作者首頁(文火冰糖的矽基工坊)：文火冰糖（王文兵）的部落格_文火冰糖的矽基工坊
目錄
第1章 什麼是雷射器
1.1 什麼雷射器
1.2 雷射器的基本分類
第2章 常見雷射器的種類
2.2 固體雷射器
2.4 染料雷射器（Dye laser）
第3章 常見的雷射器應用
3.1 雷射訓示
3.2 工業加工
3.3 加工工藝
3.4 生物應用
3.5 陶瓷藝術
第1章 什麼是雷射器
1.1 什麼雷射器
雷射器——能發射雷射的裝置。
1.2 雷射器的基本分類
按工作媒體分，雷射器可分為
雷射器可分為氣體雷射器、固體雷射器、半導體雷射器和染料雷射器4大類。近來還發展了自由電子雷射器，大功率雷射器通常都是脈沖式輸出。
第2章 常見雷射器的種類
2.1 氣體雷射器
氣體雷射器利用氣體作為工作物質産生雷射的器件。
它由放電管内的激活氣體、一對反射鏡構成的諧振腔和激勵源等三個主要部分組成，如下圖所示：
主要激勵方式有電激勵、氣動激勵、光激勵和化學激勵等。其中電激勵方式最常用。在适當放電條件下，利用電子碰撞激發和能量轉移激發等，氣體粒子有選擇性地被激發到某高能級上，進而形成與某低能級間的粒子數反轉，産生受激發射躍遷。
氣體雷射器結構簡單、造價低，操作友善，工作媒體均勻，光束品質好以及能長時間較穩定地連續工作。是品種最多、應用最廣泛的一類雷射器，市場占有率達60%。
2.2 固體雷射器
用固體雷射材料作為工作物質的雷射器。
工作媒體是在作為基質材料的晶體或玻璃中均勻摻入少量激活離子。例如：在钇鋁石榴石（YAG）晶體中摻入三價钕離子的雷射器可發射波長為1050納米的近紅外雷射。
固體雷射器具有體積小、使用友善、輸出功率大的特點。
固體雷射器一般連續功率在100瓦以上，脈沖峰值功率可高達109 W。但由于工作媒體的制備較複雜，是以價格較貴。
2.3 半導體雷射器又稱雷射二極管
它是用半導體材料作為工作物質的雷射器。
由于物質結構上的差異，不同種類産生雷射的具體過程比較特殊。常用工作物質有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。 半導體雷射器件，可分為同質結、單異質結、雙異質結等幾種。同質結雷射器和單異質結雷射器在室溫時多為脈沖器件，而雙異質結雷射器室溫時可實作連續工作。
半導體二極管雷射器是最實用最重要的一類雷射器。它體積小、壽命長，并可采用簡單的注入電流的方式來泵浦，其工作電壓和電流與內建電路相容，因而可與之單片內建。并且還可以用高達GHz的頻率直接進行電流調制以獲得高速調制的雷射輸出。
由于這些優點，半導體二極管雷射器在雷射通信、光存儲、光陀螺、雷射列印、測距以及雷達等方面得到了廣泛的應用。
2.4 染料雷射器（Dye laser）
它是使用有機染料作為雷射媒體的雷射，通常是一種液體溶液。
相比氣體的和固态的雷射媒體，染料雷射器通常可以用于更廣泛的波長範圍内。
由于有寬闊的帶寬，使得它們特别适合于可調諧雷射器和脈沖雷射器。
第3章 常見的雷射器應用
雷射的應用，按照雷射探頭是否與雷射作用的物質接觸，分為接觸式和非接觸式兩種工作模式。
雷射應用的領域，主要有工業、醫療、商業、科研、資訊和軍事六個領域。
工業應用中，主要有材料加工和測量控制；
醫療應用，有治療和診斷；商業應用。
3.1 雷射訓示
雷射訓示器，又稱為雷射筆、指星筆等，是把可見雷射設計成便攜、手易握、雷射模組（二極管）加工成的筆型發射器。
常見的雷射訓示器有紅光(650-660nm)、綠光(532nm)和藍紫光(405nm)等。通常在會報、教學、導賞人員都會使用它來投映一個光點或一條光線指向物體，但它可能會破壞或影響導覽物的場所，例如藝術館（有些畫作怕光）、動物園等都不宜使用。
3.2 工業加工
雷射加工技術是利用雷射束與物質互相作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識别物體等的一門技術，傳統應用最大的領域為雷射加工技術。雷射技術是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術，傳統上看，它的研究範圍一般可分為：加工系統包括雷射器、導光系統、加工機床、控制系統及檢測系統。
3.3 加工工藝
包括切割、焊接、表面處理、打孔、打标、劃線、微調等各種加工工藝。
雷射焊接：汽車車身厚薄闆、汽車零件、锂電池、心髒起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。目前使用的雷射器有YAG雷射器，CO2雷射器和半導體泵浦雷射器。
