国际光年 - Trumpf · 子中心 # 20 2015年6月 出版商 trumpf gmbh ... 白光的 led...
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激光界 激光界 通快集团激光技术杂志 国际光年 新毕业生和诺贝尔奖得主眼中的光。 GKN 的生产计划员、 Nexans 的机械工程师、 LCR Systems、 TRUMPF 和 Probeam 的开发人员。 在明斯特的表面结构研究。
Transcript of 国际光年 - Trumpf · 子中心 # 20 2015年6月 出版商 trumpf gmbh ... 白光的 led...
激光界 激光界 通快集团激光技术杂志
国际光年
新毕业生和诺贝尔奖得主眼中的光。
GKN 的生产计划员、
Nexans 的机械工程师、
LCR Systems、
TRUMPF 和 Probeam 的开发人员。
在明斯特的表面结构研究。
封面
照片：
David
Jackson; S
huji
Nakam
ura
/ U
CS
B 固态照明和能源电子中心
#20
2015年6月
出版商 TRUMPF GmbH + Co. KG，
Johann-Maus-Strasse 2, 71254 迪琴根，德国；www.trumpf.com
出版人 工程学名誉博士 Peter Leibinger
主编 Athanassios Kaliudis，
电话：+49 7156 303 –31559，[email protected]
销售部 电话：+49 7156 303 – 31559，[email protected]，
www.trumpf-laser.com/laser-community
编辑 pr+co 有限公司，德国斯图加特，Martin Reinhardt，Florian Burkhardt
作者 Florian Burkhardt，Norbert Hiller，Athanassios Kaliudis,
Shuji Nakamura教授，Martin Reinhardt，Julian Stutz，Katharina Walz
摄影 KD Busch，Detlef Gockeritz，Mirko Hertel，David Jackson,
Propaganda Studios，Gernot Walter，Manfred Zimmermann
设计与制作 pr+co 有限公司，德国斯图加特
Gernot Walter，Markus Weisenhorn，Martin Reinhardt
翻译 Burton van Iersel & Whitney有限公司，德国慕尼黑
重新制作 Reprotechnik Herzog有限公司，德国斯图加特
印刷 frechdruck 有限公司，德国斯图加特
国际光年 2015
社论
随着“国际光年”活动的顺利开展，我们将有机会通过大量文章和出版物
了解光。因此，我们很高兴诺贝尔奖得主中村修二教授与我们分享了他认
为光对我们生活的意义和影响。中村修二教授与赤崎勇和天野浩因在蓝光
发光半导体 ( LED ) 领域的合作而共同获得了 2014 年诺贝尔物理学奖。
这一成就为实现更高效的照明奠定了基础，因为蓝光 LED 对于高效产生
白光的 LED 灯而言必不可少。
光所有的技术应用都能够令人无限畅想，而中村教授的发光半导体只是众
多应用中的一种。例如，在工业生产中，我们使用激光来切割、焊接、打
标各种材料，并在添加剂生产过程中制造成分。没有光，全球数字化和网
络化的兴起将无从谈起，因为数据是通过光纤电缆才能在几分之一秒的时
间内传输到全球各地，而且其应用范围还在不断扩展……
超出舒适范围！
这些技术优势对相关工业的价值链产生了冲击力。中村教授的蓝光 LED
正在改变整个照明行业，上述很多案例正在对其它行业产生重大影响。光
是一种颠覆性技术，对相关行业发起了重大挑战。即使一开始所处行业似
乎没有受到影响，但仍然值得了解光技术的运用。
TRUMPF 的发展历程充分印证了这一点。上世纪 70 年代，TRUMPF 在
冲裁技术领域处于全球领先地位。当时激光尚未形成竞争性优势，因为其
可靠性不高、成本昂贵，而且切割前必须穿孔。尽管如此，我们还是开始
使用这种新工具，而且成为了今天激光技术全球市场的领先者。没有激光，
我们的钣金加工机就不会面世。这种经验和思维模式已经融入到我们的发
展命脉中来。我们不断对今天所做的工作提出挑战和质疑: 未来它仍会是
正确的选择吗？正是这种思考方式让我们持续创新，赢得客户和整个工业
行业的信赖。
PETER LEIBINGER, D.ENG. H.C.
