隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,激光已成為工業(yè)生產(chǎn),科學(xué)探測和現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭中極為重要的工具。激光技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn),軍事,國防,醫(yī)療等行業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。
激光,具有普通光源發(fā)出的光的所有光學(xué)特性,是上世紀(jì) 60 年代誕生和發(fā)展起來的新技術(shù)。但它又不是普通的光,其特性是任何光都無法比擬的。激光能量密度高,其亮度比太陽表面還高數(shù)百億倍;激光方向性強(qiáng),其發(fā)散度僅為毫弧度量級(jí),所以用途非常廣泛。由于激光的優(yōu)異特性,使激光在工業(yè)生產(chǎn),科技探測,軍事等方面得到了廣泛應(yīng)用,激光滲透到社會(huì)的各個(gè)行業(yè),而且發(fā)展?jié)摿非常大,激光也成為了當(dāng)代科學(xué)發(fā)展最快的科學(xué)領(lǐng)域之一。
激光在工業(yè)上(如我們方圓集團(tuán)上海激光科技一有限公司的激光焊接機(jī)、激光切割機(jī)、激光達(dá)標(biāo)及以及半導(dǎo)體激光治療儀)的各種應(yīng)用:
一、激光焊接技術(shù): 激光能量密度高,方向性強(qiáng),激光焊接就是應(yīng)用激光發(fā)生器產(chǎn)生的光經(jīng)過光學(xué)處理后照射在待焊接材料的部位上,并產(chǎn)生熱量以形成永久性連接的工藝過程。激光焊機(jī)是激光技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用。激光技術(shù)采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束使其集中在聚焦裝置中產(chǎn)生巨大能量的光束,如果焦點(diǎn)靠近工件,工仵就會(huì)在幾毫秒內(nèi)熔化和蒸發(fā),這一效應(yīng)可用于焊接工藝,大功率CO2氣體激光器能夠產(chǎn)生平均為 10.6μm的紅外激光,可以連續(xù)工作并輸出很高的功率,標(biāo)準(zhǔn)激光功率在2~15kW之間。激光焊接的特點(diǎn)是被焊接工件變形極小,幾乎沒有連接間隙,焊接深度/寬度比高,因此焊接質(zhì)量比傳統(tǒng)焊接方法高。激光在激光發(fā)生器中產(chǎn)生,當(dāng)快門打開后,激光通過光閘被傳輸?shù)郊す馐鴮?dǎo)向系統(tǒng)中,激光束導(dǎo)向系統(tǒng)是閉環(huán)管路,由裝在激光發(fā)生器與焊接區(qū)域之間,保證了激光束傳播不失控,當(dāng)激光束離開激光發(fā)生器,它將被激光導(dǎo)向系統(tǒng)傳輸?shù)胶附訁^(qū)域,導(dǎo)向是靠安裝在導(dǎo)向系統(tǒng)中的銅鏡完成的,在激光工作頭處的最后一個(gè)偏向鏡為聚焦鏡,激光聚焦的點(diǎn)很小但強(qiáng)度很高,一般激光束是由原來的35mm 變成 0.2mm。激光束通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在焊接區(qū)域進(jìn)行運(yùn)動(dòng),強(qiáng)大的激光能量將焊接處的帶鋼熔化,最終完成焊接。
二、激光切割技術(shù): 目前業(yè)界討論最多的激光劃片技術(shù)主要有幾種,其主要特征都是由激光直接作用于晶圓切割道的表面,以激光的能量使被作用表面的物質(zhì)脫離,達(dá)到去除和切割的目的 但是這種工藝 MDCC移動(dòng)開發(fā)者大會(huì)精彩薈萃智能硬件 移動(dòng)開發(fā) 產(chǎn)品體驗(yàn) 粉絲經(jīng)濟(jì) 社交游戲 在工作過程中會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量,并導(dǎo)致對(duì)器件本身的熱損傷,甚至?xí)a(chǎn)生熱崩邊,被剝離物的沉積等難以有效解決的問題。ALSI公司開發(fā)的激光劃片系統(tǒng)成功解決了激光劃片工藝中的一些技術(shù)問題,并將該系統(tǒng)推廣到砷化鎵晶圓廠,取得了較好的效果。一些公司使用激光切割比傳統(tǒng)的金剛石工藝能提高5倍的產(chǎn)量,這將為投資者帶來極具吸引力的回報(bào)。激光切割不僅加工速度快,還盡可能地減小了芯片的尺寸 有效地增加每塊晶片乃至整流器晶圓廠的產(chǎn)量。在晶片加工過程中,在晶片的特定位置制作激光標(biāo)識(shí)碼,可有效增強(qiáng)晶片的可追溯性,同時(shí)也為生產(chǎn)管理提供了一定的方便目前,在晶片上制作激光標(biāo)識(shí)碼已成為一種潛在的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),廣泛地應(yīng)用于硅、鍺等材料。
