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，使其發生受激輻射而產生的一種特殊的光。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（發散角小），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象無處不在，人們對于光的認識經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展。

2激光技術的發展

光作為現代信息傳輸的載體，其在近代科學領域發揮了很大的作用。諾貝爾物理獎也肯定光學的近代發展。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年發表了一篇題為《光頻率介質纖維表面波導》的論文，開創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，其技術的發展及其應用，都依賴于激光技術的進步。隨著光學的發展，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，光學已經深入到醫學、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，要在頭發絲粗的零件上做一個齒輪，頭發絲只有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，每家互聯網的接入都是由光纖傳輸的，所以現在可以和世界各個地方聯系。光纖作為光的載體，它的應用發展都要依賴于激光，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鋪遍全球，成為互聯網、全球通信網絡的基石；光纖在醫學上也獲得了廣泛的應用，諸如胃鏡等內窺鏡可以讓醫生看見患者體內的情況；光纖傳感技術與系統還在工業上獲得大量應用，在各類生產制造和機械加工等方面大顯身手。

隨著數字化技術日益成熟，代表處動地接技術的數字焊機、數字化控制技術業已穩步進入市場。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。我國焊接產業逐步走向“高效、自動化、智能化”。我國的焊接自動化率還不足30%，同發達工業國家的80%差距甚遠。從20世紀未國家逐漸在各個行業推廣自動焊的基礎焊接方式——氣體保護焊，來取代傳統的手工電弧焊，已初見成效。可以預計在未來，國內自動化焊接技術將以前所未有的速度發展。

高效、自動化焊接技術的現狀

20世紀90年代，我國焊接界把實現焊接過程的機械化、自動化作為戰略目標，已經在職各行業的科技發展中付諸實施，在發展焊接生產自動化，研究和開發焊接生產線及柔性制造技術，發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展，推動了焊接自動化技術的發展。特別是數控技術、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展。

1）焊接過程控制系統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、神經網絡控制，以及專家系統的研究。

（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，以實現焊接的精確化和柔性化。用微電子技術改造傳統焊接工藝裝備，是提高焊接自動化水平淡的根本途徑。將數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的結合，實現自動路徑規劃、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，使人和自動系統和諧統一，是集成系統的不可低估的因素。

（4）提高焊接電源的可靠性、質量穩定性和控制，以及優良的動感性，也是我們著重研究的課題。開發研制具有調節電弧運動、送絲和焊槍姿態，能探測焊縫坡開頭、溫度場、熔池狀態、熔透情況，適時提供焊接規范參數的高性能焊機，并應積極開發焊接過程的計算機模擬技術。使焊接技術由“技藝”向“科學”演變輥實現焊接自動化的一個重要方面。本世紀頭十年，將是焊接行業飛速發展的有利時期。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。