董事会副主席
激光技术/电子部门主管
3
3
激光界 #20
10 在限定范围内
6 光剑将不起作用
7 良好的工作
激光界
光剑
将不起作用： 第 6 页
良好的工作：
告别火花！ 第 7 页
附录内容：
网站上的新功能 第 28 页
推荐阅读：
近期研究 第 30 页
技术
我们在这里 医疗、信息技术、研究和移动领域：
盘点四个重点应用领域——网上提供更多信息。
第 10 页
增加表面的深度 一家小型但专业化的机构正在研究表面中最小、最细微
的结构，并具备一定的功能性。第 16 页
Gern
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Walter, ifs
Bra
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, D
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Jackson,
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AG
16 表面
20 轧制轮廓
中村修二教授 14
22 除漆
24 动力传动
应用
热点关注！ 皮下注射针头的需求量达到百万——所以几分钱的
差异也会改变医疗行业。
第 20 页
除漆 航空公司定期对飞机重新涂漆。但您首先需要快速剥
离旧漆。第 22 页
成功的秘诀 14 年前，汽车供应商 GKN 推出了一种新的焊接工
艺，用于动力传动组件的加工——现在这种工艺已经
在三大洲得到成功应用。第 24 页
见解
“激光将塑造我们
的未来” 大学毕业生 Liu Shuang 解释了哪些因素把能干的
工程师和研究人员吸引到光学领域。
第 8 页
中村修二教授
更多光！ 对于诺贝尔奖获得者中村修二而言，光并不仅仅是一
种工具。通过有效来源产生的低成本的光，是文明和
进步的基础。第 14 页
Shuji
Nakam
ura
/ U
CS
B 固
体照明
和能源
电子中心，
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M L
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Münste
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光剑
将不起作用：
一把光剑的复制品。
理论上说，可以通过
一个环形聚焦的低
能量可见激光环绕
着一个高能量的“光
刃”。我们在电影中
看到过各种颜色的
光剑效果，这是为了
展现在武打场景中
打斗者激起尘土飞
扬的样子。
科幻小说的限制
一说到星球大战，光剑就会出现在脑海中。乔治卢卡斯的太空传说与传奇武器有着千丝万缕的联
系，高能刀锋参与了与绝地骑士和西斯之间、善与恶力量之间不计其数的战斗和决斗。这是纯粹
的科幻小说，对吗？差不多。但如果我说我们想造一把这样的光剑，首先要克服很多挑战！
其中一个不太棘手的问题是电力供应。光剑需要多少电力，更重要的是，电力从哪儿来呢？我们
假设一下，我们需要产生 1000 瓦的激光功率。这需要强大的电池，而且我们能将其装入手柄中。
手机电池肯定能满足尺寸和形状的要求，但平均输出为 1500 毫安，它的电力还不够强劲。还有
其它选项吗？也许，可以使用汽车电池？如果我们决定后面再考虑人体工程学，那么 40 安培小
时和高效的半导体激光可能足以产生几秒钟的激光束。好吧，至少这是个开始！
第二个问题：什么能使光束在传输 100cm 左右后突然停止？事实上，这不会发生。除非我们在
激光束行进特定距离后，用镜子将其反射回自身。但这又带来了问题，怎样在不把镜子连接到把
手的情况下将其连接并定位到光剑的末端。
这给我们了带来了第三个也是最麻烦的问题：什么能使两把光剑互相交叉？没有！在电影中，我
们看到打斗者用其剑锋互相碰撞，但在物理原理上这是不可能的。光子不会对彼此施加力，事实
上，光束只会叠加。因此，如果光剑挥舞的组件交叉剑锋，将不会产生任何结果。它们只会在空
气中切割出孔洞。令人遗憾的是，这意味着光剑决斗永远不会真实发生。
可能有三个最明显的反驳观点会扼杀这种想法。毫无疑问，有更多的理由将光剑局限于科幻小说
的范畴。即使我们能够克服自然法则，我们也无法制造出光剑：因为专利属于乔治卢卡斯。
还有哪些物理事实与光剑背后的原理相冲突?或者您知道我们怎样能造一把光
剑吗？请发送电子邮件至 [email protected] 获取答案
Gern
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Walter, p
ro-b
eam
AG
良好的工作：
告别火花！
跟过去相比，它逊色多了！固体
激光以每秒 6 米的速度在百分
之一的大气压力下切割了 4mm
深的切缝，如需了解与工业环境
中的低压焊接有关的视频和详细
信息，请登录
laser-community.com/en/5172
低气压焊接
这是一种古老的喜爱之情。当人们第一次看到同伴眼中反射的火花，
噼里啪啦的火焰激发出内心的激情。因此当经验丰富的观察者在这
种特殊的无火花的激光焊接演示后而感到一丝遗憾也不足为奇，即
使这次的演示是个巨大的成功。首先，一个 6kW 的碟片式激光器
在大气压力下焊接一个接缝，使火花飞到真空室的观察窗后侧，并
在接缝上产生蒸发金属的耀眼羽烟。但现在，在大气压力为百分之
一的压力下，除了微弱的光芒什么都没剩下。
因此，该告别火花，也该告别用固体激光器进行深焊接所带来的副
作用了——火光，以及沉积在工件表面的沉积物。这些影响在加快
的过程中和焊接深度增加时变得更加明显。同时，现代高亮度光源
通过更高的能效以及通过可选择的激光电缆发送光束来吸引用户。
