1什么是激光

 

激光是利用光能、热能、电能、化学能或核能等外部能量来激励物质，使其发生受激辐射而产生的一种特殊的光。激光是光的受激辐射。

 

与普通光源相比激光的特点显而易见，方向性好（发散角小），探照灯照射到月球，看似平行的探照灯1公里时光斑直径10米，激光照射月球，光斑直径约等于2公里。亮度极高，单色性好（颜色纯）、相干性好、光速传播（3×108m/s）等都是激光的特点。

 

 

大自然中有关光的现象无处不在，人们对于光的认识经历了复杂的演变过程，时至今日，尚未结束。特别是激光的出现改变了人们对光的认知。1960年，美国物理学家梅曼研制出第一台红宝石激光器，给光学带来一次革命，大大推动了光学以及相关科学的发展。

 

2激光技术的发展

 

光作为现代信息传输的载体，其在近代科学领域发挥了很大的作用。诺贝尔物理奖也肯定光学的近代发展。从1997年激光冷却、2000年半导体激光器、2005年量子光学精密测量技术、到2009年光纤通信CCD。激光技术进步带来的巨大社会变革，得到社会和人们的公认。
 

2009年，华裔专家高锟获得诺贝尔物理奖，其从1957年开始从事光导纤维在通信领域应用的研究，1966年发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理。1981年第一个光纤系统面世。此后，利用石英玻璃制成的光纤应用越来越广泛，全世界掀起了一场光纤通信的革命。从此，比人的头发还要细的光纤取代了体积庞大的千百万条铜线，成为传送容量巨大的信息传输管道，彻底改变了人类的通信模式。光纤作为光的载体及传感器件，其技术的发展及其应用，都依赖于激光技术的进步。随着光学的发展，特别是激光及光电子技术的进步，人们对光的认识和应用也更深入，光学已经深入到医学、地质、航天、军事、娱乐等各个社会领域。
 

3激光跟光纤是一对孪生兄弟

 

激光的峰值功率很大，可以达到几十万兆瓦，由于它大的能量可以作为激光切割，激光医疗、激光武器。此外，激光的应用还有激光测距、激光陀螺、激光加工。激光医学，最简单的应用是补牙，磨牙时的声音，每个患者都不愿听，但如果用激光来补牙，可以用激光将表面牙垢，虫牙部分切割掉，没有声音。激光加工，要在头发丝粗的零件上做一个齿轮，头发丝只有50微米，要在这个上面做一个扁平齿轮，一般的机械手段是达不到的，只能用激光。
 

光纤加激光改变了人们的生活，每家互联网的接入都是由光纤传输的，所以现在可以和世界各个地方联系。光纤作为光的载体，它的应用发展都要依赖于激光，光纤里藏的不是电流，是光，这个光就是激光。现在的光纤通信、光纤传输比以前的电磁波通信要快得多，因为光的传播速度快，每秒30万公里的速度在传输。举个简单的例子，上世纪90年代初，从国外打电话回来，话筒中能听到自己的回音，但现在只要手机在手，打到世界各个角落都很清晰。
 

光纤传感技术可以对楼宇、桥梁等大型建筑的形变，以及大型变电站温度的变化进行实时精密检测。怎么用光纤测大型建筑物有没有发生形变呢？在建设过程中，将光纤埋入混凝土中，通路相当于血管，通过光纤把激光打进去，通过一定的传感技术，就知道哪个地方有微量的形变，可以马上检测出来。国外的摩天大楼，楼的基底都埋有光纤传感器，将光纤直接浇筑到水泥柱里，可以实时监测水泥柱的形变。这就是激光加光纤的应用。
 

此外，利用多股光纤制作而成的光缆已经铺遍全球，成为互联网、全球通信网络的基石；光纤在医学上也获得了广泛的应用，诸如胃镜等内窥镜可以让医生看见患者体内的情况；光纤传感技术与系统还在工业上获得大量应用，在各类生产制造和机械加工等方面大显身手。

随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控制技术业已稳步进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程，有效地促进了先进焊接特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式——气体保护焊，来取代传统的手工电弧焊，已初见成效。可以预计在未来，国内自动化焊接技术将以前所未有的速度发展。

高效、自动化焊接技术的现状

20世纪90年代，我国焊接界把实现焊接过程的机械化、自动化作为战略目标，已经在职各行业的科技发展中付诸实施，在发展焊接生产自动化，研究和开发焊接生产线及柔性制造技术，发展应用计算机辅助设计与制造；药芯焊丝由2%增长到20%；埋弧焊焊材也将在10%的水平上继续增长。其中药芯焊丝的增长幅度明显加大，在未来20年内会超过实芯焊丝，最终将成为焊接中心的主导产品。

焊接自动化技术的展望

电子技术、计算机微电子住处和自动化技术的发展，推动了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入，促进了焊接自动化技术革命性的发展。

1）焊接过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一，也是我们未来开展研究的重要方向。我们应开展最佳控制方法方面的研究，包括线性和各种非线性控制。最具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制，以及专家系统的研究。

（2）焊接柔性化技术也是我们着力研究的内容。在未来的研究中，我们将各种光、机、电技术与焊接技术有机结合，以实现焊接的精确化和柔性化。用微电子技术改造传统焊接工艺装备，是提高焊接自动化水平淡的根本途径。将数控技术配以各类焊接机械设备，以提高其柔性化水平，是我们当前的一个研究方向；另外，焊接机器人与专家系统的结合，实现自动路径规划、自动校正轨迹、自动控制熔深等功能，是我们近期研究的重点。

（3）焊接控制系统的集成是人与技术的集成和焊接技术与信息技术的集成。集成系统中信息流和物质流是其重要的组成部分，促进其有机地结合，可大大降低信息量和实时控制的要求。注意发挥人在控制和临机处理的响应和判断能力，建立人机圣诞的友好界面，使人和自动系统和谐统一，是集成系统的不可低估的因素。

（4）提高焊接电源的可靠性、质量稳定性和控制，以及优良的动感性，也是我们着重研究的课题。开发研制具有调节电弧运动、送丝和焊枪姿态，能探测焊缝坡开头、温度场、熔池状态、熔透情况，适时提供焊接规范参数的高性能焊机，并应积极开发焊接过程的计算机模拟技术。使焊接技术由“技艺”向“科学”演变辊实现焊接自动化的一个重要方面。本世纪头十年，将是焊接行业飞速发展的有利时期。我们广大焊接工作者任重而道远，务必树立知难而上的决心。抓住机遇，为我国焊接自动化水平的提高而努力奋斗。