把要制造的模型编成程序，输入到计算机。激光器输出来的激光束由计算机控制光路系统，使它在模型材料上扫描刻划，在激光束所到之处，原先是液态的材料凝固起来。激光束在计算机的指挥下作完扫描刻划，将光敏聚合材料逐层固化，精确堆积成样件，造出模型。所以，用这个办法制造模型，速度快，造出来的模型又快速又精致。该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用。

2.3 激光切割

激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。但激光在工业领域中的应用是有局限和缺点的，比如用激光来切割食物和胶合板就不成功，食物被切开的同时也被灼烧了，而切割胶合板在经济上还远不合算。

随着激光产业的飞速发展，相关的激光技术与激光产品也日趋成熟。在激光切割机领域。呈现出YAG固体激光切割机、CO2激光切割机双足鼎力，光纤激光切割机后来居上的局势。

YAG固体激光切割机

具有价格低、稳定性好的特点，但能量效率低一般<3%。产品的输出功率大多在600W以下，由于输出能量小，主要用于打孔和点焊及薄板的切割。它的绿色的激光束可在脉冲或连续波的情况下应用，具有波长短、聚光性好适于精密加工特别是在脉冲下进行孔加工最为有效，也可用于切削、焊接和光刻等。

YAG固体激光切割机激光器的波长不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料，且YAG固体激光切割机需要解决的是提高电源的稳定性和寿命，即要研制大容量、长寿命的光泵激励光源，如采用半导体光泵可使能量效率大幅度地增长。

CO2激光切割机，

可以稳定切割20mm以内的碳钢，10mm以内的不锈钢，8mm以下的铝合金。

CO2激光器的波长为10.6um，比较容易被非金属吸收，可以高质量地切割木材、亚克力、PP、有机玻璃等非金属材料，但是CO2激光的光电转化率只有10%左右。CO2激光切割机在光束出口处装有喷吹氧气、压缩空气或惰性气体N2的喷嘴，用以提高切割速度和切口的平整光洁。为了提高电源的稳定性和寿命，对于CO2气体激光要解决大功率激光器的放电稳定性。根据国际安全标准，激光危害等级分4级，CO2激光属于危害最小的一级。

光纤激光切割机

由于它可以通过光纤传输，柔性化程度空前提高，故障点少，维护方便，速度奇快，所以在切割4mm以内薄板时光纤切割机有着很大的优势；但是受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。光纤激光器激光切割机的波长为1.06um，不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料。光纤激光的光电转化率高达25%以上，在电费消耗、配套冷却系统等方面光纤激光的优势相当明显。根据国际安全标准，激光危害等级分4级，光纤激光由于波长短对人体由于是眼睛的伤害大，属于危害最大的一级，出于安全考虑，光纤激光加工需要全封闭的环境。光纤激光切割机作为一种新兴的激光技术，普及程度远远不如CO2激光切割机。

2.4 激光焊接

激光束照射在材料上，会把它加热至融熔，使对接在一起的组件接合在一起，即是焊接。

激光焊接，用比切割金属时功率较小的激光束，使材料熔化而不使其气化，在冷却后成为一块连续的固体结构。激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同金属材料间的焊接。由于激光能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。因为用激光焊接是不需要任何焊料的，所以排除了焊接组件受污染的可能;

其次，激光束可被光学系统聚成直径很细的光束，换言之，激光可以作成非常精细的焊枪，做精密焊接工作;还有激光焊接与组件不会直接接触，亦即这是非接触式的焊接，因而材料质地脆弱也不打紧，还可以对远离我们身边的组件作焊接，也可以把放置在真空室内的组件焊接起来。因为激光焊接有这些特点，所以它在微电子工业中尤其受欢迎。

2.5 激光雕刻

用激光雕刻刀作雕刻，比用普通雕刻刀更方便，更迅速。用普通雕刻刀在坚硬的材料上，比如在花冈巖、钢板上作雕刻，或者是在一些比较柔软的材料，比如皮革上作雕刻，就比较吃力，刻一幅图案要花比较长的时间。如果使用激光雕刻则不同，因为它是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种雕刻方法。它根本就没有和材料接触，材料硬或者柔软，并不妨碍雕刻的速度。所以激光雕刻技术是激光加工最大的应用领域之一。用这种雕刻刀作雕刻不管在坚硬的材料，或者是在柔软的材料上雕刻，刻划的速度一样。倘若与计算机相配合，控制激光束移动，雕刻工作还可以自动化。把要雕刻的图案放在光电扫描仪上，扫描仪输出的讯号经过计算机处理后，用来控制激光束的动作，就可以自动地在木板上，玻璃上，皮革上按照我们的图样雕刻出来。同时，聚焦起来的激光束很细，相当于非常灵巧的雕刻刀，雕刻的线条细，图案上的细节也能够给雕刻出来。激光雕刻可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。激光雕刻巳发展至可实现亚微米雕刻，已广泛用于微电子工业和生物工程。

