激光光学跟工艺培训资料.pdf

2017 激光光学与工艺培训资料 编制：黄锦雄 编制时间：2017/08/01 1. 激光安全； 2. 激光的基础知识； 3. 激光打标机介绍 4. 光纤激光打标机； 5. 紫外激光打标机； 6. CO 射频管激光打标机； 2 7. CO 玻璃管激光切割机； 2 8. 光纤激光切割机； 激光安全 激光安全： LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的缩写。激光产生的能量在电 磁光谱的光部分内或附近。能量由一个叫做受激辐射的原子过程放大到极高的程度。这里的术语 辐射”经常被误解，因为该术语也用来描述放射性材料和电离辐射。然而，本文中辐射一词 指能量转换。能量通过传导、对流和辐射从一个位置移动到另一个位置。激光的颜色一般用激光 的波长来表述。最常用的激光波长单位是纳米（nm）。一米等于10亿纳米。 激光束危害 激光产生高强度和高方向性的光束。如果对准、反射或聚焦到一个物体上，激光将部分被吸 收，会使物体表面或内部温度升高，引起材料的局部变化或变形。 激光对眼睛和皮肤有潜在的损害 这些性质应用到激光手术和材料加工也会引起组织破坏。此外对这些受明显热影响的组 织， 当激光波长足够短的时候，即在光谱的紫外或蓝色区域，也会有电化学效应。今天，最高 功率的激光器设计要使在正常操作时的激光辐射降到最小。较低功率的激光器可发出无害的激光 水平。 人体对特定的激光输出 脆 的，在特定的环境里，暴露在激光面前会导致眼睛和皮肤的损 伤。为了了解激光辐射的生物危害，针对眼睛和皮肤伤害阈值的研究已经在进行。一般来讲，人 的眼睛比人的皮肤更脆 。不像皮肤，角膜 （眼球透明的外前表面）没有死细胞的外表层保护。 在光谱的远紫外或远红外区域，眼睛的透镜体容易受到损伤。然而，最关注的是在视网膜光谱损 害区域，大约 400nm （紫光到1400nm （近红外），并包括了光谱的整个可见光部分。 激光安全： 在这个光谱区内，直射的激光可在视网膜上聚焦为一个很细小的斑点。要发生最糟糕的暴 露事件，一个人的眼睛肯定是一定距离被聚焦并且直射光束或镜面反射肯定进入眼睛。视网膜危 害区的准直光束进入眼睛照射在视网膜后会以 100,000 倍聚集。因此，一束可见的 1毫瓦/平 方厘米的激光将造成 100 瓦/平方厘米照射到视网膜，这 足以引起损伤的功率密度（照度）。 如果眼睛不是在一定距离被聚焦，或光束是由漫散的表面 （非镜面）反射，引起损伤需要更高水 平的激光辐射。同样，由于这种眼部聚焦效果不适用于皮肤，皮肤受到此类波长的损害很小。 非光束危害 除了激光束本身对眼睛和皮肤的直接危害，列出激光应用有关的其它危害也很重要。在某些 情况下，这些非光束危害可能造成生命威胁，例如， 电、火灾和窒息。由于这些危害的多样性， 雇用安全或工业卫生专业人员进行有效危害评估 必要的。 激光安全等级： 激光的附加辐射之危险性和相关其他的危险性，大多可藉适当的装置及措施加以防范。因此， 激光的主要危险性在于其光束本身。根据激光光的危险程度加以分级(1至4级)，可以分别采取恰 当的安全措施。 n Class I：低输出激光（功率小于0.4mW），不论何种条件下对眼睛和皮肤，都不会超过MPE值， 甚至通过光学系统聚焦后也不会超过MPE值。可以保证设计上的安全，不必特别管理。典型应 用如激光教鞭，CD播放机，CD-ROM设备，地质勘探设备和实验室分析仪器 。 n Class II：低输出的可视激光（功率0.4mW-1mW），人闭合眼睛的反应时间为0.25秒，用这段 时间算出的曝光量不可以超过ＭＰＥ值。通常1ｍＷ以下的激光，会导致晕眩无法思考，用闭 合眼睛来保护，不能说完全安全，不要直接在光束内观察，也不要用ClassII激光直接照射别 人的眼睛，避免用远望设备观察 Class II激光。典型应用如课堂演示，激光教鞭，瞄准设备 和测距仪 。 n Class III ：中输出激光，光束若直接射入眼睛，会产生伤害，基于某些安全的理由，进一 分为IIIＡ和IIIＢ级。 IIIＡ级为可见光