5mm,从点烁改为藏光焊，每辆车可节省钢材40kg。不但省材料，还提高了工效，增加了 汽车构件的强度。激光焊接还可以在焊条和电子束无法到达的三维构件内部细微区域中实 。因此，激光焊接在汽车丁业中已成为标准广艺。 ②激光切制激光切制是用聚焦而成的高能量激光束将工件熔化或汽化，并用辅助气 体将熔化或氧化物吹出而形成切口。切缝窄，节省切割材料，还可以切不穿透的盲槽；切割 速度快，热影响区小；割缝边缘垂直度好，切边光滑；能方便地切割易碎、脆、软、硬材料 和合成材料；光束无惯性，可实行高速切割；无工具磨损：易于数控或计算机控制；噪声 低，无公害。通过控制激光的功率密度和脉冲计数，按要求达到确定的去除深度从而实现高 精度的切割，三维激光切割技术，由于其木身具有加工灵活和保证质量的特性，在20世纪 S0年代就开始在汽车车身制造中应用。切割时只需用平直的支撑块来支撑工件，因此，夹 其的俐作不仅成本低而且快速。由于与CAD/CAM技术相结合，切割过程易于控制，可实 现连续生产和并行加工，从而实现高效率的切割生产。 ③激光清洗激光消洗与机械清洗、湿法化学清洗、超声波清洗相比，清洗污物范围 和适用基材范圈广，也不损伤基材表面，可长期使用，对环境污染极小，是一种“绿色”清 洗工艺。 ①其他如滋光打孔、刻槽、标记、三维雕刻、光化学沉积等。在微细加工制造方面 如精密光学仪器的制造、高密度信息的写人存储、生物细胞组织的医疗等，选择适当菠长的 激光，通过各种优化工艺和通近衍射极限的聚焦系统获得高光束质量、高稳定性微小尺寸焦 斑的输出，利用其锋芒尖利的光刀特性进行高密微痕的刻制、高密度信息的激光记录和微细 机械零部件的制造，无论是数字记录或是扫描记录，还是图像与文字的模拟记录，激光记录 方法（光刻）都具有特别的优势。 (3）激光快速成瑕 快速成型技术综合了计算机、CD,数控、物理、化学、材料等多学科领绒的先进成 果，解决了传统加工方法中的许多难题。其制造思想是将传统的材料去除和变形成型转变为 遂渐增加材料的方法，将三维实体按一定方向平面化，然后分层叠加，最后得出快速原形 体。可以一次成型复杂的零部件或模具，不需任何工艺装备，具有速度快、柔性好、集成度 高等待点。快速成型技术的基本工作原理是离散/堆积。首先是将零件物理模型由概念设计 或事物模型反求，得出相应的CAD模型，然后将CAD模型转换成为各类光成型机所能接受 的数据信息 -STL文件格式，用分层软件将计算机三维实体模型Z方向离散，形成.系 列具有一定厚度的薄片，激光束在计算机的控制下有选择性固化或黏结某一区域，从而形成 零件实体的一个层面。这样逐渐形成一个三维实休。国内外在近10年已经开发出10余种激 光快速成型技术，其中应用较多的有：立体光造形技术、选择性激光烧结技术、激光熔覆成 型技术、激光近形制造技术和薄片叠层制造技术等。 (4激光金属翔烨成形 无需任何模具和任何机械接触就可以生产出金属板料制品，如激光弯曲成形和冲压成 形。板材激光弯曲成形是利用激光束扫描金属板材时，形成的非均匀祖度场所导致的热应九 来实现塑性变形的成形方法，与传统的金属成形工艺相比，它具有不需要外力和模具，生产 柔性大，加工成本低，成形精度高等特点，特别适合于形状简单的单件小批量工件的弯曲成 形，在船舶、汽车、微电子和航空航天等领域具有广阔的应用前景。 激光冲压成形利用高功率密度(GW/m2量级)，短脉冲《s量级)的强激光冲先作用