2.6 激光打孔

在组件上开个小孔是件很常见的事。但是，如果要求在坚硬的材料上，例如在硬质合金上打大量0.1毫米到几微米直径的小孔。用普通的机械加工工具恐怕是不容易办到，即使能够做到，加工成本也会很高。激光有很好的同调性，用光学系统可以把它聚焦成直径很微少的光点(小于一微米)，这相当于用来鉆孔的微型鉆头。其次，激光的亮度很高，在聚焦的焦点上的激光能量密度(平均每平方米面积上的能量)会很高，普通一台激光器输出的激光，产生的能量就可以高达109 焦耳/厘米2，足以让材料熔化并气化，在材料上留下一个小孔，就像是鉆头鉆出来的。但是，激光鉆出的孔是圆锥形的，而不是机械鉆孔的圆柱形，这在有些地方是很不方便的。

2.7 激光蚀刻

激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本，可加工0.125～1微米宽的线，非常适合于超大规模集成电路的制造。

2.8 激光手术

激光能产生高能量﹑聚焦精确的单色光﹐具有一定的穿透力﹐作用于人体组织时能在局部产生高热量。激光手术就是利用激光的这一特点﹐去除或破坏目标组织﹐达到治疗的目的。主要包括激光切割和激光换肤。

2.9 激光武器

激光武器有它的独特性，令它被广泛应用于防空，反坦克，轰炸机自卫等军事用途.

激光之所以能成为威力强大的武器，是因为它有三个层次的破坏能力:

1.烧蚀效应：

跟激光热加工原理一样，当高能激光束射到目标时，激光的能量会被目标的材料吸收，转化为热能.这些热能足以令目标部分或完全穿孔，断裂，熔化，蒸发，甚至产生爆炸.

2.激波效应

如目标材料被气化，目标材料会在极短时间内产生反冲作用，形成压缩波使材料表面层裂碎开，碎片向外飞时造成进一步破坏.

3.辐射效应

目标材料气化的同时会形成等离子体云，能产生辐射紫外线及X光线，使目标内部的电子零件被破坏。

2.10 激光能源

激光还可应用于核能发电上。世界上建成的核发电站使用的核燃料是铀，使用氚核燃料的研究尚未成功。从研究所得，氚核燃料比铀核燃料更加耐烧， 1公斤氚核燃料燃烧产生的能量比铀核燃料高3倍多。更有吸引力的是氚核燃料在地球上的贮量大。1公斤海水中含有0.03克氚，地球上的海洋中就装有1021 公斤海水;或者说，地球的海洋中就贮藏有1017 公斤氚，把它开发出来做燃料，就相当于给我们提供了10万亿亿(1017) 吨煤，足够人类用上几亿年，既然氚核燃料这么好.为甚么还不用? 问题就在于把它点火燃烧不是一件容易做到的事。划一根火柴燃烧的温度就可以把纸片，汽油点著火，要让这种核燃料著火，则需要亿度的高温。激光是较有可能达到这个点火温度的技术。

2.11 服装运用

成衣激光绣花

超过三分之二的纺织服装面料可利用激光来制作各种数码图案。传统的纺织面料制作工艺需要后期的磨花、烫花、压花等加工处理，而激光烧花在此方面具有制作方便、快捷、图案变换灵活、图像清晰、立体感强、能够充分表现各种面料的本色质感，以及历久常新等优势。如果结合镂空工艺更是画龙点睛，相得益彰。

