激光答案8选5,不要按顺序

文华学院材料激光制造技术开卷试题

1． 在He- Ne，CO2激光器中，充以He,Ne气的作用是什么？
在He-Ne激光器中充以He 气主要起提高Ne原子泵浦速率的辅助作用 在CO2激光器中充
以Ne气的作用有两个 1是可加 速CO2分子在(010)能级的热弛豫速率有利于激光下能级上
的粒子数抽空,2可利用He气导热系 数大的特点,实现有效地传热(充入N2的作用是提高CO2
分子的泵浦速率,为CO2激光器高效运转 提供可靠的保证)
2． 激光器的激励方式有哪些？固体，气体激光器为什么采取各自不同的激励方式？
直流辉光放电激励 DC, 电子束激励 EB, 射频激励. RF按激励方式不同,分为光激励激光器、
电激励激光器、 热激励激光器、化学激励激光器及核激励激光器等。

固体：其激活粒子是部分的取代机制的某些阳离子。
气体：利用气体原子分子或离子能级进行工作
3． 激光切割有哪些机理，各适用于切割什么材料？
光纤激光器
光纤激光器光束质量适用于精细切割。材料包括金属，陶瓷，和硅这样的半导体 切割速度达
到10mmin，。由于采用高频调节并且激光响应速度快，精细切割时的速度快，精确度高 ，
可重复性好。

脉冲ND:YAG激光器
脉冲YAG激光器用于中 等厚度或很厚的材料切割。高功率的脉冲JK激光器的切口宽度可
低至100?m，切割厚度大于25m m。脉冲YAG激光器能够进行高精度切割，因为这些激光
器具有高峰值功率和低平均功率，能有效地使 材料气化，并且使发热量小。厚度低于1mm
的材料切割精度可高达10?m，更厚的材料切割精度也可 以到25?m。

连续波（CW）ND:YAG激光器？
连续激光器与超级模 式连续JK激光器切口宽度范围为250-300?m，能高速切割厚达10mm
的金属。用这样低峰值 功率的激光器进行切割，切割速度取决于平均功率。因为这样的激光
器不受脉冲之间重叠的限制，在切割 相对较薄的材料它的速度更快。


4．试述激光的特点和缺点。
四性:单色性,相干性,方向性和高亮度 。缺点:
运转效率较低
存在热透镜效应，光束质量相对较差，平均功率有限；
激光器价格较昂贵

5．试述激光深熔焊的过程以及激光深熔焊的优缺点。
当激光功率密度达到10
6< br>—10
7
W／cm
2
时，功率输入远大于热传导、对流及辐射散热的速 率，
材料表面发生汽化而形成匙孔，孔内金属蒸汽压力与四周液体的静压力和表面张力形成动态
平衡，激光可以通过孔中直射到孔底。匙孔的作用和黑体一样，能将射入的激光能量完全吸
收，激光停止 后四周的熔化金属迅速将小孔填满而成焊缝

激光深熔焊主要有下列优点：

(1) 激光束可以聚焦到很高的功率密度。
(2) 激光没有惯性，可以迅速开始与停止。
(3) 可以达到很高的焊缝深度比(12：1)从 而使焊件的热变形很小.
(4) 可以进行精确的焊接。
(5) 可以焊接很难焊的材料(如：钛，石英 等)。
(6) 焊接在空气中进行，不需要真空，不产生X射线(与真空电子束焊相比)。
(7) 可以不用焊条或填充材料。
(8) 焊接无须刚性夹紧。
(9) 可以得到无杂质无污染的焊缝。
(10) 热影响区较小。
(11) 可以高速度焊接复杂工件，易于控制和自动化。
激光深熔焊的缺点
（1) 焊接深度有限。
（2) 工件装配要求高。
（3) 激光系统一次性投资较高
6．试述激光弯曲成型的机理以及使用的范围。
温度梯度机理
在材料上引入很陡的 温度梯度导致厚度上的不同热膨胀。平板的初始弯曲是与加热的表面方
向相反的。随着加热的连续进行， 金属板就开始朝着与初始弯曲方向相反的方向进行。材料
的机械性能随着温度的增加而减少。一旦热应力 达到依赖于温度的屈服应力，那末产生的热
膨胀都会转变成塑性压缩。冷却时材料的上表面由于加热时被 压缩而要缩短从而金属板朝着
激光束的方向弯曲。在冷却期间屈服应力和弹性模量回复到较高的水平，几 乎再不产生塑变。
压曲机理
通常在压曲机理(BM)的情况下，激光束直径比板厚要大， 使用的激光参数在Z轴上不产生温
度梯度。这就导致了大量的热弹性应变，引起材料的局部失稳，继而产 生弹塑性弯曲。这机
理用于外平面弯曲，同时又伴随着平面内的收缩。弯曲方向或朝Z轴的正向或反向， 受很多
因素的影响，包括板材的予弯方向，原始残余应力，以及板材中存在的弹性应力的方向。
镦粗机理
主要用于型材的成形，采用的工艺参数与压曲机理相同，光斑尺寸较大，沿板厚 方向不产生
温度梯度，受热区域的膨胀受到周围区域的限制产生压缩塑性变形，冷却后，收缩而缩短。

7．气体激光器实现光放大及粒子数反转的条件是什么？
首先粒子数反转状态的内 部条件是,激光物质必须具有丰富的泵浦吸收带和寿命较长的亚稳
态激光上能级;外部条件则是要求泵浦 速率大于激光上能级向下自发跃迁的速率。
8. 简述谐振腔的组成和作用。
激光器有两个反射镜，它们构成一个光学谐振腔谐振腔的作用
光反馈的作用；
提高输出激光的方向性 ；
选频作用；