激光
關(guān)注創(chuàng)建者：小白一枚 創(chuàng)建時間：2016-11-23
激光的視頻教程
ANSYS高斯脈沖激光光源溫度場模擬APDL
激光照射上層板材，由寬度方向的中點進入，沿長度方向直線掃描一道，到另一邊中點結(jié)束 激光為普通高斯光源，形式為脈沖激光，如圖3，其中激光頻率=1/TCycle, 占空比=TPulse/TCycle? 在模擬的過程中要實現(xiàn)激光功率，掃描速度，激光頻率和占空比的可變。求得上層板材中心位置溫度隨時間的變化曲線 1. 溫度場只考慮傳熱，不考慮對流以及輻射，環(huán)境溫度為室溫25攝氏度。 2.
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3D打印仿真分析（Python實現(xiàn)多個step、生死單元，適用于焊接仿真、激光同軸送粉、激光熔覆）
ABAQUS 3D打印仿真分析 涉及3D打印基板、打印件建模，Python實現(xiàn)多個分析步step設(shè)置，Python實現(xiàn)生死單元設(shè)置，DFLUX熱源子程序設(shè)置 適用于激光同軸送粉、激光熔覆、激光近凈成形LENS、焊接仿真
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激光焊接在有限元分析中的實現(xiàn)
1.焊接工藝的發(fā)展 ? 2.焊接有限元仿真技術(shù)的現(xiàn)狀 ? 3.激光焊仿真研究 ? 4.marc中激光焊的實現(xiàn) ? 5.abaqus中激光焊的實現(xiàn)
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激光的實例教程
大家對激光加工并不陌生，但你對經(jīng)常能聽到的納秒激光、皮秒激光、飛秒激光等，你是否能分得清呢？
▌ 我們先來搞清楚時間單位換算
1ms (毫秒)=0.001秒=10-3秒
1μs (微秒)=0.000001=10-6秒
1ns (納秒)=0.0000000001秒=10-9秒
1ps (皮秒)=0.0000000000001秒=10-12秒
1fs (飛秒)=0.000000000000001秒=10-15秒
搞清楚了時間單位，我們就知道了飛秒激光是一種極其超短脈沖的激光加工。近十年來，超短脈沖激光加工技術(shù)取得突飛猛進的發(fā)展。
▌ 超短脈沖激光的意義
人們很早就嘗試利用激光進行微加工。但是由于激光的長脈沖寬度和低激光強度造成材料熔化并持續(xù)蒸發(fā)，雖然激光束可以被聚焦成很小的光斑，但是對材料的熱沖擊依然很大，限制了加工的精度。唯有減少熱影響才能提高加工質(zhì)量。
當激光以皮秒量級的脈沖時間作用到材料上時，加工效果會發(fā)生顯著變化。隨著脈沖能量急劇上升，高功率密度足以剝離外層電子。由于激光與材料相互作用的時間很短，離子在將能量傳遞到周圍材料之前就已經(jīng)從材料表面被燒蝕掉了，不會給周圍的材料帶來熱影響，因此也被稱為“冷加工”。憑借冷加工帶來的優(yōu)勢，短與超短脈沖激光器進入到工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用當中。
激光加工：長脈沖 VS 超短脈沖
超短脈沖加工能量極快地注入很小的作用區(qū)域，瞬間高能量密度沉積使電子吸收和運動方式發(fā)生變化，避免了激光線性吸收、能量轉(zhuǎn)移和擴散等影響，從根本上改變了激光與物質(zhì)相互作用機制。