服装面料及成衣激光绣花适合：纺织面料后整理加工厂、面料深加工厂、成衣服装厂、面辅料及来料加工企业。

牛仔影像喷花

通过数控的激光照射，汽化牛仔布料表面的染料，从而在各种牛仔面料上制作出不会退色的影像图案、渐变花形、猫须磨砂等效果，为牛仔时尚又增添了新的靓点。

牛仔喷花激光加工是一项新兴的、有丰厚加工利润和市场空间的加工项目，极适合牛仔服装厂、水洗厂、加工型等企业和个人进行牛仔系列产品的增值深加工。

皮革面料标花

激光技术在制鞋及皮革行业中的应用也非常广泛。激光的优势在于可以在各种皮革面料上快速雕刻和镂空出各式图案，而且操作方面灵活，同时不会使皮革表面产生任何形变，以体现出皮革本身的颜色与质感。它更具有雕刻精度高、镂空无毛边、任意选形等多种优势，适合鞋面、鞋材、皮具、手袋、箱包、皮服等加工生产厂家的需要。

激光雕刻是指将激光设备连接激光雕刻软件，图稿输入自动雕刻的作业方式。激光雕刻是激光加工领域技术最成熟，应用最广泛的技术。利用这种技术，任何复杂图形都能雕刻。可以进行镂空雕刻和不穿透的盲槽雕刻，从而雕刻出深浅不一、质感不同、具有层次感和过渡颜色效果的各种神奇图案。凭借这些优势，激光雕刻迎合了国际服装加工的新潮流。

贴布绣切割

电脑绣花工艺中，有两个步骤很重要，即贴布绣前的切割和绣花后下料的切割。在传统的加工工艺中，绣前切割采用的刀模加工方式的缺陷在于，容易产生织物须边，且加工精度受刀模限制，异性图形难以加工，刀模的制作周期常，成本高，因此制约了贴布绣花的发展。而绣后下料切割，大多采用的是热切加工方式，该方式又有切边缝隙大、边缘发黄发硬、难以对位等缺点。异性图形依靠人工手剪，更是容易散边，产生废品，所以急需有一种先进的加工方式来取代这两种旧的加工方式。

激光加工虽然也属于热加工方式，但由于激光高度的聚焦性，照射光斑纤细，热扩散区小，因此极适合对纺织纤维面料的切割。具体表现在加工面料范围广泛、切口平滑无飞边、自动收口、无变形、图形可通过计算机随意设计和输出、无需刀模等等。这使得激光加工成为业内公认的替代方式。

2.12 商标激光打标

激光打标具有打标精度高，速度快，打标清晰，可在硬、软、脆产品的平面、弧面和飞行物上打印各种文字、符号、图案的特点。激光打标兼容了激光切割、雕刻的各种优点，可在金属及有机聚合物薄片上精密加工，加工尺寸小的复杂图案。打印标记具有永不磨损的防伪性能，可专门制作布标、皮标、金属标、打印图案复杂精细的各种司徽和LOGO，是品牌服装服饰物加工的最佳选择。

长期以来，商标的切边、刺绣图案的切边以及刺绣图案中的打孔拼花都存在一个对位问题。精确而高效的切割，是业界共同的期待。现有的自动视觉追踪切割系统在传统的人工对位切割的基础上前进了一大步，能够分局对位点来自动定位切割。但对于纺织产品的随机变形不能自动纠正，因此会产生大量的废品。行业内已有企业成功开发出自动识别寻边切割系统，能够依据所织商标图形的边缘，自动生成切割路径，并准确地利用激光沿边切割。还能够自动定位，对刺绣图形中的图案进行切割打孔，从而根本解决了对位问题。

第3章激光的控制方法、技术

3.0 概述

3.1 短脉冲和超短脉冲技术

脉冲激光器瞬间的能量密度远远大于连续激光器。

（1）连续激光器

有稳定的工作状态，即是稳态。连续激光器中各能级的粒子数及腔内辐射场均具有稳定分布。其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应，因此多数需采取适当的冷却措施。

（2）脉冲激光器

相对于连续激光器，脉冲激光器是把能量进行了进一步的集中和汇集。

脉冲激光器是指单个激光脉冲时间宽度（持续时间）小于0.25秒、每间隔一定时间才工作一次的激光器，单个激光脉冲具有较大输出功率和能量密度。脉冲激光器适合于激光打标、切割、测距等。常见的脉冲激光器有固体激光器中的钇铝石榴石（YAG）激光器、红宝石激光器、钕玻璃激光器等，还有氮分子激光器、准分子激光器等。

短脉冲激光器

超短脉冲激光器

超短脉冲光的产生之所以重要是因为可以通过控制激光的相干光波产生脉冲光, 其时间宽度超出电子学所控制的范畴。从广义上讲, 超短脉冲光是指小于1 ns 的脉冲光，比如皮秒激光器、飞秒激光器，都属于超短脉冲激光器。超短脉冲激光器的应用范围：

