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神奇的激光雕刻

刘玉柱

①2022北京冬奥会开幕式再一次惊艳了世界!开幕式上,震撼的画面令人目不暇接,激光雕刻的“冰雪五环”更是将整个开幕式推向了高潮,舞台中央缓缓升起的冰立方由24道激光雕刻出“冰雪五环”高悬于空,在光与影的交织下,格外耀眼。

②“激光雕刻”一词,在生活中并不少见。那么,到底什么是激光?激光雕刻利用的是什么原理呢?

③“激光”似乎成为当下最时髦的科技名词之一。事实上,激光本来不叫“激光”,而是“镭射”,1964年按照我国著名科学家钱学森的建议改称“激光”。

④一般光源如太阳光、白炽灯等,其发光机制为“自发辐射”,它们发出的光是由一系列频率、相位和偏振不同的光组合形成的。这些发光体的电子跃迁情况不相同,步调也不一致。而对于激光光源,它的发光机制为“受激辐射”。在激光器中,我们先给大量的原子提供能量,让它们的电子处在激发态,然后用特定频率的光子去激发这些原子,就可以释放出大量跟入射光子频率、相位完全相同的光子。这些“一模一样”的光子叠加之后,就形成了高能量的激光。

⑤那么,激光相比于普通光源,又有哪些优点呢?第一,激光拥有良好的方向性。与普通光源“发散”的光线不同,激光更像是一条细细的直线,激光定位、导向、测距等就利用了其方向性好的特点。第二,激光的单色性好。计量工作的标准光源、激光通信等都离不开激光良好的单色性。第三,激光的亮度高。它的能量高度集中,能在极小区城内产生极高的温度,激光切割、激光雕刻等都是利用了它高亮度的特性。

⑥激光雕刻为什么又快又准?激光雕刻的方式与普通雕刻大同小异,只是激光雕刻是将激光当作一把“雕刻刀”。在雕刻时,激光会直接照在加工件上,使材料的温度醉间增加至

极高。这样的高温会使得激光照射点处板小范围内的材料醉间这化甚至汽化,这料便能在加工件上“雕刻”下痕迹。

⑦澈光凭借亮度高和方向性好的优点,确保了激光"雕刻刀”又快又准。激光雕刻时,亮度高的代点使得强大的激光能量可以瞬间在样品表面留下刻痕,因此激光头的移动可以非常迅速。例如,在工艺品上刻下奥运五环的图样,仅仅只需要几秒。同时,方向性好的代点使得雕刻所用的激光束极其纤细,聚焦后在加工件表面只会留下极小的刻痕,配上高精度的机械引导装置,任何细微复杂的图案都能够被精准雕刻。

⑧事实上,激光雕刻的应用领城多达上百个,竹木制品、塑料制品、金属制品、玻璃制品等都可以利用激光进行雕刻。

⑨激光雕刻技术的发展为我们的生活带来了极大的便利,这把又快又准的“雕刻刀”也为我们勾勒出一个更美的世界。让我们一起为科学发展和中国“智造”点赞!

(原文有删改)

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