展開 </span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· 當構(gòu)建紅外 體激光器或光學參量振蕩器時，可見光準直激光器可以極大地幫助找到激光諧振腔的初始近似對準。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· 線激光可以指示紡織機將在何處切割織物、鋸將在何處撞擊某塊木頭等。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· 十字激光還可用于指示垂直方向，例如用于切割矩形塊。</span></p><p><br></p><p><strong>輸出功率</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">許多準直激光器具有相對較低的光功率，約為1 mW 或更低，可能屬于最低的激光安全等級1。然而，也可以使用其他裝置來發(fā)射更高的功率，例如數(shù)百毫瓦。在這種情況下，直接射到人眼的光束必須被視為危險的，并且必須相應(yīng)地使用激光。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>激光波長和帶寬</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">許多準直激光器具有紅色輸出，僅僅是因為紅色激光二極管性能良好且價格低廉。但請注意，人眼的靈敏度對于較長的波長會急劇下降。因此，例如，發(fā)射 670 nm 的激光的可見度將比發(fā)射 635 nm 的激光低得多。兩者都明顯低于綠色激光，例如 532 nm。
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圖8應(yīng)力云圖可視化
（3） 參數(shù)敏感性分析
對比不同激光功率、光斑尺寸、作用時間下的溫度場與應(yīng)力場差異，總結(jié)關(guān)鍵參數(shù)對結(jié)果的影響規(guī)律，為激光加工工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。
6、 結(jié)論與拓展應(yīng)用
（1） 結(jié)論：力 - 熱耦合分析可有效揭示激光與玻璃板相互作用的多物理場行為，溫度場的時空分布直接決定應(yīng)力場的演化特征，高應(yīng)力區(qū)域需通過工藝調(diào)整（如激光功率調(diào)制、冷卻措施）降低損傷風險。
（2） 拓展：本方法可延伸至其他激光加工場景（如切割、焊接、表面處理）或材料類型（如金屬、陶瓷），通過調(diào)整熱源模型與邊界條件實現(xiàn)跨領(lǐng)域應(yīng)用。
7、 附件：本案例中的abaqus模型文件（包括cae和激光子程序）
展開 概述
目前用于切割領(lǐng)域的激光主要為CO2激光和光纖激光。CO2激光是CO2氣體在高頻高壓下受激發(fā)，產(chǎn)生頻率為10.6μm的激光，經(jīng)過諧振腔的偏振鏡后沿銅鏡反射聚焦而進行切割的。光纖激光是采用多個多模泵浦二極管并行設(shè)置作為激光源，產(chǎn)生頻率為10.6μm的激光，通過分支在諧振腔調(diào)整后耦合進單根光纖，形成功率較高的激光。
2. CO2激光切割與光纖激光切割工藝比較
（1）激光結(jié)構(gòu)對比 CO2激光發(fā)生器體積較大，傳輸介質(zhì)為空氣，光路直線傳播完全依靠反射鏡，光路衰減快、要求高，能量損失較大，光電轉(zhuǎn)化率低，僅為10%，如圖1所示。
圖1 CO2激光
1.激光發(fā)生器 2.驅(qū)動單元反射鏡 3.光路 4、5、6.角度反射鏡 7.聚焦透鏡
光纖激光采用多組多模泵浦二極管并行設(shè)置為激光源，產(chǎn)生的激光由光纖傳輸，光束封閉于光纖內(nèi)“曲線傳播”，不受外界環(huán)境影響，光電轉(zhuǎn)化率高，可達25%以上，如圖2所示。
圖2 光纖激光
1.激光源 2.諧振腔 3.冷卻系統(tǒng) 4.光路
（2）切割材料對比 CO2激光可切割碳鋼、不銹鋼、鋁合金及非金屬材料，但不能切割銅材。對于CO2激光來說，銅材屬于高反射性材料，10.6μm頻率激光幾乎全部被反射而不被吸收，反射光返回激光器，造成危害。
