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1什么是激光

激光是利用光能、熱能、電能、化學(xué)能或核能等外部能量來(lái)激勵(lì)物質(zhì)，使其發(fā)生受激輻射而產(chǎn)生的一種特殊的光。激光是光的受激輻射。

與普通光源相比激光的特點(diǎn)顯而易見(jiàn)，方向性好（發(fā)散角?。?，探照燈照射到月球，看似平行的探照燈1公里時(shí)光斑直徑10米，激光照射月球，光斑直徑約等于2公里。亮度極高，單色性好（顏色純）、相干性好、光速傳播（3×108m/s）等都是激光的特點(diǎn)。

大自然中有關(guān)光的現(xiàn)象無(wú)處不在，人們對(duì)于光的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了復(fù)雜的演變過(guò)程，時(shí)至今日，尚未結(jié)束。特別是激光的出現(xiàn)改變了人們對(duì)光的認(rèn)知。1960年，美國(guó)物理學(xué)家梅曼研制出第一臺(tái)紅寶石激光器，給光學(xué)帶來(lái)一次革命，大大推動(dòng)了光學(xué)以及相關(guān)科學(xué)的發(fā)展。

2激光技術(shù)的發(fā)展

光作為現(xiàn)代信息傳輸?shù)妮d體，其在近代科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮了很大的作用。諾貝爾物理獎(jiǎng)也肯定光學(xué)的近代發(fā)展。從1997年激光冷卻、2000年半導(dǎo)體激光器、2005年量子光學(xué)精密測(cè)量技術(shù)、到2009年光纖通信CCD。激光技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的巨大社會(huì)變革，得到社會(huì)和人們的公認(rèn)。
 

2009年，華裔專家高錕獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)，其從1957年開(kāi)始從事光導(dǎo)纖維在通信領(lǐng)域應(yīng)用的研究，1966年發(fā)表了一篇題為《光頻率介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》的論文，開(kāi)創(chuàng)性地提出光導(dǎo)纖維在通信上應(yīng)用的基本原理。1981年第一個(gè)光纖系統(tǒng)面世。此后，利用石英玻璃制成的光纖應(yīng)用越來(lái)越廣泛，全世界掀起了一場(chǎng)光纖通信的革命。從此，比人的頭發(fā)還要細(xì)的光纖取代了體積龐大的千百萬(wàn)條銅線，成為傳送容量巨大的信息傳輸管道，徹底改變了人類的通信模式。光纖作為光的載體及傳感器件，其技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用，都依賴于激光技術(shù)的進(jìn)步。隨著光學(xué)的發(fā)展，特別是激光及光電子技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用也更深入，光學(xué)已經(jīng)深入到醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、航天、軍事、娛樂(lè)等各個(gè)社會(huì)領(lǐng)域。
 

3激光跟光纖是一對(duì)孿生兄弟

激光的峰值功率很大，可以達(dá)到幾十萬(wàn)兆瓦，由于它大的能量可以作為激光切割，激光醫(yī)療、激光武器。此外，激光的應(yīng)用還有激光測(cè)距、激光陀螺、激光加工。激光醫(yī)學(xué)，最簡(jiǎn)單的應(yīng)用是補(bǔ)牙，磨牙時(shí)的聲音，每個(gè)患者都不愿聽(tīng)，但如果用激光來(lái)補(bǔ)牙，可以用激光將表面牙垢，蟲(chóng)牙部分切割掉，沒(méi)有聲音。激光加工，要在頭發(fā)絲粗的零件上做一個(gè)齒輪，頭發(fā)絲只有50微米，要在這個(gè)上面做一個(gè)扁平齒輪，一般的機(jī)械手段是達(dá)不到的，只能用激光。
 

光纖加激光改變了人們的生活，每家互聯(lián)網(wǎng)的接入都是由光纖傳輸的，所以現(xiàn)在可以和世界各個(gè)地方聯(lián)系。光纖作為光的載體，它的應(yīng)用發(fā)展都要依賴于激光，光纖里藏的不是電流，是光，這個(gè)光就是激光。現(xiàn)在的光纖通信、光纖傳輸比以前的電磁波通信要快得多，因?yàn)楣獾膫鞑ニ俣瓤?，每?/span>30萬(wàn)公里的速度在傳輸。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，上世紀(jì)90年代初，從國(guó)外打電話回來(lái)，話筒中能聽(tīng)到自己的回音，但現(xiàn)在只要手機(jī)在手，打到世界各個(gè)角落都很清晰。
 

光纖傳感技術(shù)可以對(duì)樓宇、橋梁等大型建筑的形變，以及大型變電站溫度的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)精密檢測(cè)。怎么用光纖測(cè)大型建筑物有沒(méi)有發(fā)生形變呢？在建設(shè)過(guò)程中，將光纖埋入混凝土中，通路相當(dāng)于血管，通過(guò)光纖把激光打進(jìn)去，通過(guò)一定的傳感技術(shù)，就知道哪個(gè)地方有微量的形變，可以馬上檢測(cè)出來(lái)。國(guó)外的摩天大樓，樓的基底都埋有光纖傳感器，將光纖直接澆筑到水泥柱里，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水泥柱的形變。這就是激光加光纖的應(yīng)用。
 