调Q和锁模是得到脉冲激光的两种最常用的技术。

（3）调Q技术

（4）锁定模技术

3.2 选模和稳频技术

3.3 激光调制和传输技术

3.4 激光放大技术

3.5 非线性光学技术

3.6 其他激光技术

第4章激光检测技术

4.0 概述

激光检测技术应用十分广泛，如激光测长、激光测距、激光测振、激光测速、激光散斑测量、激光准直、激光全息、激光扫描、激光跟踪、激光光谱分析、激光全息无损检测等都显示了激光测量的巨大优越性。

激光外差干涉是纳米测量的重要技术。

激光测量是一种非接触式测量，不影响被测物体的运动，精度高、测量范围大、检测时间短，具有很高的空间分辨率。

激光检测 = 激光传感 + DSP/FPGA数字信号分析 + 应用软件。

4.1 激光准直

利用激光束、波带板或干涉测量方法，将点位安置在一条直线上，或测定点位偏离直线上的距离。

激光准直仪由激光器作为光源的发射系统、光电接收系统及附件三大部分组成。激光准直仪将激光束作为定向发射而在空间形成的一条光束作为准直的基准线，以标定直线的一种工程测量仪器。

4.2 激光测量长度

激光测长仪是采用激光多普勒方法，对线缆、网状产品、编织或无纺材料、纸张、塑料薄膜、带状材料、建筑材料、地板材料和标签材料等的所有生产流程都得以精确测量。其精度<0.05%。它是非接触在线精密测量物体运行速度和长度的利器。它不仅能测运行速度和长度，还能测量运行物体左右摆动量、运动方向和停机状态。它不仅能测量大物体，也能测量细小物体,是一款性能优异的在线测速测长传感器。

单向测速测长仪用两束激光在被测物表面交汇所产生的干涉条纹老斑交汇处所产生的一个精确定位的干涉条纹照射。明暗交替的光干涉条纹对物体散射光进行调制，其频率与物体速度呈正比。此散射光由一光电二极管检测出，须经数字化处理的电信号可确定频率，即物体移动的速度，然后将时间与速度测量值相积分，即可计算出物体的长度。双向测速测长仪延续了这一测量原理，并用一台高频布拉格单元调制器的扫描干涉条纹来照射被测面，这种干涉条纹即使在物体静止时也会产生震荡光信号。运动方向由散射光频率是高于还是低于静止频率来判定。

4.3 激光测量距离（ZDM/LDM）-- 静态距离

先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。

4.4 激光测量位移（ZLDS10X/ZLDS11X）-- 动态移动距离

激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。

根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。

激光位移技术可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主要应用于检测物的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。

4.5 激光测量速度 -- 动态移动速度

激光测速（measurement of velocity by laser）是测量移动物体反射回来的光的频率由于多普勒（Doppler）效应发生的偏离，在被测物体是热的或者是易碎的不能用接触法时，这种方法是很有用的，已用此法测出轧钢机中炽热钢坯的移动速度。

激光测速就是能通过激光对物体运行速度的测量，它是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距，取得在该一时段内被测物体的移动距离，从而得到该被测物体的移动速度。同时它也是一种新型的测速测量技术。随着科技的发展，传统的测量设备已不能满足现状的需求，已渐渐地被淘汰，而激光测速传感器已被广泛使用，它在很多领域中测量有着重要意义。ZLS-C50激光测速传感器和ZLS-Px激光测速传感器是特别定制高精度的两款激光测速传感器，同时也是国内常用的两款高精度激光测速传感器。并且它们通过与计算机连接，可对被测物进行自动化、智能化的测量控制，这也是现在测量技术与计算机技术相结合的产物。

激光测速仪是采用激光测距的原理。激光测距（即电磁波，其速度为30万公里/秒），是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定被测物体与测试点的距离。激光测速是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距，取得在该一时段内被测物体的移动距离，从而得到该被测物体的移动速度

4.6 激光测量震动 -- 动态震动

激光测振即利用光学普遍的折射、反射效应，以传感器的激光束作为发射光源，对振动着的被测体进行点测、线测（二维测量）或三维测量（轮廓测量），同时把收集的测量数据经过内置软件的一系列算法处理，得出被测体振动的相关参数的方法。

