這些人眼難以觀察到的激光，可在汽車鈑金切割、石油管道切割等應用中大顯身手。
“君不見昆吾鐵冶飛炎煙，紅光紫氣俱赫然。良工鍛煉凡幾年，鑄得寶劍名龍泉……”從唐朝詩人郭震所著的《古劍篇》中，我們似乎看到了烈焰灼灼的寶劍鑄造場景。
現(xiàn)在，具有收藏價值的寶劍早已成為博物館中的珍品。而另一種削鐵如泥的“寶劍”——激光，已被大量用于工業(yè)生產(chǎn)制造。
科研人員進行半導體激光切割光源實驗
日前，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所（以下簡稱長春光機所）大功率半導體激光組成功研制開發(fā)出高光束質(zhì)量半導體激光切割光源系列產(chǎn)品。
“這個系列的激光器突破了半導體激光光束整形、光纖耦合、可靠性處理等關(guān)鍵技術(shù)，輸出功率達500至1000瓦。”長春光機所副研究員朱洪波告訴《中國科學報》記者。
他進一步解釋道，這些人眼難以觀察到的激光，可在汽車鈑金切割、石油管道切割等應用中大顯身手，在激光薄板切割方面可以與光纖激光器和固體激光器相媲美。
目前，這個系列產(chǎn)品已經(jīng)為多家企業(yè)訂貨，即將用于高鐵車身鈑金切割等領(lǐng)域。
據(jù)科研人員介紹，激光切割主要是采用激光束照射到金屬工件表面時瞬間釋放的高能量來使工件熔化并蒸發(fā)，達到切割的目的。它屬于非接觸式加工，相比傳統(tǒng)的加工方式具有加工速度快、精度高、不產(chǎn)生廢料、無刀具磨損等優(yōu)點。
1960年，人類歷史上出現(xiàn)了第一臺激光器——紅寶石激光器。作為新中國成立的第一個光學精密機械研究基地，長春光機所在1961年就研制成我國第一臺紅寶石激光器，僅比世界上第一臺激光器晚一年。半個世紀過去，激光加工技術(shù)經(jīng)歷了飛速發(fā)展，作為一項先進制造技術(shù)，已在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應用。
“半導體激光切割光源具有材料吸收效率好、電光轉(zhuǎn)換效率高、高可靠性等優(yōu)點。”朱洪波說。
近年來，長春光機所大功率半導體激光組對基礎(chǔ)器件封裝以及光束整形、光纖耦合等關(guān)鍵技術(shù)展開攻關(guān)。
從最初的設(shè)計到裝調(diào)，再到可靠性測試、技術(shù)改進，直至最后鑄好這一“寶劍”，科研小組耗時一年多時間，并達到工業(yè)化應用水平。
令他們興奮的是，這一系列產(chǎn)品的各項性能獲得了幾乎所有到大功率半導體激光組實驗室參觀的人的認可。
實際上，大功率半導體激光組進行這一項目的研發(fā)，是一次“接地氣”的嘗試。
最近幾年，我國對加工制造業(yè)給予大力扶持。最初，激光加工業(yè)享受高附加值，不少制造企業(yè)多采用CO2激光器和光纖激光器進行切割，相對而言，這些激光器電光轉(zhuǎn)換效率低、運行成本高，節(jié)能減排不明顯。
隨著激光加工業(yè)不斷發(fā)展和市場需求量的迅速增大，以上問題逐漸凸顯。因此，不少企業(yè)開始尋找高可靠性、低成本的激光加工光源，作為激光加工業(yè)的配套，降低成本。比如，在10毫米以下薄板材加工業(yè)中，半導體激光切割具有低能耗、高可靠性的優(yōu)點，能耗達到光纖激光器的二分之一，二氧化碳激光器的四分之一至五分之一。
“這符合國家節(jié)能減排的發(fā)展方針。例如，對于一個大型制造業(yè)企業(yè)而言，僅通過該技術(shù)的應用就可節(jié)省一筆可觀的電費。”朱洪波說。
激光加工是目前工業(yè)加工領(lǐng)域的前沿技術(shù)，激光加工技術(shù)的水平直接代表了國家的工業(yè)基礎(chǔ)水平。“這項產(chǎn)品的成功研制填補了國內(nèi)空白，并打破了國外半導體激光器及高端產(chǎn)品對國內(nèi)的壟斷，提高國內(nèi)激光裝備制造業(yè)水平，促進產(chǎn)品更新?lián)Q代。”朱洪波表示，下一步他們將在其他加工領(lǐng)域廣泛推廣半導體激光切割技術(shù)。
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