激光技术论文范例(3篇)

激光技术论文范文

关键词：激光加工，农业机械制造

1.激光加工技术概述

激光加工技术是一种高度柔性和智能化的先进加工技术,它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,技术涉及范围广。激光加工技术是指各种以高能密度激光束为手段,通过激光束与材料之间的物理和化学等作用,实现改变物质形态或性质的先进材料加工技术。激光加工涉及激光物理、材料、电子、机械和工程传热等多门学科,综合了激光、制造、控制和计算机应用等多项技术,已成为多学科交叉和多技术综合的一种典型的先进制造技术。激光加工具有非接触、无污染、热影响区域小、加工精度高以及可选区加工等特点,而且在特定的加工情况下是其他制造方法不可替代的。因此,激光加工技术在许多行业中都得到了重要而广泛的应用。由于其独特的性能在农业领域得到广泛应用,在诱变育种、增强种子活力、促进生长发育、提高产量和品质、平地整地、提高节水灌溉能力、防治病虫害等方面发挥着越来越重要的作用。

2.激光加工技术在农机制造中的应用

21世纪是一个以信息、生物等高科技为支柱的知识经济时代,我国农业只有加快现代化进程,才能在国际竞争中立于不败之地。发展现代农业少不了农业机械的支持,制造技术成为其重要的组成部分。当前农业机械由于其自身应用的特点和工作对象的复杂性,尤其是农机制造行业的设计加工手段比较落后,使其创新少,新产品开发周期长,成本高,制造质量比较粗糙,产品寿命相对较短。免费论文参考网。为了大力提高农机的制造技术,并与其他机械制造业平行发展,必须加大激光等先进制造技术在农业制造中的应用力度,提高农机制造企业的现代生产技术水平。

2.1激光快速成型技术在农机制造中的应用

快速成型技术即直接根据CAD模型快速生产样件或零件的技术总称。它集成了技术、数控技术、撒光技术和材料技术等现代科技成果,是先进制造技术的重要组成部分。其原理产品三维CAD模型一分层离散—按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料生成实体模型。它能根据CAD模型电子模型自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件,在不同模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件,解决了从设计到制造的快速对接问题。因此,该技术可以对产品设计进行快速评价及修改,有效地缩短了产品的研发周期,降低了开发成本,满足了当今竞争日益激烈的市场对新产品快速开发和快速制造的要求,提高了产品的市场竞争力和企业的综合竞争能力。其中,激光选区烧结是快速成型制造中的重要工艺方法之一。这种制造方法具有成型速度快、精度高、表面质量好、后置处理简单和省时等特点,是一个具有生命力的技术,为制造技术的发展创造了一种新方法。

农业机械生产过程具有特殊性。零件多具有较复杂的形状,如耕地机械、整地机械和收获机械等。此外,复杂曲面较多,如犁体曲面、旋耕机旋刀、水泵叶轮和送料螺旋等,而且根据具体的生产情况不同,其形状还需相应调整。因此,利用传统的机械加工方法研制这种农业机械零件,不仅研制开发时间长,加工工艺复杂,而且很难达到理想的效果。运用先进的激光快速成型集成技术,不仅大大缩短新产品的开发周期,降低开发成本,而且制造质量也优于传统制造方法。

2.2激光表面强化与热处理技术在农机制造中的应用

激光表面强化与热处理技术是一种新型的材料表面处理技术。激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点,当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时,其表面迅速奥氏体化,然后急速自冷淬火,金属表面迅速被强化川。激光热处理是传统热处理技术的发展和补充,它可以解决其他表面处理方法无法解决或不好解决的材料强化问题。经过激光处理后,可以提高其抗磨损、抗疲劳、耐腐蚀和防氧化等性能,延长其使用寿命。总之,激光表面技术对于提高零部件的表面综合机械物理性能,改善产品的性能、使用寿命,增强产品的竞争能力起着至关重要的作用。

农业机械量大面广,种类繁多,每年由于表面破坏和失效带来的损失非常巨大。资料表明,农机产品的失效破坏,约60%有是由零件表面的腐蚀和磨损造成的。如耕作、播种和收获机械的许多零部件,直接与土壤接触,其腐蚀和磨损相当严重,导致故障增多、生产率下降,作业成本明显上升。免费论文参考网。农用动力中的气缸、气门、曲轴,因磨损和腐蚀常会导致功率下降,污染增加。各种农用泵、风机和叶片在表面磨损后,工作性能下降,寿命降低。因此,在农机行业中大力推广先进、实用的表面技术,可显著提高零部件的抗氧化、耐腐蚀、耐磨损和耐疲劳性能,能最大限度地延长农机具的使用寿命己对于已损坏的产品,采用表面修复工艺,可大大节省资金,经济效益十分显著。

