还有不到半小时，很多人已经守在电视机旁。我们不妨在开始之前，以盘点与大会相关的部分激光应用技术来迎接此次大会。很多人可能没有意识到，你或许已经在某种程度上参与了这次大会的筹备。

 

打标

对于枪支弹药等军械，需要通过外观良好的标记对其进行区别及追溯。大部分金属材料对近红外波长的光纤激光的吸收良好，在光束质量良好、具有宽泛灵活的脉冲宽度、重复频率和峰值功率参数的条件下，我们可以对脉冲进行调频和调幅，对每一个脉冲进行独立精确的控制，提高打标对比度、更高的加工质量和速度，在金属高反材料上进行永久性的标记。

 

 

雕刻

纪念币是国家为纪念政治、历史、文化等方面的重大事件、杰出人物、 名胜古迹等特定主体而发行的法定货币，一般为精制，限量发行。纪念币的纪念意义要通过图案的寓意、文字的表达来充分表现出来。模具设计是制造纪念币工艺中的重要环节。通过复杂高超的精雕细刻，才能把设计寓意表现于模具，最终使纪念币正背面浮雕均起位清晰。针对具体的贵金属纪念币，还会使用激光实现隐形雕刻等防伪工艺（图2）。

 

 

激光雕刻具有很高的灵活性，可以大幅降低设置成本、缩短雕刻时间、精确设定图文，还可以实现曲面上的深雕。激光雕刻性价比高，适用于航天、汽车等多种工业行业的机器和模具。

 

 

文物表面清除

人民英雄纪念碑是新中国成立后首个国家级公共艺术工程，也是中国历史上最大的纪念碑，镌刻了170多位人物形象，每一个人物的背后都有真实的故事。这块浮雕上，年迈的老母亲邓玉芬送了6位亲人上战场（图3）。几十年甚至几百年以后，我们的后代是否还有机会在这汉白玉雕前驻足仰望？

 

近年来针对艺术品与建筑方面保护的激光清洁技术得到了发展，适用于金属、母材、石材和混凝土及符合材料，利用激光脉冲等联合作用脱离表面的附着物。相对于精细的石雕、石刻和年代久远的古石质文物，激光清洁相对于许多传统清洁工艺具有很多优势。对于位于纽约中央公园之内、有3000多年历史的古埃及克娄巴特拉方尖碑，就经过了文物保护者对于化学、微波、激光等多种方法的对比，然后采用光纤激光器进行了良好的表面清理。

 

 

武器表面清除——F-16和C-130的全机身修复

美国国防部负责对美国军队拥有的所有武器系统和支持设备进行维修、检测和再制造。对于大型武器，要定期进行涂层清除和重新维护。采用传统的化学试剂等方法费用高昂，费时费力，容易损伤武器系统自身的材料，同时还会产生大量的污染物，带来高昂的清理成本和环境监管部门的审查。传统除漆方式产生的废弃物包括液体涂剂，化学处理的冲洗废水，以及采用的各种喷砂工序产生的中间废物。

激光涂层清除是一种适用于多种基材，包括金属、聚合物、塑料以及玻璃的烧蚀过程。激光能量聚焦于物体表面并被表层的涂漆吸收以后，使涂漆分解和清除，却仅使基材增加一点温度。美国国防部采用的激光清除具有如下优势：无需接触，而且不会因为使用处理剂而产生废弃物。20多年来，美国国防部一直倾向于使用激光涂层清除技术来降低成本、减少废弃物并使被维修的武器能快速重新投入使用。在这一过程中激光清除技术逐渐发展成熟。早期的系统都是同一种模式，需要特殊的零部件和很高的维护成本。伴随着越来越多的实际应用，激光器的体积和成本降低、稳定性提升，激光清洗系统开始转型。

美国国防部对手动及自动激光清洗系统的成功实施和应用验证，以及在应用中大幅度节省成本、减少环境污染的需求，使人们开始考虑适用于飞机全机身涂漆清除的激光系统。

 

美国空军制造了一套完整的机器人系统，该系统由多个单元组成，单元的数量取决于被清洗的飞机体积。所有的单元进行同步清洗，可进行单一控制点下、无需进行重新定位的机身两侧同步清洗。每一个单元由若干部分组成，包括激光发生器、振镜、粒子捕获系统、移动底座（MBU）、光纤跟踪系统以及机械臂，激光发生器选用功率为6 kW的光纤激光器。单元构成则取决于飞机外表面常用的涂漆类型，清除率必须要达到能否维持目前飞机的正常飞行水平以及对光束传输到达涂漆清除表面所要求的灵活性。每个单元的机械臂的数量基于可用于商业的MBU平台、工业机械臂和自动控制系统（图5）。每个单元的系统控制设计基于对机身基质进行实时监测的自动化表面成份分析，以及用来自动适应机械臂基于机身表面条件进行处理的激光工艺控制程序。

 

该系统的原型用于2012年起开始陆续退役的F-16战斗机（用于改造成作战训练的无人机）并已通过美国空军验收。目前，用于处理美国奥格登空军后勤中心的F-16和C-130的该系统的正式产品正在进行生产。F-16系统将由位于机身两侧同步工作的两个机械臂组成，而C-130则将由4个同步工作的机械臂组成（图5）。这些系统将于2015年在美国奥格登空军后勤中心进行安装。

军用需求推动了激光除漆技术和应用，对激光除漆系统的不断投入和验证使激光除漆技术从有限范围内的个别应用演变为商业级、配件标准可靠、易于维护的工程系统，并成为主流应用。采用激光器进行除漆降低了维修、测试、再制造武器系统及构件的成本，并缩短了这些武器系统重返作战状态的时间。随着军事上激光除漆需求的增加以及商业公司对该项应用认识的逐渐清晰，激光除漆应用将在未来获得更多应用。

 

 

切割与焊接

准连续（QCW）激光器可以以连续模式高速切割薄板或者以脉冲模式切割厚板；高功率多模激光器可以广泛用于多种材料、最大厚度为40 mm的2D与3D切割。在配合特制激光加工头的情况下，30 kW多模掺镱光纤激光器可以切割厚度为100 mm的不锈钢（图6）。

 

除了钣金切割、汽车车身零件的3D切割，光纤激光切割应用领域还包括用于航空的铝及钛合金、造船和钢铁行业的厚钢板切割等等，同时光纤激光器可以对铜、铝等高反材料进行切割，也可以实现在全功率范围内的切割与焊接双重应用。

 

光纤激光器如今已经广泛应用于各种金属厚板的焊接。与传统CO2激光焊接工艺相比，光纤激光焊接工艺具有明显的优势，这主要得益于金属材料对波长为1070 nm光纤激光更好的吸收率。高功率光纤激光器在焊接铝、铜等高反射系数金属材料时具有极其明显的优势。

 

 

钻孔

在航空航天业中，一个涡轮发动机中多达数百万个孔用于在运转过程中及时散热（图7）。孔的厚度、角度、直径、形状各不相同。对于航空航天领域的钻孔，新型光纤激光器为使用者提供了更快、更灵活、更稳定也更具成本优势的选择。