较早的研究工作显示，真空可能对这一过程带来有利影响。2011 年，
来自德国布伦瑞克技术大学的研究人员与电子束焊接系统制造商
pro-beam 以及激光器制造商 TRUMPF 决定研究这一领域。假设：
一种技术发展的因素可能也会惠及另一种技术。那么，在项目中合
作的假设便可以演变成事实。火花是从毛细管喷出的金属蒸汽。它
与环境空气混合，在湍流周围产生发光的金属蒸汽羽烟。该羽烟在
周围舞动，不断冲击毛细管后壁处的熔化层。光束穿透的越深，推
进的越快，产生的飞溅物也越多。但是，将压力降到大气压力的百
分之一后，蒸汽喷流可以几乎不受阻碍地释出，再也不产生火花。
当开创项目在布伦瑞克开始三年后，pro-beam 制造了两个使用由
TRUMPF 提供的激光技术工业系统实现了几毫米深的完美焊接质量
的焊缝，需承受巨大压力的齿轮零件，并且不产生火花喷溅。唯一
的遗憾是参观者可能会有点失望，无法再看到激光产生的耀眼火花！
Vadym
Tynenko / F
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lia.c
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你能想象将激光焊接和低压结合起来？请发
送电子邮件给我
你能想象将激光焊接和低压结合起来？请发送电子邮件给我
“我觉得在未来，
激光焊接相对传
统焊接方法的优
势将越来越明显，
甚至在很多应用
领域将取代传统
焊接技术。”
采访
Liu Shuang 博士（28 岁）获得了材料激光处理博士学位。我们询问她选择研究光的原因。
“激光将塑造我们的
未来”
Liu 小姐，您在日常工作中使用
激光指示器吗？
是的，我在工作中经常使用。
对于 1970 年代和 1980 年代
第一批研究激光的科学家来说，
激光几乎具有神奇的力量。您今
天仍会有这种感觉吗？
当然！激光的确有神奇的地方。
但我认为，我们这一代人更多地
把激光看做一种工具，一种在我
们日常工作中必不可少的工具。
所有汽车制造商都把激光作为工
具，而且几乎每一部智能手机的
屏幕都由激光切割而成。第一代
激光的应用范围很小，很大程度
上是因为激光的成本仍然很高，
而且研究程度不够深。今天，我
们对激光的工作原理更加了解，
而且能够获得很多不同类型的激
光。
您认为必须在激光发源的国家研
究激光技术吗？是不是这个原因
促使您从中国来到美国呢？
搬到达拉斯是我生活中的一个重
大改变，我觉得这既是一个挑战，
也是一个非常好的机会。我在苏
州大学攻读机械工程硕士学位的
三年里，已经接触使用激光来加
工材料。那时我就觉得激光将塑
造我们的未来。这种想法使我入
迷，因此我决定深入探究激光技
术。而从激光起源的国家开始研
究似乎是个很好的选择。
您的论文主题是什么？
我研究的核心主题是激光熔覆、
激光焊接、快速成型，以及使用
激光除漆。在我的论文里，我研
究了两种不同的激光熔覆方法并
通过粉末注射进行了实验性研
究。为了对两种方法进行比较和
对比，我观察了粉末送料性能和
热熔胶带的热性能。激光熔覆是
工业中的一种主要应用，可优化
表面并防止其遭受磨损、腐蚀和
巨大热量。
您研究的特殊之处在哪里？
我有一位杰出的博士生导师——
Radovan Kovacevic 教授。他倾
尽所能为我提供支持，让我明白
了这不仅仅是研究。他教会了我
以严谨的态度对待工作，培养自
身的毅力并坚持不懈地追求我们
的目标。最后，获得博士学位会
是一件很孤单的事情，因为
你所研究的几乎都是全新的领
域。这让人感觉很棒——但有时
也令人沮丧。因此，当我在经历
漫长而艰辛的研究之后最终获得
博士学位时，我的感受更加难以
形容！
谈谈孤独的工作：激光技术还处
于起步阶段时，激光的使用者感
觉他们是激光界的一部分，虽然
他们各自从事的工作非常不同。
孤独感仍然存在吗？
当然。我甚至想说，激光界的联
系更加密切了。国际激光会议和
公约使人们有更多机会分享并交
流彼此的想法。
就个人来说，什么使您成为了一
名激光工程师？
经过七年的研究后，我对从事工
业工作的想法很感兴趣。直到那
时，我所有的工作还全是学术性
的校园项目。一个偶然的机会，
我听说 Miller Electric 需要一名
激光工程师，因此我申请并得到
了那份工作。
您的公司专业从事电弧焊。未来
激光将发挥什么作用？
我觉得激光焊接将成为未来焊接
方法的一种选择，逐渐会取代电
弧焊。激光能焊接出完美的焊缝，
热量注入极小，而且品质恒定。
未来，在这方面，电弧焊将难以
匹敌激光焊接。
您加入公司已有快一年时间。您
现在从事的工作是什么？
目 前 我 们 正 在 扩 大 Miller
Electric 的激光业务。作为电弧
焊方面的专家，我们显然想开发
并拓展自己的技能。ITW 集团正
在帮助我们达成这个目标。如果
有客户对激光焊接感兴趣，我们
会把他们带到我们的激光实验
室，并向他们展示激光能取得的
极高精度。然后我们密切、积极
地与客户合作，寻找一种最适合
他们需求的自动化全套解决方
案。实际的焊接技术确实只是复
杂的整体自动化解决方案中的一
种方法。
联系人：
Liu Shuang 博士
电子邮箱：
Miller Electric：www.millerwelds.com
David
Jackson
9
援救：3D 制造
激光增材制造技术革命正在席卷外科界。高精度的 3D 肿瘤模型可帮助外科医
生准备手术；受损骨头复原后可分解的假体；可将药物输送至病灶区域的微小
中空体；可在术后恢复至原状的精密植入物……未来，也许在最偏远地区的诊
所和救灾小组也会将“微型 3D 工厂”作为标准配置的组成部分。
40 美元 手部假体
图片：单价 40 美元的手部假体
利用选择性激光焊接技术快速制成？
http://enablingthefuture.org
