"民族"激光炮问世 开启未来战争新纪元？

苏北人

激光加工改善LED芯片效率 时间:2010-04-21 09:33
　　  目前，照明工业有一些明显的局限性。白炽灯泡效率很低，灯泡将多达90%能量转变为热能，从灯丝上散发出来。虽然节能灯（又称“紧凑型荧光灯”）的销路似乎更好（因为灯管的寿命更久，也更有效率），但是它并不是长久之计，因为它含有汞，所以会给清理和销毁带来一定的问题。

        一致的看法是，照明工业的发展方向是高亮度LED（HB-LED）。HB-LED的主要强项在于：具有高能效/低电耗；工作时间非常长（达100000小时）；可以改变发光方向，提高系统效率；稳固、抗振动，冷型光源，触摸安全；所发的光颜色饱和、鲜艳；操作时，即开即亮。

        根据市场调查公司Strategies Unlimited所作的分析，从1995年至今， HB-LED的整体市场已经增长了50%；而对于HB-LED在照明方面的应用，在过去的三年中该市场已经成长了60%。预计仅2008年就会有12%的增长率，到2012年，封装的HB-LED市场有望达到114亿。照明技术工业在这一领域呈现了快速发展，其潜在应用是非常广泛的，远远超过了传统的家用和工业应用，进入了医疗仪器、汽车和建筑业的照明，显示器的背光照明和许多其它的消费品中。


        由于其广泛的应用，HB-LED给制造工业带来了诸多挑战。它们的制造是通过复杂的晶体外延生长的方式得到的，比如金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术，该加工技术非常复杂，它有赖于化学反应来实现晶体生长，而不是物理沉积。因为通过二极管的粉末含量很高，HB-LED要求有一个散热片，散热片能够使设备的温度降下来，进行有效的散热，从而优化设备的性能。有效的进行散热非常重要，它保证LED在长时间内能正常的工作。散热片是由导热性很高的铜、钼，或者它们的合金（如铜钨合金）制成的，以维持设备的使用寿命，并且保证发光度具有更高的输出。

        不过，如何降低这些金属的切割成本成为亟待解决的问题，因为传统的切割技术可能带来损坏或者污染，它们不仅会妨碍加工的过程，也影响LED的性能和效率。
        
        切割方法

        当采用机械切割（锯条）时，用作散热片的金属对金刚石锯条上锯齿产生磨损比传统的晶片包装更为严重，因为金刚石微粒上有树脂，树脂会吸引软金属上的小颗粒，这些小颗粒跑到锯条上的缝隙中，就使得锯条变钝。这样，锯条就必须进行频繁的更换，成本相当昂贵。而且，金刚石锯条带来了严重的污染，因为那些小颗粒如果没有附着在锯条上，就会返回材料表面。这将显著降低发光度，从而也降低了HB-LED的效率。虽然锯条可以进行很快的加工，但是所存在的这些问题使得锯条可能很快断裂。如果对它们进行优化以便提高切割质量的话，那么加工速度就非常慢，不能满足生产需要。对整个生产过程的影响使得金刚石锯条在这项应用中的成本太高。

        红外（IR）或者绿色“干型”激光器产生许多的热能，相应的也给用于HB-LED散热片的软金属带来热破坏。这些金属变为等离子体状态后很难轻易散开，它们残留在切口，形成毛刺或者重铸层，妨碍了模具的分离。提高射流强度并不能够提高等离子体的去除效率，相反的，它使得重铸层从切口上转移到HB-LED阵列的有效区域，降低了输出。这就损坏了设备的功能和效率，也使得设备制造商采用激光技术时的运营成本增加。

        与红外和绿光激光器相比，紫外（UV）激光器运作的效率更高，因为在操作时，它们产生的热能更小。然而，对于所要加工的材料厚度（100-500 m）来说，它们的加工速度实在太慢。甚至当功率较小的时候，它们仍然产生一些热损坏和污染。总而言之，由于热影响区域（HAZ）的尺寸较大（长达60 m），使用传统激光来切割HB-LED金属时所得到的边缘质量已经无法满足市场需求。


        第三种技术是采用微水刀激光器。这种激光器由Synova公司申请专利并投放市场，产品的英文名称为Laser MicroJet，中文意即“激光微水刀”。一开始，该技术被用于医疗设备，目前它被用于半导体和电子器件的精密微加工。该技术采用了超细、低压的水流将激光光束引导至材料表面。该加工技术的加工能力和性能与传统的干式激光器大不相同。

        首先，因为水流是柱状的，而激光光束是平行的，所以切口的壁是平行的。工作距离取决于水流的稳定距离，可以有几个厘米长，因此，无需对聚焦过程进行控制。激光在水流中保持聚焦。

        其次，该技术不存在热损坏的问题，因为水流对激光脉冲间的切口进行冷却。切口边缘的温度降到水温，任何因激光加工而带来的热能都不会传导到材料内部。这就有效的避免了加热所带来的损坏，例如：微裂痕，氧化，结构改变，或者模具断裂应力低等损坏。而且HAZ的面积降低了十倍。

        第三，微水刀大大的减少了污染程度。水压通常为50-500 巴，这使得微水刀能够有足够的能量将熔融的材料去除。与此同时，因为微水刀非常薄（直径约为20-100 m），在晶片上的机械力可以忽略（小于0.1 N），所以整个加工过程没有碎片或者微裂痕。
        
        第四，微水刀具有很高的能量，它使得熔融金属的切割过程更为容易及快速——厚达600 m的金属可以在1-3秒内被切割好，而且切割边缘光滑整齐，不仅加工结果一致，而且质量很高（见图1）。微水刀可以将HB-LED切割成任意形状：方形、圆形、六边形等等形状（见图2）。这就使得材料的使用更有效率，减少浪费。根据不同的需要，人们需要使用不同形状的LED。而微水刀非常适合该项应用。此外，由于微水刀能快速冷却、洗净残余颗粒，这些颗粒就不再附着在晶片表面，所以污染的情况就几乎没有了。表1中给出了微水刀激光器对不同尺寸和厚度的铜基底HB-LED的切割与加工能力。