三、激光技術(shù)在機(jī)床工業(yè)中的應(yīng)用: 機(jī)床導(dǎo)軌和滑板直線度測量 在激光準(zhǔn)直儀問世以前,準(zhǔn)直技術(shù)主要是用拉鋼絲法或采用光學(xué)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡,但它們都存在著一定的缺點(diǎn)。由于激光具有良好的方向性,因而是準(zhǔn)直技術(shù)理想的光源。激光準(zhǔn)直技術(shù)已在大型、精密機(jī)床導(dǎo)軌和滑板直線度測量中獲得應(yīng)用。在測量直線度時(shí),激光準(zhǔn)直儀與光學(xué)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡相比有以下優(yōu)點(diǎn):測量結(jié)果無需進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。測量記錄結(jié)果即為機(jī)床工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差曲線?赏瑫r(shí)測量垂直與水平方向的機(jī)床導(dǎo)軌 工作臺(tái)的直線度,故大大提高了測量效率。在測量長導(dǎo)軌時(shí),光學(xué)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡由于光能損失較大,故成像不夠清晰。而激光準(zhǔn)直儀無此缺點(diǎn),可測量長達(dá)20mm以上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的直線度。
四、激光清洗: 激光清洗法是一種全新的清洗方法,它的出現(xiàn)源于激光獨(dú)特的材料選擇性:一定功率的 YAG激光器能輕松地切割金屬卻不能穿透一張紙的厚度,而一定功率的 CO2 激光器能輕易地切割木材 塑料卻不能切割一張鋁箔 網(wǎng)穴中殘余的墨膜囤積物多為非金屬材質(zhì)而網(wǎng)紋的材料多為金屬,這就為激光材料選擇性的應(yīng)用提供了空間,采用 CO2 激光清洗技術(shù)可以成功地對(duì)囤積物進(jìn)行汽化卻對(duì)網(wǎng)紋絲毫沒有破壞。激光清洗技術(shù)具有如下特點(diǎn):(1)它是一種干式清洗,不需要清潔液或其它化學(xué)溶液,因此沒有化學(xué)清洗產(chǎn)生的環(huán)境污染問題,并且清潔度比較理想;(2)清除污物的范圍和適用的基材范圍十分廣泛;(3)激光清洗是一種非接觸加工,可方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作,如通過光導(dǎo)纖維傳輸,清洗有些方法不易達(dá)到的部位 并且可避免傳統(tǒng)清洗方法的近距離操作對(duì)清洗物體表面的機(jī)械作用力容易損傷物體表面的缺點(diǎn);(4)通過調(diào)控激光工藝參數(shù),可以在不損傷基材表面的基礎(chǔ)上,有效去除材料表面的不同類型的污染物,使表面干凈如新 此外,激光清洗還可以方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,符合智能印刷;(5)激光清洗設(shè)備可以長期使用,一般只需要電費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用,長期使用的運(yùn)行成本比較低;(6)激光清洗技 術(shù)是一種綠色清洗工藝,對(duì)環(huán)境基本上不造成污染。該技術(shù)還有望應(yīng)用于國產(chǎn)壓延鋁板表面凹坑內(nèi)油脂的清洗,適合于PS版或CTP版的生產(chǎn)線中鋁板的預(yù)處理工藝。
五、激光在軍事上的應(yīng)用: 戰(zhàn)艦用激光測距儀,是激光在海軍最成功的也是最主要的應(yīng)用,他主要和電視跟蹤器、紅外跟蹤器和大型計(jì)算機(jī)組成光電火控系統(tǒng)。這個(gè)火控系統(tǒng)在小型戰(zhàn)艦上可以作為主要火控,在大型戰(zhàn)艦可以作為輔助的火控系統(tǒng)。出來水面戰(zhàn)艦用激光測距儀,潛艇潛望鏡也用的激光測距儀,可見,這個(gè)測距技術(shù)也是激光在軍事上運(yùn)用比較成熟的一個(gè)例子。不過激光在軍事上運(yùn)用最成熟的應(yīng)該是激光制導(dǎo)武器,如激光制導(dǎo)導(dǎo)彈,激光制導(dǎo)炸彈,激光制導(dǎo)炮彈,激光制導(dǎo)魚雷等等。所謂激光制導(dǎo),就是以激光為信息載體,把導(dǎo)彈、炮彈或炸彈引向目標(biāo)而實(shí)施精確打擊的先進(jìn)技術(shù)。