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1什么是激光

激光是利用光能、熱能、電能、化學能或核能等外部能量來激勵物質，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顯而易見，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。

大自然中有關光的現(xiàn)象無處不在，人們對于光的認識經(jīng)歷了復雜的演變過程，時至今日，尚未結束。特別是激光的出現(xiàn)改變了人們對光的認知。1960年，美國物理學家梅曼研制出第一臺紅寶石激光器，給光學帶來一次革命，大大推動了光學以及相關科學的發(fā)展。

2激光技術的發(fā)展

光作為現(xiàn)代信息傳輸?shù)妮d體，其在近代科學領域發(fā)揮了很大的作用。諾貝爾物理獎也肯定光學的近代發(fā)展。從1997年激光冷卻、2000年半導體激光器、2005年量子光學精密測量技術、到2009年光纖通信CCD。激光技術進步帶來的巨大社會變革，得到社會和人們的公認。
 

2009年，華裔專家高錕獲得諾貝爾物理獎，其從1957年開始從事光導纖維在通信領域應用的研究，1966年發(fā)表了一篇題為《光頻率介質纖維表面波導》的論文，開創(chuàng)性地提出光導纖維在通信上應用的基本原理。1981年第一個光纖系統(tǒng)面世。此后，利用石英玻璃制成的光纖應用越來越廣泛，全世界掀起了一場光纖通信的革命。從此，比人的頭發(fā)還要細的光纖取代了體積龐大的千百萬條銅線，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，其技術的發(fā)展及其應用，都依賴于激光技術的進步。隨著光學的發(fā)展，特別是激光及光電子技術的進步，人們對光的認識和應用也更深入，光學已經(jīng)深入到醫(yī)學、地質、航天、軍事、娛樂等各個社會領域。
 

3激光跟光纖是一對孿生兄弟

激光的峰值功率很大，可以達到幾十萬兆瓦，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，激光的應用還有激光測距、激光陀螺、激光加工。激光醫(yī)學，最簡單的應用是補牙，磨牙時的聲音，每個患者都不愿聽，但如果用激光來補牙，可以用激光將表面牙垢，蟲牙部分切割掉，沒有聲音。激光加工，要在頭發(fā)絲粗的零件上做一個齒輪，頭發(fā)絲只有50微米，要在這個上面做一個扁平齒輪，一般的機械手段是達不到的，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)在可以和世界各個地方聯(lián)系。光纖作為光的載體，它的應用發(fā)展都要依賴于激光，光纖里藏的不是電流，是光，這個光就是激光。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，因為光的傳播速度快，每秒30萬公里的速度在傳輸。舉個簡單的例子，上世紀90年代初，從國外打電話回來，話筒中能聽到自己的回音，但現(xiàn)在只要手機在手，打到世界各個角落都很清晰。
 

光纖傳感技術可以對樓宇、橋梁等大型建筑的形變，以及大型變電站溫度的變化進行實時精密檢測。怎么用光纖測大型建筑物有沒有發(fā)生形變呢？在建設過程中，將光纖埋入混凝土中，通路相當于血管，通過光纖把激光打進去，通過一定的傳感技術，就知道哪個地方有微量的形變，可以馬上檢測出來。國外的摩天大樓，樓的基底都埋有光纖傳感器，將光纖直接澆筑到水泥柱里，可以實時監(jiān)測水泥柱的形變。這就是激光加光纖的應用。
 

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)絡的基石；光纖在醫(yī)學上也獲得了廣泛的應用，諸如胃鏡等內窺鏡可以讓醫(yī)生看見患者體內的情況；光纖傳感技術與系統(tǒng)還在工業(yè)上獲得大量應用，在各類生產(chǎn)制造和機械加工等方面大顯身手。

隨著數(shù)字化技術日益成熟，代表處動地接技術的數(shù)字焊機、數(shù)字化控制技術業(yè)已穩(wěn)步進入市場。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎工程，有效地促進了先進焊接特別是焊接自動化技術的發(fā)展與進步。汽車及零部件的制造對焊接的自動化程度要求日新月異。我國焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動化、智能化”。我國的焊接自動化率還不足30%，同發(fā)達工業(yè)國家的80%差距甚遠。從20世紀未國家逐漸在各個行業(yè)推廣自動焊的基礎焊接方式——氣體保護焊，來取代傳統(tǒng)的手工電弧焊，已初見成效?？梢灶A計在未來，國內自動化焊接技術將以前所未有的速度發(fā)展。

高效、自動化焊接技術的現(xiàn)狀

20世紀90年代，我國焊接界把實現(xiàn)焊接過程的機械化、自動化作為戰(zhàn)略目標，已經(jīng)在職各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實施，在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動化，研究和開發(fā)焊接生產(chǎn)線及柔性制造技術，發(fā)展應用計算機輔助設計與制造；藥芯焊絲由2%增長到20%；埋弧焊焊材也將在10%的水平上繼續(xù)增長。其中藥芯焊絲的增長幅度明顯加大，在未來20年內會超過實芯焊絲，最終將成為焊接中心的主導產(chǎn)品。

焊接自動化技術的展望

電子技術、計算機微電子住處和自動化技術的發(fā)展，推動了焊接自動化技術的發(fā)展。特別是數(shù)控技術、柔性制造技術和信息處理技術等單元技術的引入，促進了焊接自動化技術革命性的發(fā)展。

1）焊接過程控制系統(tǒng)的智能化是焊接自動化的核心問題之一，也是我們未來開展研究的重要方向。我們應開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程的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制，以及專家系統(tǒng)的研究。

（2）焊接柔性化技術也是我們著力研究的內容。在未來的研究中，我們將各種光、機、電技術與焊接技術有機結合，以實現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備，是提高焊接自動化水平淡的根本途徑。將數(shù)控技術配以各類焊接機械設備，以提高其柔性化水平，是我們當前的一個研究方向；另外，焊接機器人與專家系統(tǒng)的結合，實現(xiàn)自動路徑規(guī)劃、自動校正軌跡、自動控制熔深等功能，是我們近期研究的重點。

（3）焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術的集成和焊接技術與信息技術的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質流是其重要的組成部分，促進其有機地結合，可大大降低信息量和實時控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機處理的響應和判斷能力，建立人機圣誕的友好界面，使人和自動系統(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、質量穩(wěn)定性和控制，以及優(yōu)良的動感性，也是我們著重研究的課題。開發(fā)研制具有調節(jié)電弧運動、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測焊縫坡開頭、溫度場、熔池狀態(tài)、熔透情況，適時提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機，并應積極開發(fā)焊接過程的計算機模擬技術。使焊接技術由“技藝”向“科學”演變輥實現(xiàn)焊接自動化的一個重要方面。本世紀頭十年，將是焊接行業(yè)飛速發(fā)展的有利時期。我們廣大焊接工作者任重而道遠，務必樹立知難而上的決心。抓住機遇，為我國焊接自動化水平的提高而努力奮斗。