        
        满足最新要求

        目前，有几种不同的方式可以对HB-LED进行加工/包装。第一种方式是在金属晶片上安装有效元件，然后将晶片切割成单个的小晶片。对这些材料进行有效切割是非常困难的，因为它们对红外激光或者绿色激光器来说太重了。这两类激光器都是使用气流将熔融的材料吹走，但是气流产生的能量不足以应付这项应用。而且，在切割过程中，激光器产生的高能量会烧坏材料的边缘，造成不能修补的损坏。

        另一种方法是在蓝宝石或者碳化硅晶片上安装LED元件，然后用锯条切割LED。由于冷却过程不够迅速，所以制造商将HB- LED制造成阵列的形式，在它们上面盖上铜，然后对材料进行抛光，从而得到一个纯的铜晶片，晶片内装有HB-LED，只有发光表面暴露在铜材料外面。微水刀激光器非常适合将这些装好的晶片切割开来，因为它们具有独特的包装和大量的散热片，如果使用其他方式加工，很容易就损坏了。
        
        * 样品4的结果如图1所示。
        
        目前在许多国家中，人们正开展国家级的发展计划，以期扩大LED作为照明手段的应用范围。这些国家包括美国以及亚洲地区中一些具有很大的技术发展潜力的国家，如日本、台湾、韩国和中国。由于灯光照明占了总耗电量的20%，这些发展计划旨在大规模节约能源，帮助消费者降低耗电成本，通过减少废气的排放降低温室效应，来改善环境。然而，在HB-LED照明市场的最大推动力是它们能够适应一些新的应用，在这些新应用中，有可能传统照明设备具有明显的劣势，也可能LED所具有的可靠性以及其他特殊的因素使得传统设备无法与之抗衡。随着HB-LED市场的迅速增长，微水刀激光器的市场也有望快速提高。

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激光加工在非晶硅薄膜太阳能电池制造中的应用 时间:2010-04-17 10:28　　    李轶 武汉华工激光工程有限责任公司技术中心
        太阳能电池是利用光电转换原理将太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏特效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。在过去的5年里，太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化和产业化；太阳能电池已经在我国和一些国家大批量生产和应用；同时科研人员正在开发光电转换率更高、成本更低的太阳能电池。可以预见，太阳能电池在人们的生产、生活中很可能成为替代煤和石油的重要能源之一。


图1：非晶硅薄膜太阳能电池 图2：非晶硅薄膜太阳能电池的层叠结构






图3：非晶硅薄膜太阳能电池生产的主要设备和工艺流程






图4：将连续的膜层细分为单个电池





图5：在单个电池之间建立串联连接结构

        非晶硅薄膜太阳能电池简目前可生产的太阳能电池主要有多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池。多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池受上游晶体硅材料供应的短缺，导致越来越多的晶硅太阳能电池生产设备产量不足，不断上涨的晶硅价格也限制了晶硅太阳能电池的发展。仅以硅原材料的消耗计算，生产1兆瓦晶体硅太阳电池，需要10～12吨高纯硅，但是如果消耗同样的硅材料用以生产非晶硅薄膜太阳能电池，则产出可以超过200兆瓦。尽管非晶硅薄膜太阳能电池的转换效率（6％左右）不如晶硅太阳能电池的转换效率（15％～16％）高，但是其厚度（700nm）却要比晶硅太阳能电池（厚度为180μm）薄很多。换句话说，非晶硅薄膜太阳能电池的总效能要比晶硅太阳能电池高很多。对于同样功率的太阳电池阵列，非晶硅太阳电池比单晶硅、多晶硅电池发电要多约10%，而且非晶硅太阳电池的能源回收期仅1-1.5年。非晶硅的原料是晶硅太阳能电池生产中西门子法生产多晶硅之前的硅烷气体，通过在硅烷（SiH4）中掺杂乙硼烷（B2H6）和磷化氢（PH3）等气体，在低成本基板上（玻璃、不锈钢）低温成膜，避开了成本最高和技术难度最大的西门子法工艺，直接将硅烷气体进行玻璃镀膜，然后制作电极和封装。太阳能电池组件的成本在整个光伏系统成本中占有很高的比例，组件价格直接影响系统成本，进而影响光伏发电的成本。按目前的组件售价计算，等量的资金，购买非晶硅产品可以比晶硅产品多获得接近30%的组件功率。非晶硅太阳能电池工艺已趋于成熟、制造成本低，且不受晶硅原料瓶颈的制约，已成为太阳能电池中最成熟的产品，对洁净可再生能源的发展起到了巨大的推动作用。非晶硅薄膜太阳能电池（见图1）采用普通浮法玻璃作为载体。在玻璃上涂有透明导电膜TCO，主要成分是SnO2。光穿过透明的TCO被电池吸收，要求有较高的透过率；另一方面，TCO是导电的，可作为电池的一个电极。太阳能电池就是以TCO薄膜为衬底生长的，用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）生长的太阳能电池层也称为有效层。有效层包括两个pin串联的双结结构。与TCO薄膜连接的第一结称为顶层非晶硅层a- Si:H，能吸收短波长光子，与非晶硅层连接的第二结称为底层微晶硅层ucSi:H，能吸收长波长光子。阳光首先透过顶层玻璃和透明导电薄膜到达顶层非晶硅层，阳光中的短波长光子被顶层非晶硅层吸收，而长波长光子透过顶层非晶硅层到达底层微晶硅层、并被底层微晶硅层吸收，这种结构有较高的光电转换效率。通过磁控溅射制作的Al/Ag电极连接着有效层的背电极。最后，用防护玻璃罩密封EVA(乙烯醋酸乙烯)箔进行叠层组件，这种结构的非晶硅薄膜太阳能电池也被称为层叠电池，如图2所示。 非晶硅薄膜太阳能电池生产的主要工艺流程：生产非晶硅薄膜太阳能电池的主要设备和工艺流程如图3所示。其中pin膜的沉积是利用PECVD技术在非硅衬底上制备晶粒较小的多晶硅薄膜的一种方法。该薄膜是一种p-i-n结构，主要特点是在p层和n层之间有一层较厚的多晶硅的本征层（i层）。其制备温度很低（100～200℃）。日本科尼卡公司在 1994年提出这一方法，目前用这种方法制备的电池，试验室最高效率已达10.7％。薄膜沉积后，采用激光设备对沉积膜进行高速、精确地划刻。随着技术的发展，激光作为一个功能强大的生产性工具，已广泛应用于制造、表面处理和材料加工领域。在非晶硅薄膜太阳能组件生产里，激光设备在“划刻”过程中发挥两大作用：第一，它把连续的膜层细分为单个电池（见图4）；第二，在单个电池之间建立串联连接结构（见图5）。这需要由两个不同的系统来完成：第一步用红外激光，用于第一层TCO层的划刻，因为透明的TCO层不吸收可见光；第二步用绿激光来划刻非晶硅层；第三步用绿激光，同时处理非晶硅层和背电极。这些线条非常紧密并且精确地间隔开，之间只有几十微米的距离（<50μm），这样最大限度地减少了发电层面积的损失。在激光划线工艺中，通过调整划刻的线条数，将电池串联起来形成最佳的电压和电流。划切技术难点是要在达到1m/s的划刻速度下，划切线在超过1.3m的距离里保持笔直和均匀，并且三次划刻总宽度不超过250μm（见图6），三次划切线不能相交。