精準(zhǔn),是激光制導(dǎo)武器的鮮明特點(diǎn),由于激光的單色性好,光束的發(fā)散角小,敵方很難對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)施有效干擾,因而使它具有了其他制導(dǎo)方式無法匹敵的優(yōu)勢。激光制導(dǎo)導(dǎo)彈由三部分組成:導(dǎo)引頭,戰(zhàn)斗部、尾翼。激光制導(dǎo)導(dǎo)彈并不能發(fā)射激光,主要是接受激光。激光和導(dǎo)彈也不是安裝在一塊的,它的發(fā)射作用于兩架飛機(jī):一架叫激光照射機(jī),一架是導(dǎo)彈攜帶機(jī)。激光照射機(jī)常在萬米高空作業(yè),它完全避開了地面火炮(導(dǎo)彈)的射程;激光照射機(jī)在對(duì)地面欲打擊目標(biāo)進(jìn)行照射后,激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的引導(dǎo)頭立即接收到了回射的激光,經(jīng)過濾光片由聚焦透鏡聚焦到探測儀上,形成誤差信號(hào);誤差信號(hào)再經(jīng)計(jì)算機(jī)變成控制信號(hào),再傳送到執(zhí)行系統(tǒng)最終操縱導(dǎo)彈飛向打擊目標(biāo)。 激光制導(dǎo)通常有“視線式”和“尋的式”!耙暰式”的典型代表是激光駕束制導(dǎo),“尋的式”的典型代表是激光半主動(dòng)式尋的制導(dǎo),也是目前最常用的激光制導(dǎo)方式。激光駕束制導(dǎo)簡言之就是激光制導(dǎo)系統(tǒng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)并連續(xù)發(fā)射激光,位于彈尾的激光接收器接收激光,控制彈體像“騎”著激光一樣沿光束中心飛行。激光制導(dǎo)武器自問世以來,便在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中大顯身手,備受世人關(guān)注。目前,世界各軍事強(qiáng)國都紛紛加強(qiáng)激光制導(dǎo)武器的研制。從激光制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展來看,其多樣化的發(fā)展趨勢十分明顯:智能化——讓激光主動(dòng)尋的。遠(yuǎn)程化—增大作用距離。小型化——減小制導(dǎo)系統(tǒng)的體積和重量。復(fù)合化——著力發(fā)展復(fù)合制導(dǎo)。此外,激光制導(dǎo)武器還在向采用對(duì)人眼安全波段、新的激光編碼方式、以及標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化方向發(fā)展。 現(xiàn)代激光技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用不僅可以提高現(xiàn)有常規(guī)武器的精確打擊能力, 還可為軍隊(duì)提供新型戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略武器。激光技術(shù)在軍事上除上述應(yīng)用外還有許多其他應(yīng)用, 諸如激光攔截、 激光防護(hù)、 激光對(duì)抗、 激光引信等等。它們的成功應(yīng)用將大大提高軍隊(duì)在高技術(shù)戰(zhàn)爭中的對(duì)敵打擊與自我防護(hù)能力。 激光技術(shù)的民用化也大大促進(jìn)了民用科技的迅速發(fā)展,如激光測速、 激光反偽、 反偷拍 等都將逐步替代這些領(lǐng)域原有的儀器或技術(shù)。此外,激光技術(shù)在光纖通信,船舶維修,在作物育種,在材料加工領(lǐng)域等等方面的發(fā)展都是很可觀的,未來發(fā)展的潛力也是非常巨大。
激光,自從人們認(rèn)識(shí)到它優(yōu)異的特性以后,便把激光用于各個(gè)行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn),軍事,科技探測。隨著激光技術(shù)研究的逐漸深入,那些現(xiàn)在才剛剛技術(shù)起步的技術(shù),如激光合金化與熔覆,激光毛化,激光納米材料等技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。隨著軍用激光技術(shù)的不斷成熟,不但可以使我們軍事力量的提升,更加在戰(zhàn)術(shù),甚至在戰(zhàn)略上對(duì)我國軍事部署有重大意義。
隨著科技的發(fā)展,激光技術(shù)必將得到更加廣泛的應(yīng)用于我們世界的各個(gè)方面,使人類的科技不斷進(jìn)步。
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2014-1013
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