此外,激光热处理技术在农业机械制造行业应用极为广泛,在许多关键零件上如缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、排气阀、农技服务年阀座或活塞环等几乎都可以采用激光热处理。在农业生产中,机器的工作条件是多种多样的,有些机器犁、中耕机、播种机和收割机直接在磨料介质中工作,使许多零件磨损很快。免费论文参考网。另一方面,为了获得足够的强度,机器的材料用量较大,不仅浪费材料,而且显得笨重。对于此类零件,激光硬化处理后的硬度比常规淬火硬度高5%一20%,激光合金化可以根据要求选择加人新材料,形成以基材为基础的新合金层,以获得满意的性能。此外,由于处理后性能的提高,可以选用低性能的基材,从而减少了基材的质量。

2.3激光技术在农机零件修复中的应用

激光技术在农机零件修复中主要是应用激光熔覆技术。激光熔覆技术是一种新型的表面改性技术,是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体成冶金结合的表面涂层,显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比,激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。

因此,激光熔覆技术可以提高材料表面的耐磨与耐蚀等性能,主要用于零件磨损后的修复及增强新制造零件的性能。对于重要零件如农机中的汽缸套和活塞等,由于工作量大,高温、高压、侵蚀以及不同程度的摩擦,其磨损量是很大的,零件需要定期报废和更换。对于耕地机械、整地机械和收割机械如犁、中耕机、播种机和收割机,作业时局部磨损很快,零件报废是因为局部的损坏。为了提高零件的使用寿命,修复工作有着极大的意义。激光加工具有选区作用的独特优点,而且激光熔覆可以方便地修复磨损部位,使零件不因为局部损坏而报废,提高了零件的可靠性和使用寿命,在投人费用最小的情况下重新达到更佳的性能要求。此外,用激光对模具进行修复,可以大大提高模具的寿命,又不受形状和尺寸的限制,在农机制造中也应大力推广和采用。

3.激光加工技术在农机制造中应用现状及前景

3.1激光加工技术在农机制造中的应用在我国尚不普遍,主要是该行业对激光技术的应用还存在不同程度的神秘感和偏见。另外,对激光技术的宣传也不够,缺乏实践。因此,农机企业应尽快引进吸收工业生产中成熟的科研成果,利用好工业中已建立的多功能激光加工中心,使其为更多的农机企业服务。

3.2激光加工技术的引人可以大幅度提升农业机械的制造水平。但对加工类型的选择及激光器的使用,要从基础做起,只有在充分掌握这种先进加工方法的情况下,才能更好地改进传统工艺,发挥新技术的优势。激光加工技术集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,技术涉及范围广。因此,农机企业在上激光制造项目时,一定要分析企业自身条件和需求,向其他机械企业咨询,看准方向,找到结合点,循序渐进地进行。

3.3近年来,大功率激光器和辅助设备的制造技术日益提高,其基础理论及生产技术日益成熟,与其他加工设备相比,大功率激光器的价格也不是很高。因此,激光加工技术

在农业机械制造中的应用具备了一定的外部条件。另外,随着农业工业化的决速发展,农业制造企业的实力明显增强,对产品质量的要求越来越高,为激光加工技术在农业机械制造中的应用提供了内部动力和条件。因此,目前激光加工技术在农业机械制造中的应用具备了条件。从农机应用领域来看,快速成型、熔覆及热处理是激光加工技术应用的主要内容。

激光技术论文范文

关键词：激光技术；教学改革；实践

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2017）03-0120-03

自上个世纪60年代美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来，激光技术的发展可谓日新月异，已经应用到我们的生活、科研、工业、医学、军事等方方面面[1，2]。在生活方面，我们经常接触到的DVD、数码相机、智能手机、激光打印复印等都应用了激光技术；在科研上，激光可以为我们提供测量基准，提供极端物理条件，可以作为先进的光源；在工业上，激光是信息通信、存储、准直、导航定位、加工、表面处理等必不可少的工具；在医学上，激光美容、激光手术已经为我们所熟知；在军事领域，激光技术更是深入到了武器装备的方方面面，因此激光技术被列为国家战略支撑技术[3]。

