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激光“十大技术”(2)

发布时间:2012/10/23 14:20:26

6、Spectra-Physics紫外激光切割玻璃

  伴随着诸如平板电视、智能手机GPS导航仪等各种消费电子产品的广泛普及与蓬勃发展,激光玻璃加工工艺被越来越多的应用到了上述产品的生产制造中,其原因在于激光玻璃切割拥有高产量、低成本,加工图形灵活多样等其他工艺所无可替代的优势。

  激光加工可以适用于从低成本的钠钙玻璃到高品质的硼硅酸盐玻璃等种类繁多玻璃类型。切割要求包括基本的直线切割、单体划分,以及简单、复杂的几何图形,该工艺的难度挑战在于提高产能,减少熔化,防止微裂纹的形成等。

  Spectra-Physics Pulseo系列355nm 紫外调Q激光器,非常适合于玻璃切割。其光斑可聚焦到<10μm,加工过程配备高速扫描振镜,可使热积累降低到最小,从而减小了被加工玻璃的热负荷; Pulseo激光器的短脉冲宽度,使得被切割玻璃的热损伤最小化,并有效地阻止了微裂纹的产生。

  Spectra-Physics 的工业激光应用实验室专门针对玻璃切割应用开发了新工艺,可切割1mm厚的钠钙玻璃以及100-200μm厚度的Schott D-263硼硅酸盐玻璃等。高速钻切工艺在1mm厚玻璃上切割Φ2mm的圆孔仅用时6秒。对于较薄的硼硅酸盐玻璃,直线及曲线的平均切割速度可达20mm/s。

  扫描电镜照片显示Pulseo激光器在200μm厚Shott D-263硼硅酸盐玻璃切割中获得了很高质量,没有可见的微裂纹存在。对于1mm厚钠钙玻璃切割,切割面轮廓清晰干净,锥度小。

  对于100μm厚的Shott D-263玻璃,切割速度可高达到40mm/s。采用短脉冲激光工艺使得玻璃薄片上面在不微裂纹产生的前提下,切割较为尖锐的角度成为了现实。

 7、解析激光3D全息技术

  激光全息技术是近代光信息处理领域中的一个重要组成部分。 全息图(Hologram)是盖伯(Gabor)在1948年为改善电子显微镜像质所提出的, 其意义是完整的记录。 盖伯的实验解决了全息术发明中的基本问题, 即波前的记录和再现,但由于当时缺乏明亮的相干光源(激光器),全息图的成像质量很差。1962年随着激光器的问世, 在盖伯全息术的基础上引入载频的概念发明了离轴全息术,有效地克服了当时全息图成像质量差的主要问题——孪生像,三维物体显示成为当时全息术研究的热点,但这种成像科学远远超过了当时经济 的发展, 制作和观察这种全息图的代价是很昂贵的,全息术基本成了以高昂的经费来维持不切实际的幻想的代名词。

  一、3D技术原理

  (一)偏光眼镜法

  它以人眼观察景物的方法,利用两台并列安置的电影摄影机,分别代表人的左、右眼,同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面 。

  当观众戴上特制的偏光眼镜时,使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像,通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上,由大脑神经产生三维立体的视觉效果 。这种3D技术并不是真正意义上的3维技术,其成像依旧是建立在二维平面上的投影技术。

  (二)全息3D技术

  1.全息照相原理

  全息照相分为两步:波前的干涉记录和波前的衍射重建。以菲涅耳全息为例,首先是波前的干涉记录,如图1就是菲涅耳全息照相的记录光路。

  如图,激光束通过快门后经过分束板分为两束:透射的一束经平面镜M2反射、扩束镜L2扩束后作为参考光投射到全息干板E上;反射的一束经平面镜M1反射、扩束镜L1扩束后照到被摄物上,再经过物体的漫反射作为物光束也投射到E上。整个光路光轴在同一个水平面上,光束通过各元件中心。物光与参考光夹角在45°左右。

8、机器人系统用于激光材料加工的挑战和机遇

  激光焊接成为一种成熟的无接触的焊接方式已经多年,极高的能量密度使得高速加工和低热输入量成为可能,焊接强度高,焊缝窄,热影响区小,并且工件变形量小。不断变化的用户需求和高度的国际竞争造成了钣金加工领域的向个性化需求转变的趋势。对于用户来说,这意味着产品线的细分程度加大。因此,生产大量相同部件的需求减少,而对于各个产品的准备时间越来越多,二整个加工过程特别是焊接过程,必须适应这个趋势,而最合适满足这个需求的设备就是六轴机器人激光焊接系统。

  激光焊接

  激光的物理原理在20世纪初的时候已经由爱因斯坦阐述清楚,然而,第一台激光器直到1960年才由Hughes研究所在Malibu研制成功。

  四年之后,世界上第一台Nd:YAG固体激光器和CO2气体激光器就被研制出来,直到今天,这两种激光器还是全世界应用最广泛的两种工业激光器。而在最近几年,新的激光技术比如光纤激光器和碟片激光器不断涌现。 全世界第一个用于大规模工业生产的激光焊接一直到20年后的1984年才出现。