www.makerbot.com
3D 假体治疗技术
www.laser-community.com/en/3691
阿秒激光，托起希望
www.laser-community.com/en/2929
聚焦光
14nm 工艺
自人类削石为刀以来，光便一直是人类驾驭的
最具革命性的工具。关于我们目前所在阶段和
发展方向的四个示例
数字化-微型大脑
所有关于数字化的讨论都会涉及到处理能力和传输能力的无限提升。激光技术用
于芯片制造和分离、电路板的钻孔和切割、显示器玻璃切割以及显示器的制造。
光使我们到达了目前的阶段，而且只有光才能推动我们继续前进。
图片：英特尔的 BROADWELL
2013 年兴起技术革命，目前实现量产。
下一个会是什么？
http://bit.ly/LC_intel
超越13纳米材料
www.laser-community.com/en/4852
电路板决定一切
www.laser-community.com/en/3792
Inte
l
我们在 这里
距离地球
2.25 亿千米
探索地球以外的更多未知领域
通过显微镜可以观察到比光波长更小的结构。激光工具可以操作在显微镜下观察到的微小颗粒。高功率激光器
可以加速基本粒子，这可以帮助提升量子电动力学的研究。天文台可以利用制导激光器捕捉非常清晰的太空图
像。万兆瓦激光器可以将材料照亮进行分析，而阿秒脉冲则可以拍摄到化学和生物过程中的电子运动照片。无
论何时，当现代研究者在探索未知领域时，在很大程度上会直接或间接地依赖于照片-即便是制造他们所需的工
具也是如此。
图片：好奇号在火星上的移动轨迹
激光技术拓展研究领域
www.nasa.gov/mission_pages/msl
让瞬间永驻的人
www.laser-community.com/en/2929
使用世界上功率最强大的激光器用于研究
www.laser-community.com/en/2929
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从钢铁到织物 19g/m2
使用光的未来汽车趋势
2008 年至 2010 年间，人们开始认识到汽车产业陷入了一个死胡同。其中的原因包括二氧
化碳限排、对石油峰值的恐惧以及一场席卷全球的经济危机。但实际上，汽车产业确有一条
发展之路，只是人们不愿发现而已。大量的资金投入到新的材料、技术、制造工艺、设计变
革以及驾驶概念等领域，并且已经开始取得成效。光——曾经、并且仍将继续成为这场转变
中的关键因素之一。汽车依然是我们生活中不可或缺的组成部分，这是一个毋庸置疑的事实。
而在外观和制造工艺方面，业界已经提出一些令人为之惊喜的方案。
图片：EDAG LIGHT COCOON 概念车
EDAG 展示了未来的汽车技术
http://bit.ly/LC_EDAG-Cocoon
汽车产业的转折点
www.laser-community.com/en/4604
奥迪革命
www.laser-community.com/en/4925
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耗尽电能的白炽灯和荧光灯照明时
代终于结束了！我在固体光源（或者
说 LED 和半导体激光）的研发方面
花费了不计其数的时间。我的目标是
创造节能的定制化光源。因此，我很
高兴看到灯泡和荧光灯照明技术正
慢慢地成为历史，而固体光源将走上
舞台，照亮世界。在我看来，低成本
照明是推动人类文明不断发展的驱
动力，甚至是衡量文明水平的因素之
一。
你能想象没有照明的人类社会吗？
当我们的祖先结束一天的狩猎和采
集，回到家中，围在营火旁讲述一天
的故事时，我们的语言、传统和传承
便由此诞生了。即使时至今日，也依
然如此。今天，对于世界上相对贫困
的国家和地区，人们可以直接应用节
能高效的 LED，而无需再依赖耗能
的白炽灯，实现了技术进步的跨越。
而且，他们也不再采用传统的中心电
网进行供电，而是利用具有经济效益
的太阳能电池。想象一下由此带来的
种种益处！无需再使用有毒的煤油灯
照明，人们的身体将更加健康。
学校的学生和成年
人在晚上也可以像
白天一样阅读、学
习。这将极大地提
升较贫困国家和地
区人们的读写能力
和教育水平，也会
因此创造更好的生
活。
光的治愈能力 对我而言，光是生
命和健康的象征。它对医生是巨大的
帮助，可以让他们看到需要看的东
西。LED 灯则具备更大的优势，因
为它的体积可以很小，因此可以安装
在微小的手持手术器械的顶端。
更多光！
中村修二教授荣获 2014 年诺贝尔物理学奖，他毕生
都致力于光源的研究。在这篇文章中，他向我们说明
了低成本光源的重要价值。
中村修二教授 1954 年出生于日本南
部的伊方町。1993 年，他使用氮化铟
镓研制了第一个可以发出超亮蓝光的
发光半导体。在此之前，由于无法生成
蓝色光谱，LED 不能发出白光。2014
年 10 月 7 日，赤崎勇、天野浩和中
村修二因他们开创性得研究而促成了
高效节能发光半导体的产生而荣获
2014 年诺贝尔物理学奖。中村修二自
2000 年起在加州大学圣塔芭芭拉分校
任教。
中村
修二
/UC
SB固
态照
明与能
源电子
中心
这意味着在外科
医师需要时，可以
更加精准地照明，因为
LED 灯散热量很低，可以
安装在距离手术操作处很近的
位置。在未来，我们的身体中可能
会植入更多经过光学处理的人工材
料。例如，借助特定的 UV 光线，
牙医可以在数秒内固化使用人造树
脂制成的植入体。在感光材料的作
用下，即使断裂处也可以更好地愈
合。
光还可以为我们提供保护。我所在
的学院目前正在开发可帮助我们对
表面消毒的紫外线 LED 灯。还有
一些正在使用特定的紫外线光催活
病人服入的药品。由此，药物便可
以在预定的时间到达目标细胞或病