《激光技术》是一门讲述如何操控激光、控制激光和应用激光的课程[4，5]，是紧密结合《激光原理》的一门基础专业课，《激光原理》主要讲述的是激光的基本原理和基本知识，而《激光技术》主要针对的是激光的具体技术应用，是从事光学专业必须要掌握的基础知识。

一、教学改革的必要性

《激光技术》课程是光学工程专业课程建设的重要组成部分，它是专业基础课程几何光学和物理光学知识的拓展，是训练学员进一步掌握激光技术的关键课程。我院开始这门课程是在完成《激光原理》课程之后学期开设的，目的是进一步加深学员对光学尤其是激光光学的理解和认识，训练学员掌握激光、操控激光的动手能力，培养综合理解能力、分析问题和解决问题的能力，初步培养学员的创新能力。该门课程设置在激光原理的教学之后，开设在大四学员的秋季学期，该时间段恰逢学员考研的关键时间段，如何通过合理的设计教学实践环节提高教学效果成为迫在眉睫的问题[6]。

研究和解决课程教学中遇到的问题，提高课程教学效果，在大四考研的攻坚阶段让学员利用最少的时间来掌握核心知识，提高教学效果，调动学员的课堂积极性，为此，研究课程教学模式和教学方法，对培养军队高素质新型军事人才具有重要意义。

二、课程教学设计与实践

（一）围绕一个中心展开教学

《激光技术》课程共计6章40课时，如图1所示，课程内容仅仅围绕激光具体应用技术展开，工程应用特点明显。因此，在教学中，我们以“激光的应用技术”为中心展开教学。首先，我们向学员介绍激光的调制与偏转技术，从光学的角度详细介绍三种物理效应――电光效应、声光效应和磁光效应，这是后面讲述调Q、锁模等章节的基础；然后，从激光的能量、功率、脉宽这个应用角度向学员系统地介绍调Q技术、超短脉冲技术和激光放大技术；最后，从光束质量这个应用角度向学员介绍选频与选模技术和稳频技术。可以看出，整个教学的重点都是放在“激光的具体应用技术”上，课程的设计是以“激光的具体应用”展开的。

（二）注重两个兼顾

对于刚刚毕业本科生而言，大多数学员会走向军队和社会，并不一定继续从事科研工作，而课程教学中更加注重物理概念和基本原理的论述，因此，在教学中主要注重原理和应用的结合。例如，在讲述“激光放大技术”时，在介绍完矩形脉冲放大的基本原理之后，专门设置一节课来讲述激光放大的应用，最为典型的例子是美国国家点火装置（NIF）和中国的“神光”计划，结合实例讲述激光放大的基本原理、光学器件的设计、光与物质的相互作用等，形象地展示激光放大的物理过程，加深学员对基本原理的理解。同时，教学中也注重基础知识与最新前沿的兼顾。例如，在讲述“超短脉冲技术”章节时，系统地介绍超短脉冲的基本原理、锁模技术的基础知识，同时，专门开设一次课来讲述皮秒脉冲、飞秒脉冲在微纳加工、激光医学、飞秒化学、超快科学、超快技术等方面的应用以及阿秒脉冲（10-18s）的最新国际前沿，让学员不仅掌握每种技术的基本原理、具体应用技术，还能了解每种激光技术的最新国际前沿，拓展学员的知识面。

（三）强化三个能力培养

对于众多的专业基础课而言，课程内容的知识覆盖面一般都比较广。在教学中让学员掌握各章节的基本原理、基本概念十分重要，但更重要的是培养学员的创新能力和科研能力。因此，在《激光技术》课程的教学中，我们十分注重学员激光应用能力、光学设计能力、分析总结能力的培养。例如，在培养学员激光应用能力时，课程第一章介绍完“声光效应”后，在讲述“调Q技术”的时候，教师会引导学员去应用声光效应去实现激光器调Q运转，在讲述“超短脉冲技术”的时候，教师会引导学员去应用声光效应去实现激光器锁模运转。在培养学员光学设计能力时，让学员单独设计光路结构来降低施加在电光晶体上的半波电压，培养学员的光学设计能力。在培养学员分析总结能力时，结合我校的优势科研方向――激光陀螺，设置专题分析激光陀螺中采用的激光技术。通过三种能力的培养，使学员深刻领悟激光技术的特点、发展趋势和应用优势。

三、教学方法探索

（一）紧贴科研的案例式教学

教师通过实例分析的方法来讲清相关的基本概念与原理，并充分发挥教员的科研优势，课堂案例密切结合教师的科研经历，将科研中实际用的激光技术的相关知识引入到教学过程来，让学员直接了解科研中的激光技术知识，体会激光技术的应用价值。