图6：划刻总宽度不超过250μm

        激光划线完成之后，之前连续的膜层被细分为单个太阳能电池并组成了串联结构，此时，太阳能电池已经能将太阳光能转化成电能了。在后面的工序里，划切完的太样能电池要经过退火、汇流、层压和测试进行封装，最终完成非晶硅薄膜太阳能的生产。在薄膜太阳能组件生产里，激光划线设备是必不可少的重要生产设备之一。华工激光新推出的激光刻膜机LDY1040 / LDG540采用先进的激光刻蚀技术，对太阳能非晶硅薄膜电池板的电极层和发电层进行刻蚀。整机采用龙门式结构，由工作台带动电池板与激光头作相对运动。 X-Y工作台采用进口直线电机与高分辨率光栅尺组成全闭环控制系统，确保运动精度。四路精密分光系统将激光能量均分成四路输出，可同时刻蚀四路电极（见图 7、图8）。



图7：华工激光的激光刻膜机可同时刻蚀四路电极



图8：刻蚀后的效果

        本项目产品可替代美国和德国在销售的同类设备。在薄膜太阳能电池制造行业中有广泛应用，如：玻璃基底上薄膜处理、非晶硅电池、铜铟镓二硒电池以及镉碲薄膜电池等领域。此设备已于2009年4月通过了科技成果鉴定。和国外设备相比较，以华工激光为代表的国产薄膜太阳能电池激光精密切割系统具有成本优势、品种优势和服务优势。通常，国产设备价格将是进口设备价格的一半左右，如果今后在核心激光器方面能进一步降低成本，客户购买成本将会降到进口设备的1/3，用户将受益更多。

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光纤激光器在硅片加工方面的应用 时间:2010-04-17 10:10　　
通常来说，硅晶圆是由金刚石锯切割好的，偶而也有用划线器和剥裂加工的，但划线器和剥裂加工具有一定的局限性，它们只能平直划线，且容易缺边。随着激光器技术的不断完善发展，越来越多的硅片加工采用激光技术，激光器在硅晶圆加工领域的主要应用有切割、划刻、打孔和打标等。目前用于硅片加工的主要激光光源为倍频YVO4绿光、紫外光等，但倍频YVO4激光器操作费时，且价格昂贵，使其应用受到了一定限制。光纤激光器凭借较高的光束质量、较宽的脉冲频率调节范围和较低的成本，使其在硅晶圆加工方面的应用日益获得飞速发展。

SPI光纤激光器简介

　　目前SPI公司的产品主要分为连续光纤激光器和脉冲光纤激光器两大类。连续光纤激光器包括25～400W系列产品，脉冲光纤激光器包括10～40W系列产品。连续光纤激光器主要用于硅片切割；脉冲光纤激光器主要用于硅片划刻、打孔和打标等。

　　G3脉冲激光器——与基于Q开关技术的光纤激光器不同的是，SPI公司的10～40W G3（第三代）脉冲激光器采用主振荡功率放大（MOPA）技术，由于其输出频率是由种子光的频率决定的，而种子激光的频率可通过电调制的方式直接控制，因此该激光器具有连续输出（当种子光的输出为连续输出时）和脉冲输出（当种子光的输出为脉冲输出时） 两种操作模式。在脉冲模式下，40W脉冲激光器重频率范围为1～500kHz，峰值功率可达20kW，单脉冲能量可达1.25mJ，脉冲宽度可达10nm，并且内置25种波形可供选择。平均功率、峰值功率、脉冲频率和脉冲宽度等参数可根据应用需求调整，从而极大地拓宽了G3激光器在硅片加工领域的应用范围，极大地提高了加工效率。

　　R4连续激光器系统——SPI公司的连续激光器包括25～200W风冷激连续光器和100～400W水冷连续激光器，最大调制频率为100kHz，输出功率稳定性为±0.5%。

激光切割晶圆

　　SPI公司最近发明了一种能获得超高切割质量的高速晶圆切割方法。用200W连续光纤激光器在200μm （0.008”）厚的多晶硅上以10m/min的速度切割，可以获得相当平滑的、没有任何裂纹的切割边缘 ，以及宽度40μm的非常平行的无裂纹切口。即使在晶圆厚度达1.2mm（0. 05”）时，仍能以超过1m/min的速度实现超高质量切割，能与现有的其他切割方法相匹敌。表1中的数据表明了光纤激光器在硅晶圆切割应用中的竞争性优势。



表1：SPI 连续激光器切割参数

　　目前，SPI正在为该加工方法申请专利。该方法可以实现优异的切割边缘质量，图1显示了用50W连续光纤激光器获得的切割质量。甚至在切割有图案的晶圆时，也能获得高质量的顶部边缘，无任何裂纹显示（见图2）。这种新的切割方法也可以像现有的金刚石割锯技术一样加工出平直的形状。