光纖激光可切割碳鋼、不銹鋼、鋁合金及銅材，但不能切割非金屬材料，包括木材、塑料、皮革等。對于表面有覆蓋層的材料也不能切割，如普通覆膜不銹鋼、有防銹的特種鋼板等。
（3）切割效能對比 切割速度、穿孔效率、斷面質(zhì)量等方面構(gòu)成激光切割效能，是評價激光機器的關(guān)鍵綜合指標。
光纖激光器切割薄板有優(yōu)勢，尤其是厚度3mm以下優(yōu)勢更明顯，相對于CO2激光，最大切割速度比值可大4:1；而6mm是兩種激光優(yōu)勢互換的臨界厚度。
展開 類似的把無線電波替換為激光就得到了相控陣激光雷達。
Flash面陣式激光雷達和相控陣激光雷達兩種雷達都是一部到位地解決了旋轉(zhuǎn)掃描問題的純固態(tài)激光雷達，是車載激光雷達的最終方案。不過目前受限于技術(shù)和成本，這種雷達的普及還需要時間。
混合固態(tài)雷達
混合雷達是機械雷達和純固態(tài)雷達方案的妥協(xié)方案。與機械式激光雷達相比，只掃描前方一定角度內(nèi)的范圍;同純固態(tài)激光雷達相比，仍然有一些較小的活動部件。不過混合固態(tài)激光雷達在成本、體積等方面更容易得到控制，是目前階段量產(chǎn)裝車的主流產(chǎn)品。混合固態(tài)激光雷達有多種技術(shù)路線方案，主要包括MEMS振鏡、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡等。
MEMS振鏡
MEMS（微機電系統(tǒng)）是利用半導體工藝生產(chǎn)的，其結(jié)構(gòu)也很簡單：把所有的機械部件集成到單個芯片上，相當于把外部的大鏡子縮小到芯片的級別，只有一束激光和一塊反光鏡。工作原理方面，通過電控來控制光束激光射向類似陀螺一樣旋轉(zhuǎn)的反光鏡，實現(xiàn)對激光方向的控制。這樣一來就使得MEMS擁有微鏡振動幅度小、頻率高、成本低、技術(shù)成熟、可靠性高等眾多優(yōu)勢。
轉(zhuǎn)鏡
轉(zhuǎn)鏡是指反射鏡的鏡面圍繞圓心不斷旋轉(zhuǎn)掃描激光的方法。2017年，奧迪發(fā)布的全球首款量產(chǎn)的L3級自動駕駛汽車A8上搭載的激光雷達，就是使用的轉(zhuǎn)鏡結(jié)構(gòu)。左上角激光器向右發(fā)出激光至旋轉(zhuǎn)掃描鏡，并被偏轉(zhuǎn)向前發(fā)射，然后車外物體的反射光經(jīng)光學系統(tǒng)被左下方的探測器接收。這種結(jié)構(gòu)在功耗、散熱等方面有著明顯優(yōu)勢。
棱鏡
棱鏡式激光掃描是利用兩個棱鏡完成激光掃描的。
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激光的最新內(nèi)容
衍射勻光器可用于實現(xiàn)光源均勻化，并將較窄的光束傳播到更廣泛的角度范圍內(nèi)，而不受傳統(tǒng)折射光學元件的限制，其應(yīng)用包括：機器視覺系統(tǒng)，可提供均勻的照明以實現(xiàn)更好的圖像捕獲；顯示器，可用于改善視角；閃光激光雷達，可用于將激光束均勻分布到廣闊的區(qū)域；以及掃描激光雷達，可用于控制激光光束的擴散程度（這也被稱為擴散角）。
自適應(yīng)前照燈使用攝像頭、雷達、激光雷達和光傳感器，并結(jié)合天氣、速度和轉(zhuǎn)向信息，來主動應(yīng)對不斷變化的駕駛環(huán)境。
點云掃描路面：通過對實際路面進行激光掃描獲得點云數(shù)據(jù)，并導入VPG生成高精度3D路面模型，適用于需要精確復(fù)現(xiàn)真實試驗場路面的場景。
4虛擬道路試驗載荷生成流程
基于試驗場數(shù)字模型（路面模型、輪胎模型、整車多體模型）開展整車道路試驗仿真測試，選定路況并設(shè)置車速，生成所定義場景的車輛載荷文件，再對生成的載荷信號進行檢查、截取及濾波。
?