原体，从而使病人免受药物副作用
的影响。所有的这一切都得益于我
们使用固体光源对光波长实现精准
控制的能力。
巧妙地发挥光的作用对医疗研究的
成功也至关重要。2014 年诺贝尔
化学奖得主甚至还成功地运用光检
测了不到光波长度一半的微小结构
和运动，从而使他们可视。Eric
Betzig、Stefan Hell 和 William
Moerner 的研究成果开辟了一种
崭新的纳米显微学，可以使我们观
察分子如何构成神经元。这项技术
可以帮助我们更加深入地了解帕金
森和老年痴呆症等疾病。
我认为在医学和生物学领域，固体
光源技术还有广阔的应用空间。我
们可以进一步将波长推进至紫外线
的波长范围，这将为我们开辟更大
的应用空间。
照明改善情绪 光线可以调节
人们的心情。在很长一段时间以
前，我便惊奇地发现光线对我们情
绪，乃至生理的影响。在发达国家
生活的父母都会时不时地将自己
的孩子带到郊外呼吸一下新鲜空
气。当然，这样做的益处远远不限
于此，其中之一便是我们的皮肤需
要吸收阳光中的紫外线，从而在体
内生成维生素 D。
课程的内容，启蒙运动照亮了人们
的自我意识，警察的职责是守护正
义的光明。
你的智能手机很小巧，光线照亮屏
幕，你才可以阅读上面的信息。你
可以通过观察展厅中雕塑的照明条
件判断其价值的高低。钻头上安装
的微小的照明装置可以帮助你更好
地确认操作的位置。从技术角度而
言，光还会传播信息：因特网的
光线还控制我们的
作息规律，或者说我
们体内的 24 小时
生理周期。我们可以
在办公室中安装合
适的蓝光灯，经证
明，这样可以改善人
的情绪和工作效率。
在一些航班中，航空
公司还会通过调节
照明来缓解乘客的
“我认为低
成本的光照
明是衡量人
类文明的标
尺。”
主干网是由大量的
光纤电缆组成，你
可以在你的蓝光播
放器上观看最新一
季的连续剧。在开
阔的区域，LiFi 技术
正在越来越多的场
合用于信息传输：
光电半导体可以将
发光半导体的闪光
转化为电子脉冲。
时差反应。在冬季漫长的国家，例
如瑞典，公交站点会提供“日光
浴”。经科学研究证明，这些简单
的光照应用可以有效地改善人们
的情绪。世界各地的医生也正在使
用光照治疗抑郁症和失眠。
心灵鸡汤 我经常会在郊外散
步，而且我发现这样可以激发我的
创造性。一次，我正在想为什么大
多数人会对光视而不见。但是，光
是什么呢？我所指的不是老生常
谈的波与粒子的对比。我更多的是
关注光对我们的意义。对植物而
言，光就是食物。但对于我们，光
主要是传递信息的工具——一种
提供精神和思想食粮的介质。回想
一下我们使用的表述：老师阐明
第一个 LiFi 移动手机也已经诞生。
“托尼,关掉激光器，快去睡
觉！” 未来对我们意味着什么？
意味着更多光！还有巨大的光源应
用潜力等待我们去开发。在圣塔芭
芭拉的固体光源和能源电子中心，
我的同事和我正在研究在照明系统
中应用激光器。LED 仍将被时代所
淘汰——使用更高的电流时，LED
的能效会降低。而激光器则不存在
这一缺陷。因此，我们希望利用激
光器制造体积更小、更亮的光源，
换言之，我们还可以同时简化散热
器和光学器件的设计。我们希望，
在不久的将来，一位母亲会对她的
儿子说，“托尼，关掉激光器，快
去睡觉！”
联系作者：[email protected]
15
随笔
使用高亮度激光加工材料是明斯特科学大学激光中心（LFM）目前主要的
研究课题之一。中心创始人和主任 Klaus Dickmann 专门从事表面结构
处理和新功能开发的研究。
增加表面
使用不同的激光参数（激光密度）改变材料的表面结构，从而实现不同的功能。
明斯
特LF
M激
光中
心
16
科学
结构深度
1 过去 / 从基本的工具到复杂的诊断系统
2009 年。经过十年的研究，超短脉冲激光（USP）技术即
将在世界主导性的激光和光电行业展会——慕尼黑国际应
用激光、光电技术贸易博览会上实现行业应用的突破。Klaus
Dickmann 也来到了博览会上，为他的实验室寻找最好的
USP 激光。此时，USP 仍然具有很强的神秘性，是一种可
以在不加热的前提下对材料进行加工的工具。Dickmann 对
通快公司生产的全新 TruMicro 5000 系列激光器青睐有
加。TruMicro 5000 使用 0.00000000001 秒的超短激光脉
冲，其激光束可以精准地蒸发材料上的微小部位，不留任何
残余。
“超短脉冲激光？第一次接触时，我就觉得
它是材料微加工和表面结构处理的完美工
具。一皮秒的激光脉冲喷射几乎不会引起任
何熔化，这样便可以实现亚微细米级的均质
表面。”
明斯特。在将 TruMicro 5000 安装
到 LFM 中心 600 平米的实验室
时，它仅是一个单纯的激光光源。但
Dickmann 教授对自己在施泰因富
特实验室的经验性加工却有着更多
的设想。使用激光器开展研究即意味
着无穷无尽的测试，特殊材料尤为如
此。这时就需要 USP 激光器大显身
手了。Dickmann 带领的团队几乎熟
悉任何种类的材料，包括铜、不锈钢、
压电陶瓷、玻璃等等。
“自动化？和其它领域一样，自动化在研究
中也具有至关重要的作用。在实验室中设置
工业流程，我们可以更快地获取有效的实验
成果。经验论是判定表面在不同能量级下所
产生变化的先决条件。所有的计算和模拟都
只能提供近似值。”
Dickmann 和他的团队着手将光源改造成一个高度智能化的
生产系统，同时具备特殊光学特性、控制系统技术优化和在
线监控系统等多项功能。他们甚至还安装了高清摄像头，用
于检测和校正加工过程中的偏差。而且他们始终没有忘记首
要的目标：研究超短脉冲激光在实际应用中的功能，并将研
究中的发现转化为工业生产力。最终，客户将可以自主选择
最理想的生产参数，从而优化生产过程，提升质量和产量。
对于渐调激光密度或能量密度等操作，