图1：50W连续激光器切割250μm 厚硅带，切割速度为2.5m/min。


图2：200W连续激光器切割有电路图的厚度为0.8mm (0.03”)的晶圆，切割速度为3.5m/min。

　　SPI的脉冲激光器也可以有效地用于硅切割或划线，用20W的光纤激光器，参数设置为65kHz的重复频率和75ns脉冲长度，可以在200μm厚的晶圆上以200mm/min的速度切割。这就产生了一个以重新固化的硅结核为特征的切割边缘 （见图3）。



图 3：20W 光纤激光器切割的样品：100 μm厚硅片，多次、有效速度250mm/min，重复频率25kHz，脉冲长度200ns。

激光硅晶圆打孔

　　SPI的脉冲激光器通过脉冲波形控制实现了很大的灵活性，能在钻孔应用中大显身手。更大的振幅意味着更大的峰值功率。波形WF0提供的更高的峰值功率和脉冲能量，能产生更大直径的孔。改变频率，峰值功率和脉冲能量随之改变，孔径也随之变化。因此微米级的不同孔径，能通过激光器的频率和脉冲特征加以改变。图4所示为20W 光纤激光器用不同的脉冲特征，在硅片上加工出的几个孔。



图 4：20W脉冲激光器参数设定：脉冲频率500 kHz、波形WF5 (上图)；脉冲频率25kHz、波形WF0 (下图)。左图孔径为25μm，右图孔径为50μm。

　　从图4中可以看出，激光钻孔可以产生宽范围的孔径，这也显示了SPI 20W脉冲激光器的灵活性。采用163mm 焦距和8mm的输入光束直径，可以获得很好的加工效果。

　　在钻孔过程中，材料被清除出孔，而碎屑留在表面。但是，碎屑倾向于低粘性，并且可用超声波来清除。超声波清洗的好处在于它是在水中进行的，这要比起传统的用酸清洗要温和得多。

　　有时也会用到盲孔。这种要求实现一个平滑的内部轮廓。图5是用20W脉冲激光器在硅片上钻出的一个盲孔。


图5：用20W脉冲激光器在硅片上打出的盲孔。

激光硅晶圆划线

　　20W HS 脉冲光纤激光器可以用来标刻硅。划线应用的要求包括窄线、低HAZ（热影响区）、最小化表面碎屑和无锯痕。在低重复频率、高脉冲能量时，会产生很深的划痕，但HAZ更高，碎屑更多。在高重复频率、低脉冲能量时，可以更好地控制输入热量，相应地减少了HAZ和碎屑的影响。尽管这时划线不够深，但可以经过多次脉冲保证所需的深度。图6显示的是在不同速度下（mm/s）的划线情况，使用的是焦距163mm、频率25kHz、WF0和输入光束直径6.5mm的20W激光器。



图6：用20W脉冲激光器在150mm/s、175mm/s和200mm/s的不同速度下进行硅划线。

图7显示了用25kHz、WF0和速度500mm/s的激光器在硅上划线。划痕已经被超声波清理过。

图7：用20W脉冲激光器在硅片上刻槽，激光参数设定：速度500mm/s，脉冲频率25kHz，波形WF0 。刻槽宽度约为35μm。

激光晶圆打标

　　20W HS也能用于硅打标。用低能量脉冲可以获得平滑甚至低蒸发产生融化的标记。图8显示了用20W、375kHz的激光器打标的优异效果。

图8：用20W脉冲激光器在375kHz脉冲频率下打标所实现的良好效果。

　　从上面的应用实例可以看出，通过对同一台激光器进行不同设置，根据材料的特点，选择不同的波形、脉冲频率等参数，可分步骤地对材料进行精细加工，从而得到最佳加工效果。

　　SPI脉冲激光器的最大特点是用户可对激光输出的波形、脉冲宽度、脉冲频率、单脉冲能量，以及平均输出功率等参数进行选择，从而针对不同材料选择一组最佳参数组合，以达到最佳加工效果。(编辑：wander)

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汽车制造商越来越依赖激光技术 时间:2010-04-15 14:48　　汽车制造商越来越依赖于激光技术来进行高强度钢的加工处理。无论是用于焊接、切割或是表面处理，激光加工的经济优势均得到进一步体现。
      
　　高强度钢在汽车工业中得到越来越广泛的应用，这使得汽车的制造成本进一步降低。其原因在于，高强度钢的使用降低了汽车装配环节中的零部件的数量，因此降低了生产成本，减轻了整车重量，最终使得汽车的燃油消耗得以降低。
激光堆焊应用——表面耐磨处理

　　新型钢材的使用并非一帆风顺，没有任何障碍。为了获得高强度或超高强度性能，通常在成型期间对汽车零部件进行压力硬化处理。奥地利格拉茨理工大学的模具与成型研究所进行的“Cool Tool”项目正是进行了这方面的研究。这套方案包含了一套对压力硬化过程进行低温回火的模具加工系统，这个系统利用经过改进的技术，可以更加经济地对硼化合金钢进行压力硬化处理。冷却通道的几何形状就像网络一样布满于模具内部，从而优化了冷却与加热能力，缩短了加工周期。

　　模具通常采用球墨铸铁材料制成，其成本很低，而且便于进行二次加工，但是存在表面强度低、耐磨性差等问题，所以有必要在承受高载荷区域覆上一层高硬度材料，激光粉末堆焊就可完成这个操作。事实证明，激光粉末堆焊是一种很好的完成此种工艺的方法。通快激光系统公司也进行了此种工艺的研究，并且开发出了金属粉末直接沉积设备(Direct Metal Deposition，DMD)。

　　在这种工艺中，金属粉末以与激光光束同轴的方向被送入工件表面激光熔池中，而不必对工件进行预热。金属粉末与基体材料一起形成了高强度的耐磨冶金混合物。与传统的烧结方法相比，激光粉末沉积有着无可比拟的优势：热输入量小，硬度增加而且表面裂纹减少；涂层内部硬度有限分布，摩擦系数好；基体材料变形微乎其微，残余应力在成型中不会导致裂纹。而且激光粉末沉积完全可以用于自动化生产。

