝特點(diǎn)

（1）切割質(zhì)量好，精細(xì)

由于激光光斑小，激光切割切口細(xì)窄，切割表面光潔，熱影響區(qū)寬度很小，變形小，切割零件的尺寸精度可達(dá)±0.05mm，表面粗糙度只有幾十微米，甚至激光切割可以作為最后一道工序。

（2）切割效率高

由于激光的傳輸特性，激光切割機(jī)上一般配有數(shù)控工作臺(tái)，整個(gè)切割過(guò)程可全部實(shí)現(xiàn)數(shù)控。操作時(shí)，只需改變數(shù)控程序，就可適用不同形狀零件的切割，既可進(jìn)行二維切割，又可實(shí)現(xiàn)三位切割。材料在激光切割時(shí)不需要裝夾固定，既可節(jié)省工裝夾具，又節(jié)省了上，下料的時(shí)間。

（3）非接觸式切割

激光切割時(shí)割炬與工件無(wú)接觸，不存在工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，只需要改變激光器的輸出參數(shù)。激光切割過(guò)程噪聲低，振動(dòng)小，無(wú)污染。

（4）切割材料的種類多

激光切割材料包括金屬，非金屬，金屬基和非金屬基復(fù)合材料，皮革，木材及纖維等。對(duì)于不同的材料，由于自身的熱物理性能及對(duì)激光的吸收率不同，表現(xiàn)出不同的激光切割適應(yīng)性。

（5）缺點(diǎn)：激光切割由于受激光器功率和設(shè)備體積的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。

3.2 激光切割的應(yīng)用

在材料方面受激光器功率和設(shè)備體積的限制，激光切割只能切割中，小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。激光切割設(shè)備費(fèi)用高，一次性投資大。大多數(shù)激光切割機(jī)都由數(shù)控程序進(jìn)行控制操作或做成切割機(jī)器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車制造領(lǐng)域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術(shù)都已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。德國(guó)大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復(fù)雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領(lǐng)域，激光切割技術(shù)主要用于特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復(fù)合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒、鈦合金薄壁機(jī)匣、飛機(jī)框架、鈦合金蒙皮、機(jī)翼長(zhǎng)桁、尾翼壁板、直升機(jī)主旋翼、航天飛機(jī)陶瓷隔熱瓦等。

激光切割成形技術(shù)在非金屬材料領(lǐng)域也有著較為廣泛的應(yīng)用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光進(jìn)行服裝剪裁，可節(jié)約衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

適合采用CO2激光切割的產(chǎn)品大體上可歸納為三類：

第一類：從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度不宜制造模具的金屬鈑金件，特別是輪廓形狀復(fù)雜，批量不大,一般厚度；12mm的低碳鋼、；6mm厚的不銹鋼，以節(jié)省制造模具的成本與周期。已采用的典型產(chǎn)品有：自動(dòng)電梯結(jié)構(gòu)件、升降電梯面板、機(jī)床及糧食機(jī)械外罩、各種電氣柜、開關(guān)柜、紡織機(jī)械零件、工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件、大電機(jī)硅鋼片等。

第二類：裝飾、廣告、服務(wù)行業(yè)用的不銹鋼（一般厚度3mm）或非金屬材料（一般厚度20mm）的圖案、標(biāo)記、字體等。如藝術(shù)照相冊(cè)的圖案，公司、單位、賓館、商場(chǎng)的標(biāo)記，車站、碼頭、公共場(chǎng)所的中英文字體。

第三類：要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應(yīng)用的典型零件是包裝印刷行業(yè)用的模切版，它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽，然后在槽中鑲嵌刀片。使用時(shí)裝在模切機(jī)上，切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國(guó)內(nèi)近幾年來(lái)應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進(jìn)入抽油泵，在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出0.3mm寬的均勻切縫，起割穿孔處小孔直徑不能大于0.3mm，切割技術(shù)難度大，已有不少單位投入生產(chǎn)。

4.激光切割工藝參數(shù)與質(zhì)量評(píng)定

4.1激光切割工藝參數(shù)

（1）光束橫模

① 基模又稱為高斯模，是切割最理想的模式，主要出現(xiàn)在功率小于1kw的激光器。② 低階模與基模比較接近，主要出現(xiàn)在1-2kw的中功率激光器。③ 多模是高階模的混合，出現(xiàn)在功率大與3kw的激光器（2）激光功率