基于经验的研究方法中涉及了大量的自
动化过程。样品表面被分割成单独的区
域，形成不同的表面部分，然后使用不
同的光束参数进行加工。系统会记录所
有的参数和结果，以确保测试设置可以
再现。由此生成的结果也将在工业应用
中证明它的价值。
逐层绘制 3D 模型，制作铜质金字塔
17
17
2 现在 / 寻找应用领域
那么有谁能够从这些研究中受益呢？毋庸置疑，医疗技术应用将是最
大的受益者。从薄膜打孔到医疗仪器的微组件再到可吸收冠脉支架，
都可以使用超短激光脉冲实现更高的质量水平。但 Dickmann 教授
首先考虑的是结合微观结构技术增加材料表面的功能性，而且使用皮
秒脉冲生成微观结构的工艺已经实现了产业规模的应用。但当研究者
们发挥想象时，会发现其潜在的应用远远不仅于此。例如，皮秒激光
可赋予材料表面不同的功能结构。其中就包括“芯片实验室”，这种
指甲大小的实验室可作为一个血样分析平台。采集血样后，它可将血
样导入一个微型试验站，并即时显示分析结构。在这个迷你实验室中，
皮秒激光束在斥水环境中雕刻了亲水通道。界面力将样液沿着通道导
入各种反应和分析区域。目前，LFM 中心的研究者们不仅可以测量
出流动阻力，而且还可以设定绝对精准的各种参数。在此基础上，便
可以开发多种医疗诊断应用。
研究者们还发现了一个令人振奋的作用，即在超短激光脉冲的作用
下，材料可以自主形成微观结构，未来制造商将从这一发现中受益。
由此生成的纳米脉动和周期微观结构的大小和形状对材料表面的属
性具有直接的影响，而且可以通过调整激光器参数进行控制。皮秒激
光辐射作用下的材料特定的自组织性能可以进一步简化功能性表面
结构开发的工作。LFM 实验室的研究者们目前正在重点研究调整参
数时会发生的具体变化。
“为何是利基应用？因为这一领域正在发生
一些有趣的事情，而且我们可以获得突破性的
成功。这也是我们为何没有关注光电伏领域的
原因，这个市场现在已经很饱和了。”
利基应用的一个示例是研究者在摩擦学领域正在开展的研究工作。例
如，显微级大小的润滑囊或独立式微米锥可以降低机械驱动系统中的
摩擦阻力，提升性能。LFM 的研究者们目前正在寻找优化工艺速度
和质量的最合适的参数。
微米滤网和过滤器是另一非常具有前景的领域。LFM 正在开发不锈
钢材料的微孔滤膜的制造方法。例如，这些微滤网可以用于生物医学
和食品科技等领域。其主要目标是了解工艺过程并明确 USP 激光与
众多不同材料的作用方式。研究者们希望这些研究成果可以提高钻孔
速度，减小钻孔直径。
“专利？申请专利需要大量的工作，不仅不会
产生收益，而且往往会妨碍研究进度。因此，
我们并没有太多地关注专利申请，而且目前也
尚未申请任何专利。我们更在乎的是向人们展
示利用激光所带来的种种新技术层面可能性，
以及对未知领域的探索。而且我们在工业领域
的合作伙伴关注的也仅是新方法相比传统工
艺能否产生更大的成本效益。”
LFM 也在大力研究区分皮秒级和飞秒级加工之间的领域。他们已经
完成了一个关于显微处理温度感应组件的项目。这一项目是联合米特
韦达应用科学大学共同完成的。研究开发了一个独特的激光器系统，
该系统中配置有一台光学振镜，可对一系列金属和介质材料进行多种
微观结构处理。首先由一个色度传感器记录形貌。然后团队利用扫描
电子显微镜对具体应用的各个方面进行分析。研究结束后，研究者们
将发现与米特韦达大学的飞秒激光加工的相同研究结构进行比对。结
果令人震惊。在将参数根据具体的应用进行优化之后，皮秒脉冲在很
多应用上所达到的质量水平与飞秒加工的质量水平几乎无法区分。根
据研究结构，研究者们将皮秒激光加工的烧蚀过程加快了 4 倍，显
著提升了精确度。
微结构经过激光处理和赋能之后具有斥水（左）和亲水（右）表面属性
18
明斯
特LF
M激
光中
心
科学
不锈钢表面上的功能化
矩阵，用于固定水滴
3 前景 / 无限可能
超短脉冲材料加工在很早之前便占有一席之地，并且正在进入越来
越多的量产化应用，取代诸如机械钻孔、EDM 和化学腐蚀等传统
工艺。激光具备多种优势-它可以实现绝对精确的配置，确保可靠的
生产过程，而且通常是唯一可提供选择性加工的工具。在安全技术
领域它也有独特的优势，例如可以在材料中植入防伪结构。
目前，LFM 正在研究为 USP 激光波束赋形的课题。团队发现，
在材料以不同的方式经过光电作用之后，他们可以使用自适应光学
改变焦点的几何形状。研究者希望由此可以实现更快的加工效率。
LFM 同时还参与 LACONA（激光在艺术品保存中的作用）组织的
各项工作。每两年，LACONA 都会组织一次修复专家和激光物理
学家的科研交流会议。多年以来，Klaus Dickmann 一直是该国际
会议委员会的永久性成员。他和他的团队可以利用适当的激光恢复
宝贵的羊皮纸和古老的壁画。
“局限？什么局限？正如 Peter Leibinger
所说：“利用超短脉冲，我们开辟了一个全
新的领域——在很长一段时间内我们都将无
法知晓其精确的边界和详情。”
最大的难题仍是继续发现新的应用。得益于非线性吸收过程，皮
秒脉冲还可以加工透明材料。与陶瓷表面的结构一样，新等级的
覆层系统和组分同样为研究者提供了广阔的想象空间。
联系人：
明斯特应用科学大学，Klaus Dickmann 教授
电话：+ 49 (0) 2551 9 – 62322，dickmannfh-muenster.de
工程博士 Klaus Dickmann 教授是明斯特应用科学大学激光中心（LFM）的创始人和主任。他学习电子工程和物理，并在汉诺威
大学的生产工程和机床（IFW）学院的汉诺威激光中心（LZH）获得了博士学位。他的论文题目是“使用激光切割电炉钢板”。他
不仅专注于材料的激光加工领域，对安全领域也具有浓厚的兴趣。作为公开任命和认证的激光安全和技术专家，他长期致力于包括