三维激光切割——无可替代的方法

　　切边是对高强度钢的另一项挑战。三维激光器切割适用于成型钣金件的切边，特别是对于强度高达1500 MPa的钢板，因为没有其他的加工方法可以替代。在这种情况下，用户就没有必要对昂贵的冲压设备和剪裁设备进行投资。因为在加工这些高硬度的材料时，传统设备的冲模或者刀具的使用寿命会大大缩短，而激光切割就不必考虑这些问题，还具有安装时间短、可灵活更换产品或样品生产等优点。

　　通快的三维激光产品TruLaserCell已应用于大众帕萨特B侧围的切割，当然包括切边。B侧围由高强度钢热成型而成，其硬度很高而且要承受很大的应力。高强度钢所制的B侧围增加了耐冲撞力，提高了汽车的安全性。这也是尽管高强度钢的成本较高，可是汽车制造商还是愿意使用的原因。
　　
激光焊接——效率、柔性、经济

　　激光既可进行高强度钢的切割，也可用于焊接。激光焊接效率更高，更加经济，而且焊接质量得到很大提升。但激光焊接对精度要求更高，而且激光器的投资成本相对而言也比较高.

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激光焊接技术在航天产品中的应用 时间:2010-04-15 14:45　　　作为高能量密度束流的一种新型光源和热源，激光广泛应用于材料加工领域，近十几年来得到了迅速发展。科技进步和市场需求使各种新型工业用激光器的光束质量不断提高，输出功率不断增加，设备成本逐渐降低，推动了激光材料加工，特别是激光焊接技术的发展。
　　目前，激光焊接技术几乎已涉及各个工业领域。在航天业，尤其是武器装备和航天飞行器结构制造中，激光焊接方法能够显著降低成本、提高生产效率、减轻武器和飞行器的重量，成为传统焊接技术的有效补充，并显示出某些独特的优势。

　　激光焊接的特点

　　作为材料加工热源，激光束的突出优点是普通光源所无法比拟的。与传统的焊接方法相比，激光焊接具有以下特点：

（1）光束能量密度高，焊点极小，光束无惰性，因此加热和冷却速度极快，热影响区和热变形极小，可避免热损伤。适用于焊接热敏元件、弹性元件和高精度零件。

（2）可通过反射镜（棱镜）或光纤改变光路，可达性好，可在其他焊接方法难以接近的工件任意部位进行焊接，能透过透明体进行焊接。




（3）焊接时工件不受接触力；不用电极，可焊接绝缘材料；铁磁性材料焊接后不充磁。

（4）具有熔池净化效应，能净化焊缝金属。在焊接时，由于激光的作用，焊点的金属熔化并有一部分汽化。由于杂质吸收光能的效率高，所以杂质首先被汽化逐出，从而使焊缝中的杂质含量减少。

（5）易于与电弧或电阻等其他热源进行复合热源焊接。

　　此外，激光焊接还具有低夹具费用、高可控性、易实现自动化等优点。激光焊接没有电子束焊接那样产生X射线的危险，不受电磁场干扰，在部分领域可以代替同是高能束的真空电子束焊接。随着航天新材料、新结构的不断涌现，激光焊接的应用将越来越重要。

　　激光焊接在航天产品中的应用

　　武器装备和航天飞行器的批量化投产及产品技术指标的不断提高对产品结构性能、生产工艺和加工效率提出了更高的要求。而激光焊接技术在高质高效的加工领域所体现的优异性能使得该焊接技术成为解决某些技术难题的有效工艺手段之一。




　　1 热敏材料压环的脉冲激光点焊

　　阀芯的热敏材料采用0.5mm宽的压环紧固，压配合后进行点焊，熔深要求大于1mm。电阻点焊在如此窄的范围内不可能达到1mm熔深，而电子束焊接的起、收束流有热惯性，焊接过程对热敏材料有影响。采用脉冲激光点焊时，光束无惰性、深宽比大，满足要求。

　　2 铁磁材料上抗裂填料点焊

　　燃烧室外壁在电子束焊接前必须填加抗裂合金才能有效防止焊接裂纹的产生。电子束焊接过程中不能有磁性干扰，若被焊材料是铁磁性材料，采用电阻点焊抗裂合金时，焊枪与工件形成电流回路，使被焊材料具有很强的磁场，严重干扰电子束焊接。而激光点焊为非接触无电极，焊点纯净，质量高，因此采用激光点焊有利于进行后续电子束焊接。

　　3 钛合金飞行舵翼激光焊

　　飞行舵翼是典型的轻质化、高刚度的T形接头复杂型面钛合金结构件，一般由舵芯和蒙皮组成，以钛合金材料为主，外型面为空间曲线型面，焊接要求连接强度高，焊后外形规整。对于飞行舵翼焊接来说，关键在于焊点熔池保护和焊缝轨迹的精确控制（包括焊缝盲焊对中和焊缝顺序控制），因此具有柔性、能量密度高且易于控制的激光焊接就成为优选工艺。舵翼焊接过程采用计算机编程，以实现焊接轨迹和激光焊枪姿态的精密调整，并实现焊接过程与局部保护等工艺技术的协调运动控制，保证焊接质量。




　　4 燃料贮箱加强筋条激光焊代铆

　　火箭铝合金燃料贮箱筋条与盖板的连接主要采用铆接方式，导致结构件重量增加，而且铆接部位容易腐蚀，工作量大。若采用激光焊接方法连接，则具有较高的连接强度和焊缝质量，焊接过程能量集中且易于精确控制，焊后扭曲变形小。用激光焊接技术取代传统的铆接可以改变结构设计，大大减轻构件重量，还可以提高接头强度、耐腐蚀性及生产效率，降低制造成本。