例如，在讲述“选频选模技术”这一章节时，在课堂上专门增开一节课讲述如何在激光谐振腔里面实现频率的选择，结合激光陀螺研究所高精度低损耗镀膜的科研技术，介绍如何利用多层介质膜反射镜来选频，系统介绍了激光器543nm这一绿光谱线的起振条件、膜系设计准则、科研攻关过程与实验结果；在“稳频技术”章节中，针对兰姆凹陷这种主动稳频技术，引入激光陀螺科研中用到的程长控制镜技术，详细地介绍程长控制镜的基本结构、控制方法、稳频效果和实验结果。紧密结合科研优势，达到科研反哺教学的目的。

（二）基于PROJECT的综合能力训练

《激光技术》课程开设在大四的秋季学期，适逢学员考研的关键时期，结合大四学员特定时期的学习特点，增设探索性题目，设计合理的专题作为考核的一种具体方式，提升学员的综合能力。激光陀螺是一种以Sagnac效应为基础的光学陀螺，是测量载体运动角速率的敏感器件，如图2所示，现已在战术飞机、战术导弹、战略导弹、巡航导弹、海军舰艇、潜艇、姿态基准、反坦克制导、稳定控制等多个领域成为惯性导航系统的理想器件。激光陀螺本身就是一只环形激光器，其中涉及到《激光技术》课程中很多的知识点。在教学过程中，教师将学员以班为单位分成若干组，每一组学员在课程结束时提供一份项目报告，学生可以就激光陀螺中涉及的某种激光技术展开深入的论述，例如激光陀螺中运转的单频激光，涉及到“选频与选模技术”章节的小孔光阑法选基横模的知识，可以就这一点展开分析讨论；也可以对激光陀螺涉及的各种激光技术进行全面的阐述，例如，多层介质膜选频、程长控制镜稳频、He-Ne增益气体、环形谐振腔设计等知识进行归纳总结，通过PROJECT的训练提高学员的综合能力。

（三）演示实验验证平台

紧密结合课程内容，增设《激光技术》课程相关的演示实验或自选实验环节，提高学员课程认知能力，加深课程教学效果。例如，在“调Q技术”章节增设演示实验验证平台，教学中在介绍完“调Q的速率方程理论分析”后，详细介绍了各种调Q激光器实现调Q的具体过程，谐振腔里Q值的变化情况及具体控制实现方法，借助“光电技术综合实验中心”硬件资源平台，搭建演示实验验证平台，如图3所示，在固体激光器谐振腔中插入电光调Q器件前后的激光器输出功率变化情况，如图4所示，从图4可以看出，利用电光效应可以实现谐振腔损耗的调制，提高激光器的峰值功率，压缩脉冲宽度。将该演示实验在军用光电工程和光信息科学与技术本科专业实践教学中试用并改进，加深学员对理论知识和物理概念的理解。

四、结束语

在《激光技术》课程教学团队的帮助下，近几年来，我们在课程教学中不断积累经验、总结规律，取得了不错的教学效果。作为高等院校的科研教学人员，应充分发挥教员的科研优势，课堂案例密切结合教师的科研经历，将基本理论和相关技术紧密结合，多从科研工作角度出发，利用科研来反哺教学，深刻领会激光技术的注重应用的特点，以在教学改革的道路上取得令人满意的成绩。

参考文献：

[1]AnthonyE.Siegman.Lasers[M].OxfordUniversityPress，1986.

[2]WilliamT.Silfvast.LaserFundamentals（SecondEdition）[M].CambridgeUniversityPress，2004.

[3]钟先琼，胡晓飞，罗莉，侯俊勇，等.《激光原理与激光技术》课程建设与教学改革的实践探索[J].成都信息工程学院学报，2009，24（4）：422-426.

[4]蓝信钜.激光技术[M].第三版.北京：科学出版社，2009.

[5]张斌，杨开勇，袁杰.从激光技术教学经验交流谈教学与科研的有机统一[J].河南科技，2011，（07下）：27-28.

[6]胡绍民，罗晖.《激光原理》课程教学体会[J].高等教育研究学报，2012，35（1）：71-73.