激光切割所需要的激光功率主要取決于切割類型以及被切割材料的性質(zhì)。氣化切割所需要的激光功率最大，熔化切割次之，氧氣切割最小。激光功率對(duì)切割厚度、切割速度和切口寬度等有很大影響。一般激光功率增大，所能切割材料的厚度也增加，切割速度加快，切口寬度也有所加大。

（3）焦點(diǎn)位置

離焦量對(duì)切口寬度和切割深度影響較大。一般選擇焦點(diǎn)位于材料表面下方約1/3板厚處，切割深度最大，切口寬度最小。

（4）焦點(diǎn)深度

切割較厚板時(shí)，應(yīng)采用焦點(diǎn)深度大的光束，以獲得垂直度較好的切割面。但焦點(diǎn)深度大，光斑直徑也增大，功率密度隨之減小，使切割速度降低。若要保持一定的切割速度，則需要增大激光的功率；切割薄板宜采用較小的焦點(diǎn)深度，這樣光斑直徑小，功率密度高，切割速度加快。

（5）切割速度

切割速度直接影響切口寬度和切口表面粗糙度。對(duì)于不同材料的板厚，不同的切割氣體壓力，切割速度有一個(gè)最佳值，這個(gè)最佳值約為最大切割速度的80%。

（6）輔助氣體的種類和壓力

切割低碳鋼較多采用氧氣作輔助氣體，以利用鐵-氧燃燒反應(yīng)熱促進(jìn)切割過(guò)程，而且切割速度快，切口質(zhì)量好，可以獲得無(wú)掛渣的切口。切割不銹鋼時(shí)，常采用O2+N2混合氣體或雙層氣流，單用氧氣在切口底邊會(huì)發(fā)生掛渣。氣體壓力增大，動(dòng)量增加，排渣能力增強(qiáng)，因此可以使無(wú)掛渣的切割速度增加。

氧氣純度對(duì)切割速度有一定的影響，研究表明，氧氣純度降低2%，切割速度就會(huì)降低50%。

噴嘴形狀也影響激光切割質(zhì)量和效率。不同切割機(jī)采用不同形狀的噴嘴。

4.2激光切割質(zhì)量評(píng)定

與其它常規(guī)加工方法相比，激光切割具有更大的適應(yīng)性。首先，與其他熱切割方法相比，同樣作為熱切割過(guò)程，別的方法不能象激光束那樣作用于一個(gè)極小的區(qū)域，結(jié)果導(dǎo)致切口寬、熱影響區(qū)大和明顯的工件變形。激光能切割非金屬，而其它熱切割方法則不能。一般來(lái)說(shuō)，激光切割質(zhì)量可以由以下6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。（1）切割表面粗糙度RZ（2）切口掛渣尺寸（3）切邊垂直度和斜度u（4）切割邊緣圓角尺寸r（5）條紋后拖量n（6）平面度F 5.激光切割設(shè)備

激光切割設(shè)備與焊接設(shè)備基本類似，區(qū)別是焊接需要使用激光焊槍，而切割使用激光割炬。激光切割大都采用CO2激光切割設(shè)備，主要由激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、割炬及抽煙系統(tǒng)組成。

激光器由激光電源提供高壓電源，產(chǎn)生的激光經(jīng)反射鏡、導(dǎo)光系統(tǒng)把激光導(dǎo)向切割工件所需要的方向；數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要用于調(diào)節(jié)割炬的移動(dòng)方向，割炬與工件間的相對(duì)移動(dòng)有三種情況。

① 割炬不動(dòng)，工件通過(guò)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，主要用于尺寸較小的工件。② 工件不動(dòng)割炬移動(dòng) ③ 割炬和工作臺(tái)同時(shí)運(yùn)動(dòng)。