　　结束语

　　激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术、机械制造技术及产品设计为一体的系统工程，其应用过程中需将机理研究、焊接工艺、结构设计、设备制造有机结合起来，发挥整体功能。随着航天制造业的发展，激光焊以其高能量密度、深穿透、高精度和强适应性等优点，在航天产品生产中充分发挥了先进、快速和灵活的加工特点，使产品重量明显减轻，焊接质量显著提高。21世纪激光焊接技术在航天材料连接领域必将发挥愈来愈重要的作用。

st小牛

最佳科普猫#*d1*#
劳模选手#*d1*#

苏北人

激光蚀刻超级毛细新技术为液冷计算机研发扫清障碍 时间:2010-04-08 15:17　　你对吸入计算机进气格栅中的灰尘是否已经厌烦透顶？一项名为超级毛细的新技术最终将帮助科学家开发出液冷计算机。专家表示，这种方法能够为冷却计算机硬件提供一种更佳的方式，同时为新一代高能微处理器的使用扫清最大的障碍。不仅如此，它还会为微型流体传感器带来好处。

　　热量是电子器件的敌人。它会烘烤精密的电子元件直到它们变得易碎且故障频发。一台计算机的芯片性能越高，它产生的热量也就越多。迄今为止，冷却计算机硬件的唯一手段便是使用风扇。但是这项技术自身又会产生一些问题，包括灰尘的堆积会堵塞通风口，以至于使计算机彻底垮掉。

　　因此美国纽约州罗切斯特大学的光物理学家Chunlei Guo和Anatoliy Vorobyev与之前的其他科学家一样，试图搞清能否用水或其他液体冷却硅芯片。其中的一项挑战是芯片通常都是垂直安装在一台计算机的内部，因此必须要让冷却液能够向上流动。1年前，研究人员通过利用极快的、千万亿分之一秒的高能激光脉冲在金属表面蚀刻，从而实现了一种所谓的超级毛细效应——即一种材料的纹理能够迫使水向上流动。他们进而决定在硅芯片上尝试相同的技术。




　　结果显示，约两厘米长、100微米宽的凹槽使普通的芯片完全亲水。研究人员在最新一期的《光学快报》上报告了这一研究成果。这些凹槽吸引着水分子，并且通过毛细作用使它们真的可以无视重力的存在。

　　Guo补充说，他和Vorobyev还用丙酮和甲醇进行了实验，并取得了类似的结果。他说，这很棒，因为这项技术很可能用在一些闭环系统中，例如，在一部装有蒸发器、冷凝器的传统空调中，可以让液体流过有凹槽的炙热表面。一旦这样，便需要一种能够迅速蒸发的挥发性冷却液。

　　物理学家、希腊伊拉克利翁电子结构与激光研究所所长Costas Fotakis指出，这项研究为液冷计算机的开发“树立了一个基准”，同时为由超速激光制成的新材料的应用铺平了道路。他说，这项技术将为微型计算机与传感器阵列结合所产生的“基于硅的芯片上的实验室的应用带来令人激动的发展”。

　　美国普尔曼市华盛顿州立大学的材料物理学家J. Thomas Dickinson对此表示赞同，认为经由微通道流动的液体“对于大量的微流体应用确实很重要”。他说，难题在于要筛选出这项技术中的许多变量，例如形状、深度以及通道的数量、液滴的大小。Dickinson表示：“很显然，这意味着还有一些非常有趣的实验。”

苏北人

激光蚀刻超级毛细新技术为液冷计算机研发扫清障碍 时间:2010-04-08 15:17　　你对吸入计算机进气格栅中的灰尘是否已经厌烦透顶？一项名为超级毛细的新技术最终将帮助科学家开发出液冷计算机。专家表示，这种方法能够为冷却计算机硬件提供一种更佳的方式，同时为新一代高能微处理器的使用扫清最大的障碍。不仅如此，它还会为微型流体传感器带来好处。
激光蚀刻超级毛细新技术为液冷计算机研发扫清障碍 时间:2010-04-08 15:17来源:互联网点击: 次
　　你对吸入计算机进气格栅中的灰尘是否已经厌烦透顶？一项名为超级毛细的新技术最终将帮助科学家开发出液冷计算机。专家表示，这种方法能够为冷却计算机硬件提供一种更佳的方式，同时为新一代高能微处理器的使用扫清最大的障碍。不仅如此，它还会为微型流体传感器带来好处。

　　热量是电子器件的敌人。它会烘烤精密的电子元件直到它们变得易碎且故障频发。一台计算机的芯片性能越高，它产生的热量也就越多。迄今为止，冷却计算机硬件的唯一手段便是使用风扇。但是这项技术自身又会产生一些问题，包括灰尘的堆积会堵塞通风口，以至于使计算机彻底垮掉。

　　因此美国纽约州罗切斯特大学的光物理学家Chunlei Guo和Anatoliy Vorobyev与之前的其他科学家一样，试图搞清能否用水或其他液体冷却硅芯片。其中的一项挑战是芯片通常都是垂直安装在一台计算机的内部，因此必须要让冷却液能够向上流动。1年前，研究人员通过利用极快的、千万亿分之一秒的高能激光脉冲在金属表面蚀刻，从而实现了一种所谓的超级毛细效应——即一种材料的纹理能够迫使水向上流动。他们进而决定在硅芯片上尝试相同的技术。




　　结果显示，约两厘米长、100微米宽的凹槽使普通的芯片完全亲水。研究人员在最新一期的《光学快报》上报告了这一研究成果。这些凹槽吸引着水分子，并且通过毛细作用使它们真的可以无视重力的存在。

　　Guo补充说，他和Vorobyev还用丙酮和甲醇进行了实验，并取得了类似的结果。他说，这很棒，因为这项技术很可能用在一些闭环系统中，例如，在一部装有蒸发器、冷凝器的传统空调中，可以让液体流过有凹槽的炙热表面。一旦这样，便需要一种能够迅速蒸发的挥发性冷却液。

　　物理学家、希腊伊拉克利翁电子结构与激光研究所所长Costas Fotakis指出，这项研究为液冷计算机的开发“树立了一个基准”，同时为由超速激光制成的新材料的应用铺平了道路。他说，这项技术将为微型计算机与传感器阵列结合所产生的“基于硅的芯片上的实验室的应用带来令人激动的发展”。