TeachingReformandPracticeExplorationof"LaserTechnology"

YUXu-dong，TANZhong-qi，YANGKai-yong，ZHANGBin

（CollegeofOptoelectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，

Changsha，Hunan410073，China）

激光技术论文范文篇3

摘要：根据企业对激光加工技术专业人才的要求，基于工作过程的项目式课程开发理念，明确《激光设备及加工控制》课程目标，依据企业不同岗位典型的工作任务设立五个学习情境及相应的子学习情境，运用案例分析、项目制定等教学方法，按量化指标对过程和结果实施考核，综合评定学生学习成绩，最终实现教、学、做一体化教学目标。

关键词：激光设备及加工控制：课程开发：工作过程

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1671-0568(2014)02-0070-02

基金项目：本文系武汉市教育科学“十二五”规划课题“基于工作过程的‘激光设备及加工控制’课程开发研究”（编号：2012C181）的阶段性成果。

《激光设备及加工控制》是激光加工技术专业的专业核心课程。该课程主要是通过对激光设备电气控制技术的学习和技能实训，其综合性和实践性较强，要求学生掌握激光加工设备电控系统工作原理和工作过程，获得必要的岗位技能和相关的激光器装配工职业资格证书。

一、课程目标定位

基于工作过程的《激光设备及加工控制》课程开发是激光加工技术专业课程建设与改革的切入点。为了开发建设好该课程，能够更好地掌握企业对激光设备及加工控制人才的需求情况，对企业进行了行业分析和岗位企业调研，确立了掌握激光设备电气控制技术相关知识和技能是激光加工设备企业从业人员的基本要求，将课程目标定位为知识目标、能力目标和素质目标，如表1。

二、教学内容的设计

《激光设备及加工控制》课程属于激光加工技术专业。根据该专业的人才培养目标，课程的内容主要以满足职业岗位能力对电控技术应用能力的需求为依据确定课程内容，将课程内容设计为5个综合学习情境，主要是根据企业不同岗位典型的工作任务进行构建。每一个学习情境都是完整的工作过程，子学习情境训练学生的单项知识，综合学习情境训练学生的综合应用能力；学习情境对应低级、中级、高级不同的工作岗位，任务难度逐步提高；学习情境可扩展、重组、更新；每个学习情镜对应有课内实训项目和工作任务。

《激光设备及加工控制》课程的教学内容主要包括理论教学内容、实践教学内容和集中实训教学内容。理论教学由12个子学习情镜构成，共32个学时，如表2；实践教学由16个子学习情镜构成，共92学时，如表3。

三、教学方法

演讲法：以多媒体教学的形式讲授单项知识点，主要是理论知识的讲解。

案例分析法：根据激光设备及加工控制课程对分析设计能力要求较强的特点，分析电路设计的实际案例，通过案例边讨论边学习。

演示教学法：演示设备操作和软件使用。采用设备现场或企业生产现场学习的方法，学生具有较高的积极性，无论是理论知识的掌握或实践技能的培养都有实践环境作支撑。

问题引导法：通过问题引导学生掌握教学重点。

讨论式教学法：以小组为单位完成一项典型工作任务，学生通过团结协作共同解决问题，小组长负责，锻炼学生的领导和组织协调能力。

项目教学法：以小组为单位进行项目实施，包括目标设定、制定计划，具体实施、项目检查、分析评价5个步骤。

四、课程考核

课程的考核理实一体化教学占60%，包括平时成绩、作业占6%，课堂表现占6%，期末考试占24%，实训考核占24%；集中实践教学包含四个方面，占40%，其中项目制定占8%，项目实施占20%，实训报告2%，职业素养占10%，按量化指标对过程和结果实施考核，给出评价，评价的标准分A、B、C三个等级。而对于小部分不能完成的情况，对问题进行分析，并且进行指导，最终使学生能够达到基本标准。

五、特色与创新

本课程是校企合作开发的基于工作过程的课程，是与激光公司联合开办的订单培养班——激光制造与加工班的教学实践中提炼出来的，课程内容来源于激光企业实际案例。

1．课程内容独特，岗位针对性强。作为伴随激光产业发展应运而生的高职新专业激光加工技术专业的专业核心课程，“激光设备及加工控制”通过紧密依托国内快速发展的激光产业，培养目标直接面向激光设备生产，使用企业的电气控制、设计岗位，岗位针对性强。

2．每个学习情境都是独立的工作任务。实施了融教、学、做为一体的基于工作过程的学习情境课程教学模式，每一个学习情境都是实际的工作任务，学生在相关企业就业不需要培训，可直接上岗。

3．教材来源于实际应用案例，由企业工程技术人员与专业教师共同完成。教材来源于激光企业产品说明书，实际应用案例，培训手册，等等。