割炬主要包括槍體、聚焦透鏡和輔助氣體噴嘴等零件。激光切割時(shí)，割炬必須滿足下列要求。

④ 能夠噴射出足夠的氣流。

⑤ 割炬內(nèi)氣體的噴射方向必須和反射鏡的光軸同軸。⑥ 割炬的焦距能夠方便調(diào)節(jié)。

⑦ 切割時(shí)，保證金屬蒸汽和切割金屬的飛濺不會(huì)損傷反射鏡。

激光切割時(shí)，要求激光器輸出的光束經(jīng)聚焦后的光斑直徑最小，功率密度最高。噴嘴用于向切割區(qū)噴射輔助氣體，其結(jié)構(gòu)形狀對(duì)切割效率和質(zhì)量有一定影響。噴孔的形狀有圓柱形、錐形、和縮放形等。一般根據(jù)切割工件的材質(zhì)、厚度、輔助氣體壓力等經(jīng)試驗(yàn)后確定。

6.激光切割的應(yīng)用實(shí)例

6.1布料激光切割

制衣行業(yè)中使用的服裝布料激光切割機(jī)打破了傳統(tǒng)手工和電剪速度慢和難以排版,充分解決了效率達(dá)不到和浪費(fèi)材料的難題.速度快，操作簡(jiǎn)單，只需把所要裁剪的圖形及尺寸輸入到電腦，機(jī)械就會(huì)把整張的材料裁剪成您所需要的成品，不用刀具、不需要模具，利用激光實(shí)現(xiàn)非接觸式加工，簡(jiǎn)便快速。布料激光切割機(jī)與傳統(tǒng)的切割方式相比不僅價(jià)格低,消耗低.操作更方便，效果更好，并且因?yàn)榧す饧庸?duì)工件沒有機(jī)械壓力,所以切割出來(lái)產(chǎn)品的效果,精度以及切割速度都非常良好.并且還具有操作安全,維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn).可連續(xù)24小時(shí)工作。

用于皮革、箱包企業(yè)及皮鞋、鞋材生產(chǎn)企業(yè)的激光切割雕刻機(jī), 集切割、雕刻和鏤空于一身，適用各種皮革料的加工：高檔鞋材、皮包、皮衣切割特殊形狀，無(wú)毛邊，尺寸標(biāo)準(zhǔn)，誤差小（±0.1mm），效果柔軟，無(wú)高周波或刀模切壓的生硬感。另可于皮革上刻畫特別效果或圖案，使成品更顯精細(xì)及別具創(chuàng)意。

6.2激光切割在飾品中的應(yīng)用

飾品加工是一門對(duì)比特殊的職業(yè)，由于主要是針對(duì)一些稀有的貴金屬的加工改造，所以對(duì)加工改造的設(shè)備要求十分的高?？墒沁@對(duì)小型激光切開機(jī)來(lái)說(shuō)，確是一個(gè)十分好的機(jī)會(huì)，它極好的處理了加工飾品中的一些難題，并且受到了各個(gè)廠家的熱捧。

運(yùn)用小型激光切割機(jī)加工飾品在不需開模的情況下，就可以直接加工出想要的商品，并且精度十分的高，加工時(shí)刻只需要短短的幾分鐘就可以。不僅縮短了加工時(shí)刻，還降低了成本。

6.3激光切割在眼鏡行業(yè)中的應(yīng)用

以往眼鏡行業(yè)主要利用模具做鏡框，不同樣式需要做不同模具，所需成本高，效率低。直到激光切割機(jī)投入后，開發(fā)新的款式只需在軟件上呈現(xiàn)，速度快、精度大，特別適合小量、多款式的生產(chǎn)模式。甚至可以做到一臺(tái)光纖激光切割機(jī)能夠快速加工出了不同款式的眼框，為個(gè)性定制眼鏡解決后顧之憂。

除此之外，激光切割機(jī)能夠在板材上任意的設(shè)計(jì)圖形，速度快，精度高，一次成型，無(wú)需后續(xù)處理，比傳統(tǒng)切割設(shè)備快十幾倍，極大的提高加工效率，可視排料，緊密貼合，節(jié)省材料。先進(jìn)的工藝可提高眼鏡廠家的新產(chǎn)品開發(fā)速度，能夠快速收回設(shè)備投資成本。眼鏡專用激光切割機(jī)能在板材上切割任意的設(shè)計(jì)圖形，速度快，精度高，一次成型，無(wú)需后續(xù)處理，比線切割快十幾倍，極大的提高加工效率，可視排料，緊密貼合，節(jié)省材料。先進(jìn)的工藝可提高貴公司的新產(chǎn)品開發(fā)速度，最快為您收回設(shè)備投資成本。一機(jī)多用，既能滿足客戶對(duì)平板的切割要求，也能滿足管圓及異形材料（方鋼、扁鐵、槽鋼、方管）的切割。