激光测振与人类的生产生活是息息相关的，在材料探伤、机械系统的故障诊断、噪声消除、结构件的动态特性分析及振动的有限元计算结果验证等方面广泛应用。此项测量技术方法促使人类的生产生活质量向着更好更完善的方向发展，随着激光振动测量技术的成熟与完善，高精度、高效率、低成本的测量方案必将实现并走向成熟。

4.7 激光散斑测量

由于具有非接触，无创伤，快速成像等优点，激光散斑成像技术 [1] 非常适用于血液微循环的测量。使用激光散斑技术可以测量血管管径，血管密度，血液流速和血流灌注等微循环参数。通过考察微循环血管的结构，微循环功能以及代谢活动，可以研究炎症、水肿、出血、过敏、休克、肿瘤、烧伤、冻伤、放射损伤等基本病理过程中微循环改变的规律及其病理机制，对疾病诊断，病情分析和救治措施都具有重要的意义。

应用领域：医疗、板材、管材在线切割监控，电缆或砂纸长度速度测量等；也适用于绒布、毛皮等纺织品、涂层或粘胶表面、泡沫橡胶表面物体的测速测长。

4.8 激光全息投影

激光全息投影技术是指把传播来的图像信息通过数值技术处理，将图像的长波部分转变成相位调制的全息图(全息光栅)，利用衍射光学的方法来实现投影。

4.9 激光扫描仪

激光扫描器是一种光学距离传感器，用于危险区域的灵活防护，通过出入控制，实现访问保护等。它扫描方式有单线扫描、光栅式扫描和全角度扫描三种方式。

工作原理：当用户触动电源开关或相应的设备使扫描器通电后，VLD发出红光激光束、穿过扩束透镜被扩束，射到可摆动的反射镜表面反射到条码上形成一个激光点。当反射镜摆动时，根据光学反射原理条码上的激光点位置发生变化、反射镜连续摆动，那么会在条码上看到一条红色的激光线，这是视觉暂留现象所致。

条码的表面较粗糙，照在条码上的激光点发生反射，条和空的反射强度是不同的，漫反射的光射到反射镜上，再由反射镜反射向集光器，由集光器集光，由滤光镜滤掉杂散自然光射入光敏二极管，产生光电感应信号，再经放大，整形译码，变成有用信息，传输到主机中。

4.10 激光跟踪

激光跟踪仪（lasertrackingdevice）是一种用于测量激光束在目标上反射特性的仪器。

激光跟踪仪通常由光学系统、光电探测器、信号处理及显示电路组成，其基本工作原理是利用接收到的反射波形来测定发射光脉冲的位置信息。

激光跟踪仪的基本工作原理是：

当发射器发出一束激光脉冲后，从传感器接收到的反射回波信号经光电转换后变成电信号并传送到处理器进行数字处理后再与标准值相比较得到待测目标的精确坐标。

4.11 激光光谱分析

激光光谱法，采用激光作光源的光谱分析方法。

按照激光与物质作用所产生光的散射、发射、吸收和电离等特性，可分为激光拉曼光谱法、激光诱导荧光光谱法、激光光声光谱法和光热光谱法、激光电离光谱法等。

这些分析方法的出现不仅极大地提高了检测灵敏度和选择性，使得单原子、单分子的检测成为现实；而且还为深入研究物质的结构、状态、价态、微区以及无损检测和遥感遥测提供了强有力的研究手段，使人们对微观世界的认识进一步深化。

以上是关于[激光原理与应用-21]：《激光原理与技术》-7- 激光技术大汇总与总体概述的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

[激光原理与应用-16]：《激光原理与技术》-2- 光的本质（粒子波动说电磁波量子）

[激光原理与应用-26]：《激光原理与技术》-12- 激光产生技术-短脉冲超短脉冲调Q技术锁模技术

[激光原理与应用-15]：《激光原理与技术》-1- 什么是激光，激光概述

[激光原理与应用-27]：《激光原理与技术》-13- 激光产生技术 - 激光稳频技术

[激光原理与应用-25]：《激光原理与技术》-11- 激光产生技术-非线性技术之激光倍频非线性晶体CLBOBBOLBO

[激光原理与应用-23]：《激光原理与技术》-9- 控制技术-锁模技术

[激光原理与应用-21]：《激光原理与技术》-7- 激光技术大汇总与总体概述

前言：

第1章 什么是激光技术

1.1 什么是激光技术

1.2 激光技术的分类方法

第2章 激光的应用技术

2.1 激光加工技术

2.2 激光快速成型