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1、激 光 加 工 工 程 前 言 zz19601960年一种神奇的光年一种神奇的光- -激光称为死光激光称为死光 (death ray)(death ray)诞生了。英文是诞生了。英文是 LaserLaser - - Light Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationAmplification by Stimulated Emission of Radiation，“ “受激发射光放大受激发射光放大” ”中每个实词中每个实词 第一个字母的缩略词。激光的方向性极好，不易发散。一束激光发射到第一个字母的缩略词。激光的方向性极好，
2、不易发散。一束激光发射到3838万千米万千米 外的月球上，光圈的直经不过外的月球上，光圈的直经不过 2 2千米，在地球上看去，只是一个明亮的红点。利千米，在地球上看去，只是一个明亮的红点。利 用激光的这一特性，科学家在用激光的这一特性，科学家在19621962年测出了地球与月球的精确距离。年测出了地球与月球的精确距离。 zz激光具有穿透透明物质的能力，治疗眼睛效果特佳，当视网膜出了问题需要修补激光具有穿透透明物质的能力，治疗眼睛效果特佳，当视网膜出了问题需要修补 时，视网膜在眼球的后边，所以手术很难进行。时，视网膜在眼球的后边，所以手术很难进行。19631963年，弗林克的医生利用激光年，弗林
3、克的医生利用激光 成功地做了视网膜手术，整个手术时间才几千分之一秒，病人甚至不需要麻醉，成功地做了视网膜手术，整个手术时间才几千分之一秒，病人甚至不需要麻醉， 也不会感到痛苦。也不会感到痛苦。 zz激光的相干性很好，用透镜能把它聚集成极细的光束，任何材料都会被烧熔、气激光的相干性很好，用透镜能把它聚集成极细的光束，任何材料都会被烧熔、气 化。总光能仅相当于一只化。总光能仅相当于一只15 15 瓦灯泡一秒钟发出的光能的激光束，能将瓦灯泡一秒钟发出的光能的激光束，能将1.51.5米远处米远处 的一块厚约的一块厚约2 2厘米的钢板打出一个孔。厘米的钢板打出一个孔。 zz激光上述优异的性能，使其在军事
4、、工业、通讯、医疗、农业、科学研究等许多激光上述优异的性能，使其在军事、工业、通讯、医疗、农业、科学研究等许多 领域都有充分应用。激光现在几乎是无处不在：激光针灸、激光裁剪、激光切割领域都有充分应用。激光现在几乎是无处不在：激光针灸、激光裁剪、激光切割 、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光测距仪、激光陀螺仪、激光铅直仪、激、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光测距仪、激光陀螺仪、激光铅直仪、激 光手术刀、激光炸弹、激光雷达、激光枪、激光炮光手术刀、激光炸弹、激光雷达、激光枪、激光炮。 zz激光技术及其加工应用范围广，工艺灵活多样，加工精度高、质量好，生产清洁激光技术及其加工应用范围广，工艺灵活多
5、样，加工精度高、质量好，生产清洁 ，易实现自动化、柔性化和智能化等优点，正逐步取代许多传统加工技术。在不，易实现自动化、柔性化和智能化等优点，正逐步取代许多传统加工技术。在不 久的将来，激光肯定会有更广泛的应用。久的将来，激光肯定会有更广泛的应用。 zz激光导引星，让地面的望远镜激光导引星，让地面的望远镜 能更清晰地做天文观测。这项能更清晰地做天文观测。这项 技术被军方用来侦测卫星，比技术被军方用来侦测卫星，比 如说，看清卫星表面的标记来如说，看清卫星表面的标记来 判定国别。天文学家在夏威夷判定国别。天文学家在夏威夷 的的KeckKeck天文台，利用激光导引天文台，利用激光导引 星，拍摄了第一
6、张银河系中心星，拍摄了第一张银河系中心 的清晰照片，包括黑洞附近区的清晰照片，包括黑洞附近区 域。域。 zz2005 2005 年激光领域最大的突破年激光领域最大的突破是硅激光，英特尔在年初首先报道了是硅激光，英特尔在年初首先报道了连续波全连续波全 硅拉曼激光器硅拉曼激光器，作者是，作者是 Haisheng RongHaisheng Rong。荣海生在南开大学物理系获得学士。荣海生在南开大学物理系获得学士 与硕士学位，德国海德堡大学激光光谱博士学位。与硕士学位，德国海德堡大学激光光谱博士学位。19961996年加入麻省理工与年加入麻省理工与 加州理工学院合作的项目加州理工学院合作的项目“ “激
7、光干涉仪激光干涉仪” ” 。20002000年到硅谷在年到硅谷在New FocusNew Focus做光通做光通 讯研究。讯研究。20022002年加入英特尔的硅光研究团队。年加入英特尔的硅光研究团队。 zz苏格兰南部，苏格兰南部， 20052005 1 1月月9 9日，天空中有奇怪的光和奇形怪状的物体。被证实日，天空中有奇怪的光和奇形怪状的物体。被证实 是一场激光秀产生的，那里在举行一场婚礼。是一场激光秀产生的，那里在举行一场婚礼。 zz两颗处在不同轨道的卫星成功地使用激光实现了信息交换。这项技术未来两颗处在不同轨道的卫星成功地使用激光实现了信息交换。这项技术未来 可能会应用在太空船间的超高
8、速通讯上。因为激光比无线电发送器频率高可能会应用在太空船间的超高速通讯上。因为激光比无线电发送器频率高 ，因此可以在相同的时间内传递更多的信息。，因此可以在相同的时间内传递更多的信息。 美国佐治亚州理工学院的一个研究小组最美国佐治亚州理工学院的一个研究小组最 近成功研发出一种新的激光装置，它可以近成功研发出一种新的激光装置，它可以 自动侦测出自动侦测出1010米内的数码相机或数码摄像米内的数码相机或数码摄像 机镜头，并向其发射一束激光。随着数码机镜头，并向其发射一束激光。随着数码 相机，特别是带摄像头的手机的普及，偷相机，特别是带摄像头的手机的普及，偷 拍确实成了个大问题。阻止偷拍也就成了拍确