6.4激光雕刻

使用激光雕刻和切割，過(guò)程非常簡(jiǎn)單，如同使用電腦和打印機(jī)在紙張上打印。您可以在Win98/Win2000/WinXP環(huán)境下利用多種圖形處理軟件，如CorelDraw等進(jìn)行設(shè)計(jì)，掃描的圖形，矢量化的圖文及多種CAD文件都可輕松地“打印”到雕刻機(jī)中。唯一的不同之處是，打印將墨粉涂到紙張上，而激光雕刻是將激光射到木制品、壓克力、塑料板、金屬板、石材等幾乎所有的材料之上。

7.參考文獻(xiàn)

[1] 李亞江，王娟等編著.特種焊接技術(shù)及應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.[2] 關(guān)橋.高能束流加工技術(shù)—先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的重要方向.航空制造技術(shù)，1995.

第五篇：第五代個(gè)性化飛秒激光治療近視技術(shù)介紹

第五代個(gè)性化飛秒激光治療近視技術(shù)介紹

近幾年來(lái)，有許多高考考生因?yàn)榻暤脑?，未能填?bào)心儀的學(xué)院和有視力限制的專業(yè);更有不少考生雖然填報(bào)了自己喜歡的專業(yè)院校，高考成績(jī)也達(dá)到了錄取線，可惜的是在體檢時(shí)因視力關(guān)未通過(guò)而被刷下來(lái)，留下了一大的遺憾!

在公招考試中的崗位體檢項(xiàng)目中，有不少是對(duì)視力都有明顯要求的，而熱門崗位如公安、監(jiān)獄、法檢等系統(tǒng)對(duì)視力的要求更高。這讓許多參加公務(wù)員考試的近視考生來(lái)處在不利的位置上。

暑假后將有許多大、中專學(xué)生走出校門，步入社會(huì)就業(yè)，一些特殊行業(yè)、特定崗位和部分企業(yè)的用人條件都對(duì)視力有較高的要求，使得今年畢業(yè)的大、中專近視學(xué)生就業(yè)的選擇范圍將因視力而受限。同時(shí)，職場(chǎng)人士中的近視患者長(zhǎng)期戴著眼鏡，不但影響形象和工作效率，而且還危害眼睛健康。

另外，長(zhǎng)期戴眼鏡不僅不利于眼睛健康，而且存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)。戴鏡框眼鏡具有金屬、玻璃、樹脂等眼鏡結(jié)構(gòu)物給眼睛帶來(lái)的外傷性風(fēng)險(xiǎn);戴隱形眼鏡，容易造成角膜發(fā)炎、結(jié)膜充血、角膜知覺減退等多種眼病。若是高度近視還容易引發(fā)各種并發(fā)癥，如眼睛干澀、疲勞、頭暈，導(dǎo)致眼球凸出，眼瞼松弛，影響容貌，還可能引發(fā)玻璃體混濁、視網(wǎng)膜出血以及脫落等嚴(yán)重眼病。

因此，蘭州普瑞眼科醫(yī)院專家齊國(guó)武主任提醒廣大近視朋友：及早矯正近視，不僅有利于眼睛健康，還有助于升學(xué)和就業(yè)。

蘭州普瑞眼科醫(yī)院第五代個(gè)性化飛秒激光治療近視技術(shù)，是當(dāng)今眼科激光學(xué)界的前沿技術(shù)。它是一種以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的紅外線激光，其波長(zhǎng)為1053nm，持續(xù)時(shí)間非常短，只有幾個(gè)飛秒(一飛秒就是一千萬(wàn)億分之一秒)，飛秒激光能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的多空間區(qū)域，用來(lái)進(jìn)行微精細(xì)加工。飛秒在近視手術(shù)中的用途，主要是用來(lái)代替板層刀制作角膜瓣，由于速度非常快，制作的角膜瓣非常平滑。

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第一篇：飛秒激光技術(shù)

第二篇：參軍做飛秒激光近視手術(shù)四大注意事項(xiàng)

第三篇：激光加工技術(shù)

第四篇：激光切割技術(shù)

第五篇：第五代個(gè)性化飛秒激光治療近視技術(shù)介紹

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