　　美国普尔曼市华盛顿州立大学的材料物理学家J. Thomas Dickinson对此表示赞同，认为经由微通道流动的液体“对于大量的微流体应用确实很重要”。他说，难题在于要筛选出这项技术中的许多变量，例如形状、深度以及通道的数量、液滴的大小。Dickinson表示：“很显然，这意味着还有一些非常有趣的实验。”

苏北人

激光蚀刻超级毛细新技术为液冷计算机研发扫清障碍 时间:2010-04-08 15:17　　你对吸入计算机进气格栅中的灰尘是否已经厌烦透顶？一项名为超级毛细的新技术最终将帮助科学家开发出液冷计算机。专家表示，这种方法能够为冷却计算机硬件提供一种更佳的方式，同时为新一代高能微处理器的使用扫清最大的障碍。不仅如此，它还会为微型流体传感器带来好处。

苏北人

都在各行各业开始应用了,还科普啊?????????你可以回炉深造乐!!!!!!!!!!

苏北人

我在普及激光知识,让分析师们看看.

苏北人

最吸引人的激光新闻时间:2010-04-08 14:50　　
北京时间5月23日消息，据美国《连线》杂志16日报道，眼下，激光已成为《连线》网站最令网民着迷的话题之一。为了庆祝它拿到这一头衔同时也回报网民的厚爱，《连线》专门挑选了近期刊登在他们网站上的一些最有趣同时也最吸引人的激光新闻。　　1. 德州打造世界最强激光

美国德克萨斯州大学的科学家研制出世界上功率最强大的可操作激光，这种激光每万亿分之一秒产生的能量是美国所有发电厂发电量的2000倍，输出功率超过1 皮瓦——相当于10的15次方瓦。激光的输出功率由激光脉冲的能量(单位为焦耳)和持续时间(单位为秒)决定。为了获得更高的输出功率，你可以提高脉冲能量或者将同等能量置于持续时间更短的脉冲，当然了，你也可以采取“双管齐下”的方式。但问题是，提高能量意味着更难于获得短脉冲。为了解决这个问题，科学家需要在一个1500平方英尺的净室内操作一套颇有点“杀鸡用牛刀”的装置。

　　实际上，世界上威力最大的激光最初就像一个软弱无力的病人，我们可以将它的最初状态形象地称之为“种子激光”。种子激光只能产生1毫微焦耳能量，持续时间也不过数百飞秒(１飞秒只有１秒的一千万亿分之一，即1e−15秒)。为了实现“自我提高”，它必须穿过一系列的放大器、压缩机和延伸器，在此之后，科学家才能利用它“重建”太阳内部结构，持续时间为一万亿分之一秒。
2. 激光束音乐系统
激光束音乐系统

　　如果《王牌大间谍》中的邪恶博士更希望在音乐领域有所建树，并以此名垂青史，他可能需要类似beamz这样的设备。所谓的beamz是一套通过USB接口连接电脑的激光音乐演奏系统，具有6个激光发射装置。你可以通过打断激光束来演奏各种不同的音乐。整个界面操作简单，可以任意选取自带的30首不同风格的音乐进行演奏，包括爵士、民谣、hip-hop、以及重金属等。


3. 激光蚀刻QR代码——为小设备打造数字涂鸦
激光蚀刻QR代码——为小设备打造数字涂鸦

　　忘掉商标贴纸吧，你需要的是一些更为持久的东西——激光蚀刻。在激光的帮助下，詹森·费尔德斯(Jason Fields)得以将QR代码蚀刻在一些小设备上，比如说苹果的iPhone手机。不幸的是，绝大多数QR码阅读器个头很小，可能无法读取费尔德斯的杰作。除此之外，激光蚀刻打造的灰色图案也没有强烈的明暗差别，因此不利于读取。但费尔德斯却是一个坚持不懈的家伙，他已经将激光蚀刻QR代码“挤”入电子邮件签名文件、邮政地址、博客和Twitter网站的链接。


4. 丰田货车摇变地图器
丰田货车摇变地图器

　　图片中的丰田货车可不是一个简单的家伙，它实际上是由Tele Atlas打造的一个地图器，装有价值数万美元的摄像机、激光探测器和全球定位设备。背部的激光传感器(带有SICK标志的装置)用于确定高架桥和建筑物的高速，帮助驾驶者找到一条净空高度最高的路线


5. 工作中的超短脉冲激光
工作中的超短脉冲激光

　　位于加州帕塔鲁玛的创业公司Raydiance研制了一种激光，自称能够净切割你所能想到的任何材料，包括人的皮肤和玻璃在内，整个过程不会释放任何热量或者破坏材料表面。如果再过几秒钟，图片中的载玻片就要被Raydiance超短脉冲激光融化了。


6.“统一”多条激光束
“统一”多条激光束

　　洛克希德·马丁公司又获得一项新专利，他们将多条激光束聚合在一起，形成一条能量更高的激光束。从理论上说，这种激光束能够帮助实现激光武器所需的输出功率。这项专利略叙了一种将多条激光束聚合在一起的方式，整个过程无需在激光束中插入光学元件。


7. 激光技术的一项巨大突破
激光技术的一项巨大突破

　　这张照片是在澳大利亚国立大学的激光物理学中心拍摄的，博士生埃利奥特·法拉瓦尔(Elliot Fraval，左侧)和杰凡·隆德尔(Jevon Longdel)博士正在实验室对激光进行科学测量。


8.海军打造武器级自由电子激光器
海军打造武器级自由电子激光器

　　几十年来，科学家一直致力于打造一种可以充当武器的激光，这种武器有用不完的子弹，调整后可在空中打开一条通路。为达此目的，他们必须锁定正确的激光波长。但绝大多数时候，科学家研制的激光能量仅相当于一个电灯泡。2004年，托马斯·杰斐逊国家加速器实验室研究人员最终实现了这一梦想，他们成功组装了一种自由电子激光器，功率可达到1万瓦特。