超短脉冲激光辐射相关的安全问题。www.fh-muenster.de/laserzentrum
19
热点关注
！
电视剧中某一集的 28 分钟的场景：豪斯医生拄着
手杖，他面前的病人在不停地抽搐。这位荧屏医生
最初的诊断出错了，对此他大为恼火（第二次获得
了正确的诊断）。他的助手喊着要一种名字非常复杂
的药品，一名护士正在准备，手指弹动着注射器。
这个“针头”的成本是 6 分，当然在荧屏中没有
人会关心这个问题。而在现实世界中，则截然不同
了。上世纪中期，得益于金属成型和焊接工艺的发
展，空心不锈钢针头的价格大幅下降。低廉的成本
使医生和医护人员可以使用一次性针头，而无需反
复消毒重复使用。正如最初开始使用针头注射一样，
这一改变挽救了很多人的生命。
十亿个针头 虽然没有官方的统计数字，但据我
们了解，单单只在德国，每天医生、护理人员和病
人使用并丢弃的皮下注射针头数量就达到数百万
个。在全球范围内，这一数字可超过十亿。每天。
一个几分钱的针头可以累积成一笔巨大的金额。
耐克森设备和低温系统主任 Relf Egerer 和我们
分享了他的观点：“医疗技术的成本非常昂贵，即
使一件看起来如此廉价的产品也是如此。我们正努
力降低成本。我们的目标是在近期内将皮下注射针
头的价格降低一半！”Egerer 计划利用汉诺威耐克
森公司生产的 NanaWema 设备实现这一目标。
NanoWema 可以将非常窄的不锈钢带卷成超薄的
管形，然后使用激光束焊接。
20
皮下
注射
针头
属于
一次
性产
品。利
用巧
妙的
管体
成型
工艺
和半
导体
激光
器，
Nexa
ns 可
确保
在不
久的
将来
大幅
降低
一次
性针
头的
成本
。
报告
耐克森的 Ralf Egerer 相信高效的半导体激光器是
降低注射成本的有效途径。
耐克森公司是全球最大、最重要的电缆制造
商之一。公司总部位于巴黎，员工人数超过
25,000 名，在全球范围内提供海底电缆、
工业布线和通信电缆等产品。凭借其
NanoWema 理念，公司目前正在利用其核
心业务专长开拓新的市场领域。Egerer 说：
“其实，从电缆到皮下注射针头并不是一个
非常大的跨越。为防止海底电缆中的电缆束
受到海水压力的影响，我们采用铜或铝制成
的薄壁护套包裹电缆。因此，我们在制造长
而薄的金属管材方面是有一定的技术基础
和经验的。利用 NanoWema，我们可以改
进工艺，制造出更窄、更薄的管材。”他所
指的管材直径 1.8 毫米，壁厚 0.05 毫米。
该类管材通常使用 TIG 焊接工艺生产。
Egerer 解释说：“TIG 系统在可加工的钢
材量和可实现的壁厚上存在技术局限。与激
光器相比，TIG 焊接的管材直径通常是其两
倍，而且壁厚也是其三倍。在 TIG 工艺中，
为降低直径和壁厚，通常需要大量的重复性
工作。”其中包括将管材在芯轴上进行环向
拉伸。之后，不锈钢变得更加坚硬，密度和
脆性都会提升。但后续的精整工艺中要求钢
材具有可延展性，因此必须再次将钢材松
化。为此，需将千米长的管材从加热炉中拉
过进行加热。传统工艺通常需要对管材进行
五次还原和三次退火处理，耗费了大量的
能源和劳动，“Egerer 说。使用半导体激
光器后，制成的管材已经非常接近要求的尺
寸，为我们的客户节省了后续加工的成本，
以及精整加工所需的大量空间。”
五千米长的焊缝
在 NanoWema 工艺中，设备首先将五千
米长的薄钢片从线轴上解下，然后在上面涂
抹一层润滑油。在后续一系列的步骤中，成
型辊会将金属加工成圆形的开口管。成型加
工完成后，金属片的外侧边缘会并排平行排
放。
由于边缘之间的间隙极其微小，激光器必须
具备高精准度，光束的聚焦精度需达到 0.2
毫米。为此，耐克森开发了一个机械固定间
隙的系统，激光器无需随着焊缝移动，相反，
焊缝精准地从光束的聚焦点下通过。设备将
管型金属带从一个狭窄的环形并线模中拉
过。从并线模中凸出的一块小翼片位于间隙
之中，作为导向装置将通过的焊缝对中。此
时，激光束从上部将五千米长的焊缝一次性
焊接完成，而无需再次调节聚焦。管材焊接
完成后，NanoWema 系统立即将其卷在线
轴上。每四个小时，半导体激光器便会短暂
中止操作。Egerer 说：“我们关闭激光器，
将数千米长的管材放在下边，然后再次打开
激光器。整个过程就是这么简单。” “但
是耐克森多年的加工经验构成了这一工艺
随后这些空心的管材会被制成皮下注射针头、恒温
器中的毛细管或者电子通信装置中的防护板。
NanoWema 系统可以制造近乎正确尺寸和形状的
超薄管材，因此消除了为达到所需厚度和直径所需
的很多精整步骤。
有效运行的基础。近期内不会有其它公司开
发出类似的工艺。”激光器可以每分钟 20
米的速度持续焊接数千米长的管材，这个速
度是 TIG 焊机速度的两倍。此外，在材料
加工过程中也不会产生需要后续清除的任
何杂质颗粒。使用 TIG 技术焊接经润滑的
管材时，焊丝表皮上的油脂会造成杂质。而
激光器可以将油脂烧除。
Egereer 说：“在过去十年里，激光技术的
成本大幅下降。我们的单位能耗显著降低，
效率却大幅提升。” “综述上述因素，半
导体激光器和 NanoWena 工艺可以使我
们以市场价格一半的价格制造超薄的管材。
因此，在未来，医生再也无需像豪斯医生一
样为皮下注射针头的成本而烦恼。
联系方式：德国耐克森股份有限公司，Ralf Egerer
电 话 ： + 49 (0) 511 676 – 3349 ，
21
Gern
ot
Walter, N
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imm
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ann
除漆 航空公司会定期为飞机的机身除漆，再重新涂漆，通常使用化学或