  今天,激光焊接在各个工业行业已经得到广泛应用。激光焊接以外,激光钎焊,激光冷/热送丝焊接和激光复合焊接也大大拓展了激光的应用领域。

  由于其独特的柔性和生产效率,激光加工已经成为各个生产环节中的独特的工艺。

  通快的机器人激光焊接系统

  通快的机器人激光焊接系统型号为TruLaser Robot 5020基于一个6轴机器人,具有非常高的灵活性,可以完成复杂工件的加工,而且能够适应工件多变的情况。
  机器人焊接系统由一下几个部分构成:KUKA机器人,工作台,吸尘器,激光光源和冷水机。

  对于激光光源而言,脉冲激光器,二极管激光器,光纤激光器和碟片激光器都可以与机器人系统相连。

 9、【揭秘】激光技术曾让我们深度恐惧

  科学家一直在寻找更简单的方法制造名为浓缩铀的昂贵材料------核反应堆和炸弹的燃料,现在只在大型工厂生产。

  乔治敦大学的物理学家、美国物理协会的官员弗朗西斯.斯莱克说,这个问题太大了不能留给现在的联盟政府。

  半个世纪以来,解决这个问题只有一个实际想法就是使用激光和它们的集中光束。这种未来的想法除了在实验室实验以外总是证明太过昂贵和难以实现。

  通用电气公司用两年的时间成功测试了激光浓缩而且请求联邦政府批准建设耗资十亿美元、将成吨生产反应堆燃料的工厂,这些是鲜为人知的事情。

  这可能对核工业来说是个好消息。然而,评论家担心如果这项工作获得成功并泄露了秘密,流氓国家和恐怖分子会在不易察觉的小型工厂制造炸弹燃料。

  伊朗的激光浓缩实验已经获得成功,因此核专家担心通用电气公司的成就也许会鼓舞德黑兰建设容易遮人耳目的工厂。

  激光计划支持者称这些担心是无根据的并且称赞这项技术为意外的收获,因为全世界对产生温室气体的化石燃料越来越持怀疑的态度。

  但是评论家们想要一份详细的风险评估。最近,他们向华盛顿请愿正式评估发展激光浓缩技术是否会事与愿违从而加速核武器的扩散。

  “我们正接近找到制造炸弹的新路线之际,”以前为克林顿当顾问而目前在普林斯顿大学任教的核物理学家弗兰克.旺.黑皮尔说。“到现在我们本该熟知把这种事泄漏之前做一下评估的。”

  新型的浓缩被认为有潜在的危险,因为它们能简化造炸弹最难的部份----获取燃料。作为原子先驱和世界上最大的公司之一的通用电气公司称2009年7月它在北卡罗莱纳州威尔明顿正北与日立公司共有的一处场所取得初步成功。独立核实这一说法是不能的,因为联邦政府把激光技术列为绝密。但通用电气公司的官员称这一成绩是真实的,而且他们正推进在威尔明顿工地建设大型工厂的计划。

10、美造出迄今最短极紫外激光脉冲

  美国中弗罗里达大学(UCF)一个研究小组9月5日(北京时间)表示,他们造出了仅67阿秒(1阿秒=10-18秒)的极紫外激光脉冲,这是迄今为止最短的激光脉冲,之前纪录是80阿秒。该技术有望带来一种新工具,帮助科学家研究亚原子世界和迄今未知的量子力学行为。这一成果也标志着近4年来激光脉冲领域的首个重大突破。研究结果提前发表在《光学通信》网站上。

  该成果的非凡意义还在于他们并没有使用特殊设备,如英里级的粒子加速器、体育场那么大的圆形同步加速器。UCF物理系教授常增虎(音译)和光学与光子学院同事们在该校弗罗里达阿秒科技(FAST)实验室,利用迄今最强激光在更小空间进行了高水平的研究。

  常增虎的小组发明了一种叫做“双光栅”的技术,能将极紫外线以特殊方式切断,在尽可能最短的光脉冲内凝聚大量能量。除了生成了激光脉冲,他还制造了迄今最快的摄像机对光脉冲进行了检测。

  “该研究造出了迄今最短的激光脉冲,为理解亚原子世界打开新的大门,让我们看到电子在原子、分子中的运动,跟踪化学反应过程。”UCF理学院院长、物理学家迈克尔·约翰逊说,“设想一下,现在我们可能看到量子力学过程了,这是令人震撼的。”

  量子力学是研究微观物理学,尤其是微观水平的能量和物质。这一技术能帮助科学家理解构成世界的最小物质是怎样运作,还能帮助研究在特殊物理、生理过程中,如数据传输过程、治疗癌症或诊断疾病时递送标靶药物的过程中是如何利用能量的。


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