　　现在，海军已开始设计和制造一种新的自由电子激光器，功率可达到10万瓦特，你可以形象地将其称之为“光枪”。10万瓦特的功率听起来已经相当大了，但如果充当武器，这已经是最低要求了。在研制与其它武器威力相当的能量武器道路上，自由电子激光器可以充当一个跳板，但前提是，“光枪”研究人员必须能够做到这一点。


9. 激光可不是好玩的，别太愚蠢
激光可不是好玩的，别太愚蠢



　　激光可以做从核聚变到阴道修复的任何事情。在自家的地下室，你完全可以利用廉价的激光器过一把焊锅匠的瘾。虽然这种行为并不违反法律规定，但有一点必须牢记，激光可不是那么好玩的，一不小心就可能酿成大祸。如果你是一个鲁莽之极的家伙，激光可能让你变成残废甚至要了你的小命。


10. 激光制导锯——很酷的工具还是新奇的玩具？
激光制导锯

　　激光制导锯的切割能力绝对无法与激光剑相提并论，更不用说真正的激光切割机了，但你仍可以得到希望的直线，至少从理论上是这样的。激光制导锯的售价仅为20美元，所谓便宜无好货，如此价格似乎就是在暗示，它无法胜任自己的工作。用过这种便宜货的人想必都知道，锯齿总是会变得东扭西歪的。虽然激光制导锯不用电池且操作方便，但我们还是建议，最好不用这个怪异的家伙，一根普通的冰棒棍足以让你完成“走直线”的任务。


11. 80美元自制激光秀——无用但可怕
80美元自制激光秀




　　还有什么能比绿色激光更酷、更炫的呢？从图片上看，绿色激光在墙壁上勾勒出半随机移动的呼吸测量仪图案。在Instructables.com上，多伦多硬件黑客阿图尔·帕特罗沃斯基(Artur Petrovskyy)成为焦点人物，他为网友提供一种新的入门指导，告诉他们如何仅用80美元便能打造出属于穷人的激光秀。

苏北人

最吸引人的激光新闻时间:2010-04-08 14:50
　　
北京时间5月23日消息，据美国《连线》杂志16日报道，眼下，激光已成为《连线》网站最令网民着迷的话题之一。为了庆祝它拿到这一头衔同时也回报网民的厚爱，《连线》专门挑选了近期刊登在他们网站上的一些最有趣同时也最吸引人的激光新闻。　　1. 德州打造世界最强激光

苏北人

美国德克萨斯州大学的科学家研制出世界上功率最强大的可操作激光，这种激光每万亿分之一秒产生的能量是美国所有发电厂发电量的2000倍，输出功率超过1 皮瓦——相当于10的15次方瓦。激光的输出功率由激光脉冲的能量(单位为焦耳)和持续时间(单位为秒)决定。为了获得更高的输出功率，你可以提高脉冲能量或者将同等能量置于持续时间更短的脉冲，当然了，你也可以采取“双管齐下”的方式。但问题是，提高能量意味着更难于获得短脉冲。为了解决这个问题，科学家需要在一个1500平方英尺的净室内操作一套颇有点“杀鸡用牛刀”的装置。

　　实际上，世界上威力最大的激光最初就像一个软弱无力的病人，我们可以将它的最初状态形象地称之为“种子激光”。种子激光只能产生1毫微焦耳能量，持续时间也不过数百飞秒(１飞秒只有１秒的一千万亿分之一，即1e−15秒)。为了实现“自我提高”，它必须穿过一系列的放大器、压缩机和延伸器，在此之后，科学家才能利用它“重建”太阳内部结构，持续时间为一万亿分之一秒。

苏北人

2. 激光束音乐系统
激光束音乐系统

　　如果《王牌大间谍》中的邪恶博士更希望在音乐领域有所建树，并以此名垂青史，他可能需要类似beamz这样的设备。所谓的beamz是一套通过USB接口连接电脑的激光音乐演奏系统，具有6个激光发射装置。你可以通过打断激光束来演奏各种不同的音乐。整个界面操作简单，可以任意选取自带的30首不同风格的音乐进行演奏，包括爵士、民谣、hip-hop、以及重金属等。

苏北人

3. 激光蚀刻QR代码——为小设备打造数字涂鸦
激光蚀刻QR代码——为小设备打造数字涂鸦

　　忘掉商标贴纸吧，你需要的是一些更为持久的东西——激光蚀刻。在激光的帮助下，詹森·费尔德斯(Jason Fields)得以将QR代码蚀刻在一些小设备上，比如说苹果的iPhone手机。不幸的是，绝大多数QR码阅读器个头很小，可能无法读取费尔德斯的杰作。除此之外，激光蚀刻打造的灰色图案也没有强烈的明暗差别，因此不利于读取。但费尔德斯却是一个坚持不懈的家伙，他已经将激光蚀刻QR代码“挤”入电子邮件签名文件、邮政地址、博客和Twitter网站的链接。

苏北人

4. 丰田货车摇变地图器
丰田货车摇变地图器

　　图片中的丰田货车可不是一个简单的家伙，它实际上是由Tele Atlas打造的一个地图器，装有价值数万美元的摄像机、激光探测器和全球定位设备。背部的激光传感器(带有SICK标志的装置)用于确定高架桥和建筑物的高速，帮助驾驶者找到一条净空高度最高的路线

st小牛

太长了。。。。。。

苏北人

5. 工作中的超短脉冲激光
工作中的超短脉冲激光

　　位于加州帕塔鲁玛的创业公司Raydiance研制了一种激光，自称能够净切割你所能想到的任何材料，包括人的皮肤和玻璃在内，整个过程不会释放任何热量或者破坏材料表面。如果再过几秒钟，图片中的载玻片就要被Raydiance超短脉冲激光融化了。

苏北人

6.“统一”多条激光束
“统一”多条激光束

　　洛克希德·马丁公司又获得一项新专利，他们将多条激光束聚合在一起，形成一条能量更高的激光束。从理论上说，这种激光束能够帮助实现激光武器所需的输出功率。这项专利略叙了一种将多条激光束聚合在一起的方式，整个过程无需在激光束中插入光学元件。