9、实成了个大问题。阻止偷拍也就成了 潜在大市场。预测，将来这样的激光干扰潜在大市场。预测，将来这样的激光干扰 装置会小型化，成为一件饰物样子，或者装置会小型化，成为一件饰物样子，或者 安装在手机上。安装在手机上。 激光测量 激光打标 激光雕刻 激光枪 第1章 激光在军事上的应用 zz军事迷们热衷于谈论激光武器，真正有直接杀伤力的激军事迷们热衷于谈论激光武器，真正有直接杀伤力的激 光武器（打卫星，打坦克那种），还处在研发阶段。光武器（打卫星，打坦克那种），还处在研发阶段。 Lasers are being applied more and more widely in the manufactur
10、ing environment. Lasers Lasers are being applied more and more widely in the manufacturing environment. Lasers provide a very particular way of applying thermal energy to material, leading to a wide provide a very particular way of applying thermal energy to material, leading to a wide variety of we
11、lding, cutting, and surface treatment processesvariety of welding, cutting, and surface treatment processes。 zzDrill the HoesDrill the Hoes zzWeldWeld zzCut Out Material for Sewing ClothesCut Out Material for Sewing Clothes zzWeld Razor BladesWeld Razor Blades zzWeld, Clad, typically occur very clos
12、e to the cutting resulting from removal processes; typically occur very close to the cutting surface and not within the bulk influence. The chips or material removed surface and not within the bulk influence. The chips or material removed absorb most of the heat. absorb most of the heat. zzAs the pr
13、eceding Figure 2.1 shows, the ability to make design changes As the preceding Figure 2.1 shows, the ability to make design changes is most cost effective during the early stages of the design cycle. is most cost effective during the early stages of the design cycle. Today, concurrent or simultaneous
14、 engineering that have multi-Today, concurrent or simultaneous engineering that have multi- discipline design teams can now design manufacturing processes along discipline design teams can now design manufacturing processes along with new parts (2.2). The ability to test part features and function i
15、n with new parts (2.2). The ability to test part features and function in engineering materials and at the same time closely prototype the engineering materials and at the same time closely prototype the manufacturing processes can occur under these new design paradigms manufacturing processes can o
16、ccur under these new design paradigms with rapid tooling.with rapid tooling. zzConventional tooling methods are too costly and require too much lead Conventional tooling methods are too costly and require too much lead time to practically use them to construct prototype parts. A typical die time to practically use them to construct prototype parts. A typical die cast insert can take up to 4 months to build and heat treat. Testing cast insert can take up to 4 months to build and heat
