[分享] 干货分享 | 激光技术基础你知多少？

LASER是由  Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（光受激辐射放大）的各首字母组成的缩写词。Laser为人工光源，具有与自然光不同的特性，因此开发成实用技术被广泛应用于各种领域。

激光可直线传播到很远，并且可聚集在较小范围等，人们活用这些特性，广泛应

用激光。激光市场不断扩大，正在帮助制造业提高生产效率和品质。

1.产生激光的原理

要产生激光，就需要称为激光媒质的原子或分子。从外部对该激光媒质照射能量（激发光），让原子由低能量的基态变换为高能量的激发态。激发态是指原子内的电子从内侧向外侧外壳移动的状态。

原子变换为激发态后，经过一段时间会恢复为基态（从激发态恢复为基态的时间称为荧光寿命）。此时会将接收到的能量以光的形态辐射出去，恢复为基态（自发辐射）。

这种辐射出的光具有特定的波长。激光的产生原理是让原子变换为激发态，然后提取产生的光加以利用

2.使激光放大的原理

为将自发辐射光用作更强的激光，需要放大自发辐射光。变换为激发态后一定时间的原子，会因自发辐射而辐射出光，并恢复为基态。但激发光越强，激发态的原子数量就会增加，自发辐射光也会随之增加，从而产生受激辐射现象。

受激辐射是向受激原子入射自发辐射或受激辐射的光后，该光提供受激原子能量，让光成为相应强度的现象。受激辐射后，激发原子恢复为基态。

激光的放大正是利用这种受激辐射，激发态的原子数量越多，受激辐射就会连续产生，从而可使光急速放大，并提取为激光。

激光的构造

• 固体激光：一般为  YAG激光和 YVO4激光，激光媒质采用  YAG、YVO4结晶

• 气体激光：广泛使用采  CO2气体为媒质的 CO2激光

• 半导体激光：以具有活性层（发光层）构造的半导体为媒质的激光

• 光纤激光：进入  21世纪后广泛普及的一种激光，如字面所述，以光纤为媒质

工业用激光器大致分为 4种。使用的激光媒质或构造、振荡波长、激发源等不同。激光媒质是一种包含可将激发光的能量转换为激光的原子的物质，激光的种类正是根据媒质进行分类。

如果使高能量的激光束集中射出，焦点位置的能量密度将达到非常高的程度。该光束照射到被加工物体上时，能量会被加工物体吸收而使局部温度急剧上升。激光加工就是利用该热能的一种加工方式。

波长：10600nm

CO2 激光的波长比YAG、YVO4  或光纤激光的波长长十倍。这是在被广泛应用的工业激光中波长最长的。顾名思义，是用 CO2  气体作为激光介质激发而产生。

10600nm  波长区域激光的典型特性

・不被金属所吸收 

・会由于长波长传热而导致对象物体融化或燃烧。

・可加工玻璃和 PET 等透明物体。 

・CO2  激光相对于基本波长的激光很难实现树脂的颜色反差印刷。

波长：1064nm

IR 是 Infrared Ray（红外线）的缩写，其波长是激光加工中用途最广的波长。顾名思义，IR 是红色以外的区域的光谱，(也就是说)，IR 的波长大于

780 nm 并且无法用肉眼看到。但不等于 IR 就是 1064 nm。

1064nm  波长区域激光的一般特性

・加工应用范围广泛——从树脂到金属

・无法加工透明物体，例如玻璃，因为激光容易穿过这些物体。

・很容易使树脂变色

波长：532nm

二倍频（SHG）激光的波长是标准波长（1064 nm）的一半。532  nm 位于可见光谱内，呈绿色。波长的产生过程是，发射1064 nm波长的光，通过非线性晶体，使波长减少一半。YVO4 介质常被使用的原因，是因为其光束特性适合进行复杂，精细的加工。

532nm  波长激光的典型特性

・能被各种材质所吸收，包括反射率很高的金，铜也可以轻易的加工。

・由于拥有比IR激光更小的射束点，因此可进行精细加工。

・一般不能加工透明物体。

u波长：355nm

三倍频（THG）激光的波长是基本波长 1064 nm 的三分之一，位于光的紫外线（UV）区域。使用 YVO4 或YAG 激光器产生基本波长，然后通过非线性晶体的转换，波长减少至 532 nm，再经过第二个非线性晶体，将波长降至 355 nm。

355nm  波长激光的典型特性

・大多数材料都对其都具有极高的吸收率，且不会发生过多热量。

・非常小的射束点使超精细加工成为可能。 

・其高吸收率会影响到光学晶体，它比其他波长的激光需要消耗更多的维护成本和消耗品。