激光在我国最初被称为“莱塞”,既英语“laser”的译音,而“laser”是“light amplification by stimulated emission of radiation”(意为“辐射的受激发射光放大”)的缩写。大约在1964年,根据钱学森院士的建议,把光受激发器改称为“激光”或“激光器”。
世界上第一台激光器是美国科学家梅曼(t.h.maiman)于1960年研究成功的。这台红宝石激光器是用一根红宝石棒作为发光物质(棒两头镀上银膜形成反射镜面),棒外套上一支螺旋状的疝气灯,为了充分利用疝灯光,梅曼又在螺旋疝灯外套上一个反射率很高的圆柱,以便使更多的疝灯光照到红宝石上。
早在1916年爱因斯坦就曾发表过一篇论文,提出了一种现在叫光学感应吸收和光学感应发射的观点(又叫受激吸收和发射)。有谁能想到,这一观点后来竟成为激光器的主要物理基础。
在世界上第一台红宝石激光器问世不久,1960年年底,由工作在贝尔实验室的贾范发明了世界上第一台氦氖激光器,并且在其影响下产生出一系列气体激光器。
此后,1962年出现了半导体激光器;1964年由帕特尔(c.patel)发明了第一台co2激光器;1965年发明了第一台yag激光器;1968年开始发展高功率co2激光器;直至1971年出现了第一台商用1kwco2激光器。
由王之江领导建立的国内第一个固体红宝石激光器装置是1961年9月在中国科学院长春光机所成功运行的;由邓锡铭领导建立的我国第一台气体激光装置(氦氖激光器)是1963年7月也是在中国科学院长春光机所成功运行的。其后在该所相继由王乃弘建立了镓砷半导体激光器;刘颂豪、沃新能用所里生产的晶体建立了氟化钙激光器;干福熹等建立了钕玻璃激光器;刘顺福建立了含钕钨酸钙晶体激光器;吕大元、余文炎建立了转镜q开关激光器。
激光有四大特性即高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。激光所具有的上述优异特性是普通光源望尘莫及的。
由于激光具有的宝贵特性,因此就给激光加工带来如下一些其他方法所不具备的可贵特点:
(1)由于它是无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调,因此可以实现多种加工的目的;
(2)它可以对多种金属、非金属加工,特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料;
(3)激光加工过程中无“刀具”磨损,无“切削力”作用于工件;
(4)激光加工过程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工,对非激光照射部位没有或影响极小。因此,其热影响区小,工件热变形小,后续加工量小;
(5)它可通过透明介质对密闭容器内的工作进行各种加工;
(6)由于激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换,极易与数控系统配合,对复杂工件进行加工,因此它是一种极为灵活的加工方法。
激光技术具有很广又很强的渗透性。如今,激光技术已经在工业、农业、医学、军工、科学研究以及人们的现代生活中得到了广泛应用。激光应用于检测、测距、准直,可大大提高测量精度和自动化程度,使其在机械、建筑、冶金、汽车、石油和国防等领域得到了广泛应用。美国原国家标准局曾预测:工业检测任务的百分之九十将由激光和光电检测来完成。激光应用于通讯,使通讯技术产生了质的飞跃;激光应用于信息储存,已使视听技术发生了重大变革;激光分色、打印促进了印刷技术的发展;激光应用于医学,已可治疗110多种疾病,具有独特的效果,是其它医疗器械无法比拟的。
激光应用于材料加工,如打孔、切割、焊接、热处理、打标和微加工等,解决了许多常规方法无法解决或很难解决的难题,大大提高恶劣工作效率和加工质量,被誉为未来制造系统共同的加工手段。在发达国家的加工业中,已逐步进入“光加工”时代。日本估计到2000年激光加工将占整个加工业的10%。据统计,国外已有3600多台同业激光器在汽车生产中应用,如仅西门子公司的一个部分在流水线上就采用了400多台激光器。单是激光点焊代替电阻焊,没每辆轿车就可节省56kg金属,而且还可减少大量燃油消耗,经济效益和社会效益十分可观。应用激光毛化轧锟比喷丸毛化轧锟的寿命提高三倍,同时还提高了轧板的质量。在国外,激光毛化板比喷丸毛化板的售价高15%左右,可见其效益十分可观。我国在60年代中期开始就在钟表行业的宝石轴承加工中采用激光打孔,现累计产值已达22亿元。
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