东北大学：《工程训练》课程教学资源（课件讲稿）激光加工

激光师学

实习目的 1.学习激光加工相关知识并加以运用 2.了解激光加工的几种形式 3.运用非金属激光雕刻机雕刻和切割 4.了解激光在各领域的应用于发展

实 习目的 1.学习激光加工相关知识并加以运用 2.了解激光加工的几种形式 3.运用非金属激光雕刻机雕刻和切割 4.了解激光在各领域的应用于发展

束上大学 主要内容 1.激光的概述 2.激光器的分类 3.激光的传导方式 4.金属激光切割加工 5.激光内雕机加工 6.非金属激光雕刻与切割 7.激光在各领域的应用 8.课后习题 工程训练中心

主要内容 1. 激光的概述 2. 激光器的分类 3. 激光的传导方式 4. 金属激光切割加工 5. 激光内雕机加工 6. 非金属激光雕刻与切割 7. 激光在各领域的应用 8. 课后习题

1激光的概述

1 激光的概述

束大学 1.1激光的概述 激光作为一种光，与自然界其他发光一样， 是由原子（或分子、离子等）跃迁产生的， 而且是由自发辐射引起的。不同的是，普 通光源自始至终都是由自发辐射产生的， 因而含有不同频率（或不同波长、不同颜 色)的成分，并向各个方向传播。激光则 仅在最初极短的时间内依赖于自发辐射， 此后的过程完全由受激辐射决定。正是这 一原因，使激光具有非常纯正的颜色，几 乎无发散的方向性，极高的发光强度。 工程训练中心

1.1 1.1激光的概述

東大努 1.2辐射方式 自发辐射 原子在没有外界干预的情况下，电子会 由处于激发态的高能级E2自动跃迁到到 低能级E1,这种跃迁称为自发跃迁.由 发 M-hv 自发跃迁而3引起的光福射称为自发辐 射。 E E 射 V= E2-E1 发光前 发光后 h 受激辐射 原子中处于高能级E2的电子，会在外来光子（其频率恰好满足hn=E2-E1)的诱发下向低能级E1跃迁 并发出与外来光子一样特征的光子，这叫受激辐射。 由受激辐射得到的放大了的光是相干光，称之为激光。 E, W hv N-hv M-hv 射 E 发光前 发光后 受激辐射的光放大 示意图 工程训川练中心

1.2 辐射方式

束上大学 1.3激光产生的原理 如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能 态的粒子数，就出现了粒子数的反转状态。那么 只要有一个光子引发，就会迫使一个处于高能态 工 作 的原子受激辐射出一个与之相同的光子，这两个 光子又会引发其他原子受激辐射，这样就实现了 原 理 光的放大：如果加上适当的谐振腔的反馈作用便 形成光振荡， 从而发射出激光。这就是激光的产 生原理。 激光产生的必要条件 1.实现粒子数反转 一工作物质 激光构造三要素 2使原子被激发 一激动能原 要实现光放大及激光特性 一光学皆振腔 工程训川练中心

1.3 激光产生的原理

承长大努 1.4激光器的组成 激光工作物质：提供放大作用的增益，其激活粒子粒子数反转，提供受激放大，具备 亚稳态的多能级系统 激励源：提供能量，将下能级的粒子抽运到上能级，使粒子数反转，最后转化成激光 能量 谐振腔：选模，限制波形和提供反馈、增益，提供稳定振荡增长激活介质的工作 长度，控制光束的传播方向，选择被放大的受激辐射光频率以提高单色性」 电源：为激励源提供能量 冷却系统：冷却工作物质、谐振腔等 控制系统：保证系统稳定可靠的工作 工程训练中心

4、 1.4 激光器的组成

束上大肾 1.5激光的特性 与普通意义上的光源相比较，激光主要有四个显著的特点： 单色性 2 相干性 3 方向性 高亮度 从电磁波谱中，我们可以知 激光自身就是相干光，这 道，每一种颜色就是一种波 是激光光源与蔷通光源的 种光所包含的波长范 重理区别，辰动须率相后 单色性 围小 它的领色纯 相干性 相差恒定的叫做相干性激 光的相干性是同激光的单 色性。激光的波长非常窄 色性、方向性密切相关的. 所以激光的单色性远远超过 单色性、方向性城好，它 任何一种单色光源。 的相干性就越好， 方向性即光束的指向性， 简单讲克度就是光源在单 位面积内的发光强度，光 方向性 限制，激光只有沿着腔轴方 高亮度 方向的单位立体角 向受激福射才指辰荡放大 内发射的功率，称之为光 所以光束具有很高的方向性 源在该方 当然由于谐振腔反射镜对光 度越高能 存在衍时极限，如不采取 度越高

51.5 激光的特性

2激光器的分类

2 激光器的分类