于覆盖在金属板材表面上的能量转换体，使其汽化电离，形成等离子体而爆炸，产生向金属 内部传播的强冲击波。由于冲击波压力达到数兆帕，远远大于材料的动态屈服强度，激光冲 压成形的板料变形时间仅为几十纳秒，从而使材料产生塑性变形。这种高速变形条件使激光 冲压成形具有很多特殊规律，可实现高压下薄板的全塑性成形，使塑性差的难成形材料能实 现冷塑性成形。其非接触式的冲压成形特别适合于有局部反向拉深和胀形的小曲率汽车覆盖 件成形，激光冲压成形集材料表面改性强化和戒形下一体，可在工件表面上形成很高的残分 压应力，特别适合于有抗疲劳及应力腐蚀要求的零部件。它可以通过数控系统控制激光头和 板料的相对运动轨迹，成形出较为复杂的工件形状。当工件形状改变时，只要调整激光参数 和冲击轨迹，就能实现板料的成形。故激光冲压成形具有很大的柔性。 1,4国内外光电子技术的发展概况 光电子技术是在20世纪60年代激光器问世之后，电子技术与光子技术的自然结合与打 展，它不仅拓展了传统电子技术的功能，并使之有更强的话应性。光电子技术主要应用于信 息领域，在21世纪社会经济的发展中，信息的容量日益骤增，随着高容量和高速度的信息 发展，电子学和微电子学遇到其局限性。由于光子的速度比电子速度快得多，光的频率比无 线电的频率高得多，为提高传输速度和载波密度，信息的载体由电子到光子是发展的必然趋 势，它会使信息技术的发展产生突破。日前，信息的探测、传输、存储、显示、运算和处理 已由光子和电子共同参与来完成，光通信、光存储和光电显示技术的兴起和它们在近20年 来的飞快发展，已使人们认识到光电子学技术的重要性和它广阔的发展前景，并且成为光电 子领域的支柱产业。 光电子技术的核心内容是实现光电和电光转换。从广义上讲，光电和电光转换既包括光 电和电光信号转换，也包括光电和电光能量转换。光电子产业分为信息光电子产业和能量光 电子产业两大类，前者包括光纤光缆、光器件、光通信设备等产品、后者包括激光器、激光 加工成套设备、激光医疗设备及测控仪表等。着信息业务量的迅猛增长，大容量光纤通信 网路建设步伐的加快，光电子技术产业正面临着前所未有的发展机遇。据美国光电子产业振 兴协会预计，这一数字到2003年将达到2000亿美元，到2010年，预测将超过4500亿美 元。光通讯系统与网络以所谓“超摩尔定律”的速度每9个月性能翻一番，成为一个朝气蓬 勒的高科技领域和信总社会的明星产业，美国认为：光电技术是草握将来信息时代的关键、 “谁在光电子产业方面取得优势，谁就将在21世纪的尖端科技中夺魁。”实业界人士也惊呼： 20世纪是微电子的世纪，而21世纪将是光子的世纪。 在信息社会，如何快捷，及时、准确地捕获各种信息，及时地加以去粗取精，去伪存 真，分析、比较，归类、存储、转换和传递，发挥最大效益，达到信息共享至关重要。人们 的生产和生活所需求的信息意及其加工处理的速度都将会有惊人的数量级上的提高，单元时 间的观念将会从纳秒(109s)进人皮秒(102s)的阶段。尽管微电子技术依然仍会是信 息技术的主要支柱，但由于其信息属性的局限性而使其进一步发展无论在速度、容量还是在 空间相容性上都受到限制。由于电子在回路中的传输受到回路分布参数延迟效应的局限，难 以突破纳秒的门槛，因而，承受不了更高速率信息流的传输。而立足于光子为信息载体的光 电子技术脱颖而出，日益显示出其独特的优越性。 电子器件的响应时间一般为109s,而光子器件可达109-102-105s。光波频率在 1014~1015Hz范围，以中红外光须区为例，其频率为3×1014与电子学的毫米波3 8
1011Hz相比，通信容量增大1000倍。光子在通常情况下互不干涉，具有并行处理信息的能 力，在光计算中可大幅度提高信息的处理速度。使用现代光学技术如激光全息、光谱烧孔有 可能实现三维信息存储，从而极大地提高光存储的记录密度。对比之下，不难看出，当电子 器件或电子系统的性能达到极限，使进一步提高受到限制的时候，正是光子器件和光子系统 大显身手和展示其巨大发展潜力的时候。因此，光电子技术在未来信息高技术领域中将占据 极为重要的地位。用于信息超快速、超大容量传输的光酒讯技术，多煤体技术为信息时代蹈 示了生产自动化、办公现代化、生活电气化、管理计算机化的宏伟蓝图。 光电子技术的研究领域是光通讯、光全怠、光电子集成、光计算机等方面，光电子技术 主要物及光电转换及其应用，其产品和设备有光电池、光电探测、光放大、光电耦合、光开 关、光存储、光处理器以及各类显示（包括矩阵、数码管）器件，还有光波导、光传真机 激光打印机、光纤光导及其网络。 