大規(guī)格平臺通常采用電子水平儀或激光干涉儀進行網(wǎng)格法測量。
承載能力：需確認額定載荷。驗收時可加載至額定載荷的120%，靜置24小時后復(fù)測平面度，變化量應(yīng)在允許范圍內(nèi)（通常≤3μm/m），防止使用中變形。
4. 選型建議
測量室/計量：建議選擇 0級 或 00級。需配置防震支架，且室內(nèi)需配備空調(diào)以控制溫差。
車間檢測：建議選擇 1級 或 2級。
[圖片]
4、印刷與特殊裝飾技術(shù)
★ 移印/絲網(wǎng)印刷：移印適合復(fù)雜形狀、小面積圖案，絲網(wǎng)印刷適合大面積套印，常用于產(chǎn)品LOGO、花紋印刷；
★ 熱轉(zhuǎn)印/水轉(zhuǎn)印：熱轉(zhuǎn)印通過加熱加壓轉(zhuǎn)移圖案，適合平面或簡單曲面；水轉(zhuǎn)印可實現(xiàn)360°全覆蓋，適合汽車內(nèi)飾、數(shù)碼配件的紋理裝飾（如木紋、皮革紋）；
★ 激光雕刻：利用激光束精準雕刻圖案或文字，永久性強，無化學污染，適用于產(chǎn)品標識、防偽標記。
▲ 圖2 氧化銅（a）與氧化鋁（b）納米顆粒的掃描電子顯微鏡圖像
核心檢測與制備設(shè)備
為確保底層物性表征數(shù)據(jù)的極致精確，本研究依托國高材分析測試中心的高精尖儀器矩陣，主要投入的核心制備與檢測設(shè)備包括：
▲ 圖3 場發(fā)射掃描電子顯微鏡
▲ 圖4 激光閃射導熱儀
▲ 圖5 旋轉(zhuǎn)流變儀
結(jié)果分析
導熱性能分析
熱導率是評價冷卻液能否有效實施電池熱管理的核心宏觀參量
特種機器人展區(qū)
水下機器人、消防機器人、空間機器人、工程機器人、農(nóng)業(yè)機器人、應(yīng)急救援機器人等；
工業(yè)機器人及應(yīng)用方案展區(qū)
工業(yè)機器人本體、多自由度機器人、機械手、面向工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的工業(yè)機器人產(chǎn)品及解決方案；工業(yè)機器人功能部件及關(guān)鍵零部件、伺服系統(tǒng)、控制器、減速器、傳感器等；
核心零部件與關(guān)鍵技術(shù)展區(qū)
AI算法與語言模型、AI芯片、語言模型LLM、多模態(tài)大模型LMM、視覺傳感器、3D相機、激光雷達
課程大綱
1
VirtualLab Fusion軟件介紹
光之數(shù)字模型平臺原理介紹
電磁場的表達形式
VirtualLab Fusion用戶界面的基礎(chǔ)操作
2
基礎(chǔ)知識簡介
干涉發(fā)生的條件
楊氏雙縫干涉實驗特性
激光邁克爾遜干涉--非序列追跡和參數(shù)掃描功能介紹
3
干涉測量系統(tǒng)建模
概述
當一束強激光入射到介質(zhì)中后，由于強光場與介質(zhì)的非線性作用，使得介質(zhì)的線性折射率上會疊加與入射光強相關(guān)的非線性折射率。當入射光束的光強呈現(xiàn)空間上的非均勻分布時，由此引入的非線性折射率也是非均勻的，這將使不同空間位置的光所經(jīng)歷的光程長度不同，即介質(zhì)對入射光束的作用等價于光學透鏡，從而導致光束的自行聚焦效果。