此外，利用多股光纖制作而成的光纜已經(jīng)鋪遍全球，成為互聯(lián)網(wǎng)、全球通信網(wǎng)絡(luò)的基石；光纖在醫(yī)學(xué)上也獲得了廣泛的應(yīng)用，諸如胃鏡等內(nèi)窺鏡可以讓醫(yī)生看見(jiàn)患者體內(nèi)的情況；光纖傳感技術(shù)與系統(tǒng)還在工業(yè)上獲得大量應(yīng)用，在各類生產(chǎn)制造和機(jī)械加工等方面大顯身手。

隨著數(shù)字化技術(shù)日益成熟，代表處動(dòng)地接技術(shù)的數(shù)字焊機(jī)、數(shù)字化控制技術(shù)業(yè)已穩(wěn)步進(jìn)入市場(chǎng)。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國(guó)家大型基礎(chǔ)工程，有效地促進(jìn)了先進(jìn)焊接特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。汽車(chē)及零部件的制造對(duì)焊接的自動(dòng)化程度要求日新月異。我國(guó)焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動(dòng)化、智能化”。我國(guó)的焊接自動(dòng)化率還不足30%，同發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的80%差距甚遠(yuǎn)。從20世紀(jì)未國(guó)家逐漸在各個(gè)行業(yè)推廣自動(dòng)焊的基礎(chǔ)焊接方式——氣體保護(hù)焊，來(lái)取代傳統(tǒng)的手工電弧焊，已初見(jiàn)成效?？梢灶A(yù)計(jì)在未來(lái)，國(guó)內(nèi)自動(dòng)化焊接技術(shù)將以前所未有的速度發(fā)展。

高效、自動(dòng)化焊接技術(shù)的現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代，我國(guó)焊接界把實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化作為戰(zhàn)略目標(biāo)，已經(jīng)在職各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實(shí)施，在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動(dòng)化，研究和開(kāi)發(fā)焊接生產(chǎn)線及柔性制造技術(shù)，發(fā)展應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造；藥芯焊絲由2%增長(zhǎng)到20%；埋弧焊焊材也將在10%的水平上繼續(xù)增長(zhǎng)。其中藥芯焊絲的增長(zhǎng)幅度明顯加大，在未來(lái)20年內(nèi)會(huì)超過(guò)實(shí)芯焊絲，最終將成為焊接中心的主導(dǎo)產(chǎn)品。

焊接自動(dòng)化技術(shù)的展望

電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)微電子住處和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入，促進(jìn)了焊接自動(dòng)化技術(shù)革命性的發(fā)展。

1）焊接過(guò)程控制系統(tǒng)的智能化是焊接自動(dòng)化的核心問(wèn)題之一，也是我們未來(lái)開(kāi)展研究的重要方向。我們應(yīng)開(kāi)展最佳控制方法方面的研究，包括線性和各種非線性控制。最具代表性的是焊接過(guò)程的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，以及專家系統(tǒng)的研究。

（2）焊接柔性化技術(shù)也是我們著力研究的內(nèi)容。在未來(lái)的研究中，我們將各種光、機(jī)、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備，是提高焊接自動(dòng)化水平淡的根本途徑。將數(shù)控技術(shù)配以各類焊接機(jī)械設(shè)備，以提高其柔性化水平，是我們當(dāng)前的一個(gè)研究方向；另外，焊接機(jī)器人與專家系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)路徑規(guī)劃、自動(dòng)校正軌跡、自動(dòng)控制熔深等功能，是我們近期研究的重點(diǎn)。

（3）焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術(shù)的集成和焊接技術(shù)與信息技術(shù)的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質(zhì)流是其重要的組成部分，促進(jìn)其有機(jī)地結(jié)合，可大大降低信息量和實(shí)時(shí)控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機(jī)處理的響應(yīng)和判斷能力，建立人機(jī)圣誕的友好界面，使人和自動(dòng)系統(tǒng)和諧統(tǒng)一，是集成系統(tǒng)的不可低估的因素。

（4）提高焊接電源的可靠性、質(zhì)量穩(wěn)定性和控制，以及優(yōu)良的動(dòng)感性，也是我們著重研究的課題。開(kāi)發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運(yùn)動(dòng)、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測(cè)焊縫坡開(kāi)頭、溫度場(chǎng)、熔池狀態(tài)、熔透情況，適時(shí)提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機(jī)，并應(yīng)積極開(kāi)發(fā)焊接過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)。使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學(xué)”演變輥實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。本世紀(jì)頭十年，將是焊接行業(yè)飛速發(fā)展的有利時(shí)期。我們廣大焊接工作者任重而道遠(yuǎn)，務(wù)必樹(shù)立知難而上的決心。抓住機(jī)遇，為我國(guó)焊接自動(dòng)化水平的提高而努力奮斗。