光电子科学技术和产业在促进国家经济和科学持续发展中起着巨大的作用，当今工业化 的世界各国无不把发展光电子技术列为国家高技术重点发展目标。美国政府已将光子学确定 为同家发展的重点，认为光子学对国家安全与经济竞争有着深远的意义和潜力，并把光子学 列为当前2项关键技术之一。为此，美国已建立了若干个光子学技术中心，如以南加州大 学为核心的美国5所著名大学联合建立了光子工艺中心，AT&TBl实验室有相当比重的 研究开发1作是倾注在光子器件与技术的研究与应用，1BM公可出在瑞士建立了从事光电 子技术开拓的研究中心。德国政府已确定光子学是21世纪初对保持德国在国际市场上先进 地位至关重要的九大关键技术之一。日本早在1980年，就成立了日本光产业技术振兴协会， 1981年通产省就雄心勃勃地联合13家大公司投入13亿美元组建了光子技术研究所，日本 科技厅也一再把量子波光技术列为重大项目，予以支持。澳大利亚集中10个重要单位的力 量成立了光子联合研究中心，重点开拓信息技术和新产品。1986年我国在启动的863计划 中，将光电子器件及其集成技术列为信息领城的三大主题之一，光机电一体化技术也被列为 国家“十五”高新技术重点扶持项日。我国光电子产业总产值已由1995年的10多亿美元发 展到2001年的100亿美元。近年来，随着光电子技术在信息领域的作用越来越重要，一些 地方兴起了“光电子热”和“光谷热”。长卷市、武汉市、广州市都把“光谷”建设作为支 柱产业来抓。深圳、上海、北京等地也都积极发展光电子产业。以光通讯、激光等行业为主 字的“武汉，巾国光谷”，2000年科工贸总收人达254亿元人民币，光电子信息企业达30 家。以光显示、光机为主导行业的“长春·中国光谷”也取得了快速的发展。北京市光机电 一体化产业基地也于2001年7月23日经北京市政府批准正式成立，北京市预计到2010年 光机电一体化产业总产值将达到336亿元。月前，我国光电子产业中年产值超过百亿元的有 光通讯、光电显示、光储存、光电输入输出等行业。 1.4.】光电子技术是21世纪最尖端科学技术 光电子技术对科学技术的发展起着巨大的推动作用，光电子技术盖众多学科与技术， 其中心科学是光子学，同时必须应用其他学科和技术，如光学、电子学、材料学、计算机科 学、生命科学等。如以大能量和高功率激光器为光源制成的主动式或发射式光学仪器可以切 削、加工任何金属或任何难熔材料，可作为光刀用于外科手术，可作为最快速的光武器用来 播毁导弹或飞机，将来还可作为“点燃”热核聚变的手段等等。这种主动式的“光学仪器 与电子学、计算机技术相结合已在信息科学技术中发挥着巨大的作用。 激光研究正朝着前所未有的超快、超强、短波长、宽调谐和小型化的方向发展。在拓展
波长上，如能在远紫外的X光波段研制成功新型光源或激光器，则在生物学、化学和物理 结构等多方面的研究以及在半导体器件光刻应用开拓上将获得重大进展。可调谐激光主要以 全固化宽调谐激光器为研究重点，理想的器件是波长可任意调谐和功率可任意控制，这类激 光器在激光分离同位素、化学、生物学、材料科学及医学上有重要应用。 1.4,2光电子技术是最先进的技术 光电子技术对传统产业的技术改造、新兴产业的发展、产业结构的调整优化起者巨大的 促进作用。由于光电子技术具有精密、准确、快速、高效等特点，它有助于全面提高工业产 品的高、精、尖加工水平，并大幅度提高附加值及竞争能力。以激光加工技术为例，它应用 于汽车、航空、航天、通信、微电子等工业，具有加工速度快、效率高、质最好、变形小 控制方便和易于实现自动化生产等优点。对提高产品质量、降低生产成本、提高国际市场竞 争能力具有重要作用。光电子技术有助于改造原有产品结构、推动产品的技术改造和更新换 代。如用数码光电技术代替胶片、用半导体激光器或发光二极；代替传统光源和某些藏光 器，可使产品档次迅速提高。光电子技术派生出若干新兴科学技术和新兴的高技术产业，极 大地椎动高新科技的发展和产业结构的调整优化。 