激光器是现代科技领域中的重要理论转应用例子,许多学者围绕激光器进行研究和探索,撰写了许多相关书籍《激光原理与技术》《激光原理》《激光物理及其应用》,在不同角度围绕激光进行探索,其目标都是将技术落实到应用中,将理论转应用的过程。

半导体激光器

激光器在年发现以来,有成百上千的应用得到了落地,激光器的应用研究也要远比理论有趣生动得多。

激光器作为光源应用:

1、激光器切割应用

切割材料是激光器的基础用法,可以用来切割的激光器种类有半导体激光器、固体激光器、光纤激光器、气体激光器等,激光器通过自身具有的高聚焦、高能量特性,可以通过激光光斑压缩技术进一步把激光点压缩小,通过汇聚于一点的高能激光,对材料表面产生快速的熔融或汽化现象,从而实现切割效果。国产切割激光器的激光功率在快速的攀升,已达到先进水平,满足切割厚钢材、有色金属、石头、玻璃、陶瓷、亚克力、木头材料,几乎任意固体材料,透明的或不透明的都能切割。

激光切割

2、激光器焊接应用

材料焊接是激光器继激光切割后的一个重点发展方向,使用激光熔化锡条焊接改变传统工业焊锡需要双手的操作方式,单手便能完成焊接。

还有使用与机器视觉技术结合的跟缝焊接技术,完全解放人力,机器视觉系统通过3D线激光器,对材料之间的缝隙识别,自动沿着缝隙焊接,多被用于汽车制造、机翼制造、发动机制造、轮船制造、高铁制造等高端制造业中,减少人工的差错和误差,还能24小时不间断工作。

激光焊接

3、激光器材料处理应用

激光器通过高能激光改变材料状态,通过激光对材料处理。如激光淬火、迅速加热金属材料表面,使其达到高温状态,然后快速冷却,以实现材料的强化处理,增加其硬度。激光除锈,清洗金属材料表层的铁锈,还原金属光泽。增材制造,则是通过激光快速融化金属粉,使其黏连实现3D金属材料打印。

激光增材制造

4、激光器照明应用

激光虽然不能直接照射皮肤或者人眼,但是激光器却同样具备一定被动照明作用,比如人眼可见的激光照明就有表演氛围制造的激光灯、高速路警示的绿色激光灯、户外亮化激光灯、酒吧氛围灯、强光手电、草坪灯,这些激光灯中都依靠激光器作为光源。

其中还有我们人眼看不见的红外激光,作为监控夜间补光、红外夜视仪补光等红外补光应用,红外光相对可见光对人眼就要温和很多,不会造成过多伤害。

激光照明

5、激光器雕刻应用

激光器在雕刻中主要分为三种:激光平面雕刻、激光浮雕、激光内雕。

激光平面雕刻就是使用激光器对一些物体表面进行平面的雕刻图案,可以理解为和激光打印机原理一样,得到的效果一样。

激光浮雕所使用的激光器一般激光功率都会较高,通过振镜快速对不同角度上进行有落差的图案雕刻,雕刻图案有高低落差,栩栩如生,光刻机则是高级版的进阶应用。

激光内雕比较特殊,其他雕刻都是使用单个激光光源,而激光内雕需要两个激光光源,通过光学透镜调整两个激光光源的聚焦点,使两个不足以使玻璃破裂的激光光源穿透玻璃后,在雕刻点汇聚,形成更高能量的激光点,使玻璃内部产生裂纹,通过这样的一次次操作,能在不破坏透明材料表面的条件下,在内部生产立体图案。

激光雕刻

6、激光器定位应用

这应该不需要多讲,大家知道激光器发射的激光束打到墙上会形成一个点,但通过一些光学透镜或者光栅,可以有规律的改变激光点的形状,使其形成一条线、十字线、圆形、网格、多条平行线、点阵、交叉线、瞄准镜等任意图案,投射这样的图案激光到物体表面,通过我们人眼或者传感器就能捕捉并用于定位参考线使用。

激光定位

7、激光器医疗应用

激光器在医疗中的使用比较复杂,可以对近视矫正的激光手术、可以去除黑痣、色斑的激光祛斑、可以用于内窥镜体内照明的白激光、可以有效脱毛的激光脱毛、还有荧光激发、牙齿美白、细胞活性实验等各种生物研究方向,都要依据不同的激光器得以实现,激光器在医学上有很高的科研价值。

激光荧光激发

8、激光器避障应用

激光器的避障应用主要体现在激光雷达中,像是扫地机的激光雷达、汽车的激光雷达、机器人激光雷达、使用的是点激光,激光器和传感器通过°的旋转扫描周围障碍物距离建立行走地图,并通过激光飞行时间计算出记录,判断是否能继续往前方行走。

地面障碍物碰撞的避障,则是线激光器和机器视觉技术的配合,精准扫描周围障碍物的形状,判断是否需要避障和规避线路。

激光雷达

9、激光器扫描应用

激光器被用于3D结构光技术中,承当扫描光源,3D结构光中常用到的有三维扫描仪用的交叉平行线激光器、人脸识别的3D扫描用的是随机散斑点激光器和点阵激光器、工业检测扫描用的是线激光器,各种用途都有其特别明显的特色,如使用不需要标定、结构件小、发射角广、通用性强。

激光扫描

10、激光器传感应用

激光器在各种传感器中都有应用,如距离传感器、线径传感、温度传感、凹陷传感、经过传感...等,传感应用需要一个发射、一个接收模块配合使用,激光器是传感应用中的发射模块,接收模块通常是光传感器。

激光传感

11、激光器泵浦应用

激光器的三个组成部分是工作材料、光学谐振腔、泵浦源。其中泵浦源指的是外部能量(电能、光能、化学能...等),而激光器自身产生的高能激光就是一种很优秀的光能量,通常是使用激光二极管耦合光纤作为光泵浦使用,耦合光纤后的激光二极管尺寸小、能量大、转换效率高、使用灵活,是光纤激光器、固体激光器等大尺寸激光器的常用光泵浦源之一。

泵浦激光

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