激光加工技术最终完成版

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1、先进制造技术——激光加工技术学生姓名张国洋于成龙伊彭涛邢志超赵博所在院系　　　　机械工程学院　　指导教师张生芳职称　教授　完成日期2012年12月19日激光加工技术张国洋于成龙伊彭涛邢志超赵博（大连交通大学机械工程学院，辽宁大连116028）摘要：随着激光技术、计算机数控技术等的发展，由于激光加工具有生产效率高、加工质量好、适用范围广的优点，人们越来越希望把激光加工技术应用到更多的领域中。本文将对激光加工的原理、特点、常用的激光设备以及几种典型的应用加以介绍，并分析激光加工技术未来的发展趋势，从而体现出激光加工技术

2、给我们的生产生活带来的便利和其广阔的发展前景。关键词：激光加工；原理；应用Abstract:Withthedevelopmentoflasertechnologyandcomputernumericalcontroltechnology,laserprocessingwithhighproductionefficiency,goodqualityandprocessingforawiderangeofadvantages,thereisgrowinghopethatthelaserprocessingtechnol

3、ogycanbeappliedintomoreareas.Thispaperwillintroducetheprincipleandcharacteristicsoflaserprocessing,commonlyusedlaserequipment,aswellasseveraltypicalapplications,andanalysisofthefuturedevelopmenttrendoflaserprocessingtechnology,whichreflectsthelaserprocessingte

4、chnologytobringourproductionlifeofconvenienceanditsbroadprospectsfordevelopment.Keyword：Laserprocessing；Principle；Application1．激光加工技术的原理与特点1.1激光的产生光的产生与光源内部原子运动状态有关，原子内的原子核和核外电子间存在着吸引和排斥的矛盾，电子按一定的半径的轨道围绕原子核运动。当原子接受一定的外来能量或向外释放一字的能量时，核外电子的运动轨道半径将发生变化，即产生能级变化，这

5、就是发光的原理。激光是通过入射光子影响处于亚稳态高能纺的原子﹑离子或分子跃迁到低能能而完成受激辐射时发出的光，简言之，激光就是受激辐射得到的加强光。了解激光产生原理，我们必先了解物质的结构，与激光的辐射和吸收的原理。图一碳原子示意图物质由原子组成。图一是一个碳原子的示意图。原子的中心是原子核，由质子和中子组成。质子带有正电荷，中子则不带电。原子的外围布满着带负电的电子，绕着原子核运动。有趣的是，电子在原子中的能量并不是任意的。描述微观世界的量子力学告诉我们，这些电子会处于一些固定的能阶，不同的能阶对应于不同的电子

6、能量。为了简单起见，我们可以如图一所示，把这些能阶想象成一些绕着原子核的轨道，距离原子核越远的轨道能量越高。此外，不同轨道最多可容纳的电子数目也不同，例如最低的轨道(也是最近原子核的轨道)最多只可容纳2个电子，较高的轨道则可容纳8个电子等等。事实上，这个过份简化了的模型并不是完全正确的，但它足以帮助我们说明激光的基本原理。电子可以透过吸收或释放能量从一个能阶跃迁至另一个能阶。例如当电子吸收了一个光子时，它便可能从一个较低的能阶跃迁至一个较高的能阶(图二a)。同样地，一个位于高能阶的电子也会透过发射一个光子而跃迁至较

7、低的能阶(图二b)。在这些过程中，电子吸收或释放的光子能量总是与这两能阶的能量差相等。由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色。图二原子内电子的跃迁过程当原子内所有电子处于可能的最低能阶时，整个原子的能量最低，我们称原子处于基态。图一显示了碳原子处于基态时电子的排列状况。当一个或多个电子处于较高的能阶时，我们称原子处于受激态。前面说过，电子可透过吸收或释放在能阶之间跃迁。跃迁又可分为三种形式：1.自发吸收-电子透过吸收光子从低能阶跃迁到高能阶(图二a)。2.自发辐射-电子自发地透过释放光子从高

8、能阶跃迁到较低能阶(图二b)。3.受激辐射-光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能阶的能量差。一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子(图二c)。图三红宝石激光的示意图激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的。图三显示红宝石激光的原理。它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组