雷射切割：汽車行業、計算機、電氣機殼、木刀模業、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅闆、一些金屬網闆、鋼管、鍍錫鐵闆、鍍亞鉛鋼闆、磷青銅、電木闆、薄鋁合金、石英玻璃、矽橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業使用的钛合金等等。使用雷射器有YAG雷射器和CO2雷射器。
雷射打标：在各種材料和幾乎所有行業均得到廣泛應用，目前使用的雷射器有YAG雷射器、CO2雷射器和半導體泵浦雷射器。
雷射打孔：雷射打孔主要應用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業。雷射打孔的迅速發展，主要展現在打孔用YAG雷射器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。國内目前比較成熟的雷射打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生産及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路闆等行業的生産中。目前使用的雷射器多以YAG雷射器、金運CO2雷射器為主，也有一些準分子雷射器、同位素雷射器和半導體泵浦雷射器。
雷射熱處理：在汽車工業中應用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時在航空航天、機床行業和其它機械行業也應用廣泛。我國的雷射熱處理應用遠比國外廣泛得多。目前使用的雷射器多以YAG雷射器，CO2雷射器為主。
雷射快速成型：将雷射加工技術和計算機數控技術及柔性制造技術相結合而形成。多用于模具和模型行業。目前使用的雷射器多以YAG雷射器、CO2雷射器為主。
雷射塗敷：在航空航天、模具及機電行業應用廣泛。目前使用的雷射器多以大功率金運YAG雷射器、金運CO2雷射器為主。
3.4 生物應用
2014年6月，美國科學家，開發出了可以快速控制果蠅思想的雷射系統。系統名為蠅類思維轉換裝置(縮寫FlyMAD)，系統通過攝像頭追蹤有限空間内若幹果蠅的動作，研究人員通過向果蠅發射特殊調諧雷射，可以觸發果蠅大腦内與光熱有關的神經通路。
希望将光遺傳學和熱遺傳學指令相結合，在未來可以對果蠅進行更為深入的控制。值得慶幸的是相同的技術對人類複雜的大腦結構沒有效果。果蠅是研究光控思維的理想實驗對象，FlyMAD試驗中所用果蠅都是基因改造過後的品種，非常适合實驗需求。
科學家可以指揮果蠅跳月球步并不意味着某天某人對你眼中照射一束光線你就會情不自禁地在舞池中翩翩起舞，是以不用擔心啦，至少目前是不可能的。
3.5 陶瓷藝術
格鐳雷射
陶瓷讓我聯想最多的就是裝飾與存儲，同時，它也是一件難得的裝飾品。從古代至今，陶瓷工藝的延伸一直沒有停止過，人們對它精美的修飾情有獨鐘，對陶瓷文化傳承充滿了喜愛和向往。光滑如鏡般膚色，披着一身靓麗的彩衣，妖豔而不失典雅，美麗大方，令人神往。
陶瓷工藝在中國博大精深，在制造方面如沒有幾年的功夫，估計難以登堂入室。而如今随着人們生活水準的提高，陶瓷制品開始受到更多人的親睐。現在很多學校開始陶瓷制品的課程，旅遊也有現場陶瓷工藝體驗，而且親手做陶藝，不僅可以享受制作的樂趣，還能放松下工作中的枯燥心情，陶冶情操。
紫外雷射陶瓷工藝
今天給大家介紹的是一種全新陶瓷工藝，在成品陶瓷上雕刻屬于自己工藝品。市場上我們會發現很多精緻的陶瓷碗筷、杯子或瓶罐，大多數都是純白色的，沒有任何的色彩。但往往這樣的産品有時候銷售量更好，因為它給人充分發揮藝術的想象空間，人們在選購的時候，可以根據自己想法提出工藝要求，這樣的商品往往更具有紀念價值。同時，也符合現代人對美好生活的一種追求。
紫外雷射器一種無耗材的加工器械，通過它獨有的天然屬性，波長短、脈沖寬度窄、光斑小、速度快、高峰值、材料易于吸收等特點。不需要你精通雕刻技術，不需他人或自己親手繪制，隻需通過電腦遠端控制，可以自己設計圖案或上傳自己心儀的圖文，調節好尺寸大小，然後紫外雷射器頃刻間就能繪畫出理想的雕刻藝術。
茶杯工藝
在酒店吃飯的時候，我們會發現很多酒店的碗筷、盤子會有自己獨有的标志，這樣不僅可以加深食客的印象，還可以展現店家一種傳統文化。紫外雷射器用于杯子或盤子打标已經成為工業主流加工方式之一，它可以根據不同的客戶的工藝需求，如花紋、文字修飾、圖案、微雕等，在修飾商品的同時，也賦予商品更高的價值。