光电子技术与微电子技术的结合，以及在各种科学领域的应用，产生了一系列的交叉学 科和应用技术领域，如信息光电子技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测 与计量技术，激光全息技术，微光光谱分析技术，非线形光学，激光化学，量子化学，激光 雷达，激光制子，激光分离同位素，激光可控热聚变，激光武器等。这些技术应用的快速发 展以及向其他科技领域的渗透，形成了许多市场可观，发展潜力巨大的光电子产业，包括光 纤通讯产业，光显示产业，光存储-光盘产业，光机电体化，激光材料加工和合成产业 办公自动化与商用光电子产业，激光医疗器械产业，激光器件产业，澈光全息产业，光电子 材料产业，光电子检测产业和军用光电子产业。预计未来具有重大发展前景的光电子产业 有：光子计算与光信息处理产业，光子通讯产业，光子集成器件产业，聚合物光纤光缆产 业，聚合物光电器件产业和光子传感器产业等 工业农业国防义环保文科研航空天r 应用 光电子产业 传统光学产业 光位息（光资讯产业 光通领产业☐菌产业候门整机、系统 光学材料与元件 光电材科与元件产业 、滕光与漱光系统) 材料、元器件（技术 X 上艺技术 图12光电子°.业示意图 光电子产业可分为光电子材料与元件、传统光学（光学器材）、光信息（光资讯）、光通 信、激光器与激光应用等5大类，如图1-2和表1-1所示
表11光电子工业组成分类 光纤通讯设备 光源、大器有缓电视分布光训副器，转开关，光纤，波分复用器、连接、发和接收模 位息光学没备 光学处理装图、记忆存储件，条形玛，打印机。图像处弹、联网，传点、显示提 有动是示内部文降交酒济暴缝。米导射设备.輕染龄写成系蜂商光霜法干觉暴速来学 排军用交通设盗 乾螺仗等 工量/医行设备 机器人视觉，光学检测和得量、带光如工、丰激光委疗设备敏光器等 米用设备 光纤地面和刊垦通讯系统，航坐/航大侦赛系统、颜光开达系统、光学陀螺仪，鹛搅红外无件 夜视仪、军用导制系统，激光武拙 家用设备 电，视显相机、CD/VCD/DVD机，家用传真、显示、等 1.4.3光电子技术是军事上的主流技术 未来的战争是高技术战争，光电子产品已经成为现代武器的眼睛和神经光电子军事装备 将改变21世纪战争的格局。无论是通过卫星上的光电暹感仪器来获取地面的情报，还是在飞 机上装备红外前视仪、目标侦察红外系统和夜间低空导航装备进行夜袭，更有用于武器控制的 光电精确制导（如红外制导、电视制导、灵巧炸弹等），以及全球定位系统、精确导航系统 精确打击系统都显示出巨大的威力，在战争的第一阶段首先要摧毁对方的通信、雷达、网络等 信息化设范。电子摧毁、阿络突击这样的“软杀伤”将成为空袭的主要手段。电子战、信息 战、网络攻击成为新的战争形式，信息侦察与反侦察、信息控制与反控制、信息摧毁与反摧毁 将成为空防对抗的主要手段。光电子技术将是由传统的地毯式轰炸转向精确打击，由核威胁转 向信息威胁的关键所在，使得光电子科学技术成为信息时代军事技术的一个重要支柱。 1.4.4光电子产业是高新技术的支柱产业 光电子产业是21世纪市场潜力巨大、产值迅猛增长的高新技术支柱产业。例如，光电 子产业在全世界的产值：1998年实现1400亿美元，2000年衡计1800亿美元，2003年达 2000亿美元，2010年预测将超过4500亿美元。光电子产业将成为21世纪世界上最重要的 产业之一，并成为衡量一个国家经济发展和综合国力的重要标志。 1.5光机电一体化技术领域的优先发展产品（见表1-2） 表12光机电一体化技术领域的优先发展产品 先进制技术设备 优先性 先进制造技术设备 优先性 传、传元件及产品 微电脑控制的机候设备 新基元作及产 机械产品开发用先计辣机羝硬件产品 电 其他工业机签人产品 柔性制透单元(FMC) 新和数显装置 可控气氛及直李热处環设备 高性健数控机床（三轴以上联动） 新型的激光加工设备 变频调速装置 波长呵调的强象光设备 精密皮加上技术产 散光球种功率技术设备 产品 等离子技术设备 高作能材料表固处理改放性设备