磨蚀的方法如喷砂来操作。但这些工艺有很多不足，诸如成本昂贵、
耗时，会产生大量的垃圾等。此外，一些新型的飞机机身材料对化
学和机械清洁方法非常敏感，因此飞机制造商对更精准、更柔和的
技术需求越来越高。
可移动激光器。这是 LCR Systems B.V. 采用的方法。这家位于
荷兰的公司已经宣布了其于 2016 年前开发“激光除漆机器人”
的计划，该计划将使用激光以全自动化的方式为机身除漆。公司称
该工艺可适用于各种飞机型号，而且无论在成本上还是性能上均优
于市场的同类产品。系统的核心部件是一台功率强大的二氧化碳激
光器，由通快公司提供。这台激光器将和一个机器臂一起安装在一
个移动平台上。其原理是，操作台围绕着飞机移动，使激光器可以
清除所有的漆层。由于配备管型高频发生器的传统激光器在平台移
动的过程中进行工作，所以可靠性不高，而且占用的空间也相对较
大。因此通快公司为该应用选择了一个晶体管发生器。激光器体积
更小，也更加坚固，非常适合在移动平台上操作。
更快，更经济。为避免表面受到磨损，激光器可通过编程，选择一
层或多层清除操作。光学传感器会辨别涂层之间的色差并将该信息
传送至激光器控制单元，从而调节激光器功率。二氧化碳激光器非
常适合于为机身除漆，它的长波段特点可以使其有效清除各种不同
的漆层，达到类似消融的效果。LCR 预期其激光器除漆机器人可
将机身漆层清除工作的时间缩减 30%。对于大型飞机，该工艺可
节省两天的工作时间。这种新工艺的其它优势包括，每架飞机的清
除工作成本可降低 80%、气体的清洁排放以及降低 90% 的二氧
化碳排放量。
联系人：www.mowarped.com/lcr/
LCR Systems 正在计划将激光器作为一种常用
的，更加柔和、更加高效的飞机漆层清除工具。
20 kW
是首款用于清除漆层
的 TruFlow 激光器
的额定功率，同时，
公司还在开发其它的
功率级别。
22
Gern
ot
Walter
报告
300 次/秒
——这是激光扫过飞机表面的速度。
50% 的时间
节省，与传统工艺相比。
9 百万欧元的
系统研发投入。
23
报告
“我们的客户希望我们能够娴熟地掌握激光焊接技术。”
GKN Driveline
上海工厂的生产工程师
Huo Chenghui
“新型碟片式激光器焊接系统大幅削减了我们的生产成本。”
Zoran Bubic 在德国茨维考
的 GKN 工厂负责中央处理
和运营规划。
24
“设备可焊接的产品种类，及更换夹具的时间——每一套新系统都有很大提高。” 墨西哥 GKN Driveline 工厂的焊接技术
专家 Antonio Torresplant 和他的同事
Neil Plant 和 Martín Sánchez
成功的典范
汽车业巨头 GKN Driveline 在 14 年前开始使用激光焊接传动系统组件。现在，这一久经考验的系
统又升级为碟片式激光器，而且正在三个大洲内得到推广。
黑森林地区的生产车间。墨西哥 GKN Driveline 工厂的焊接技术
专家 Antonio Torresplant 和他的同事 Neil Plant 和 Martín
Sánchez 正在专注地观看设备如何处理他们携带的传动组件。一
个夹钳夹起法兰上的一个郁金香形盖板。外形类似于一个倒置的大
礼帽，盖板略微大于一个拳头。法兰和外壳已经通过压紧连接起来，
并实现过盈配合。它们被放在转台的零件夹具上，并从内侧固定。
转台转动到下一个工位，在该工位顶部装有感应器。数秒内，法兰
的顶部将被加热至炽热状态，金属会冒烟并变红，同时高温计的
红外光束会测量零件的温度。转台转动至焊接单元。在这一工位，
零件同样由高温计监测温度，在冷却之前，碟片式激光器发射出来
的激光束已经在零件上形成了六道整齐的焊缝。在最后一个工位，
夹钳将组件从夹具上移开，并放在激光打标工位内打标。郁金香形
盖板降低至传送带。整个过程仅持续数秒。
Torres 连接了他的电脑，对每个参数进行追踪。“我从同事那里了
解到很多关于这种系统的信息，但其展示的周期时间和精确度仍然
给我留下了深刻的印象。”几天前，他从墨西哥中部的塞拉亚
25
报告
出发，来到了德国南部。他此行到 KMS Automation——一家
制造技术公司考察公司的设备的目的是他不久将采购该种设
备，用以提升自己工厂的产量。
碟片式激光器深熔焊。GKN Driveline 是最大的汽车传动系
统供应商之一，提供各种传动系统解决方案。在这里，精确定
时的量产流程同时实现了高品质的产品质量。GKN 在墨西哥
的工厂目前正在扩产阶段，Torres 将进一步丰富供应的产品类
型。”这也意味着我们将采用新型的生产技术。从现在起，固
体激光器将在我们的生产操作中发挥持续性的重要作用。”
Neil Plant 到黑森林地区的行程比 Torres 要短得多。他在英国
伯明翰的 GKN 总厂担任生产开发焊接方面的经理。正如
Plant 指出的，“激光焊接在 GKN 并不是一项新技术。二氧
化碳激光焊接系统稳固、快速，而且无需修饰工作，因此我们
在 14 年前便引进该技术作为我们产品的标准焊接技术。刚开
始时，激光焊接工艺都被认为成本太高，但却可以显著降低产
品生产成本。”
大多数生产传动系统组件的公司都
转而采用二氧化碳激光焊接工艺。到
目前为止，只有该种技术能够实现承
受持续高压所需的焊缝深度。近年
来，通快公司工程师大幅提升了碟片
式激光器的光束质量，使固体激光器
也同样可以达到这一要求。Torres 的
新设备便是其成果的最佳例证。
Neil Plant 说，“新型激光焊接系统
已经成为我们生产中的标准系统，并
且正在逐渐在我们其它国家的工厂
中推广应用。”其中之一就是生产工
程师 Huo Chenghui 所在的上海工
厂。“我们的客户希望我们能够尽快
应用这一技术。碟片式激光器的工作效率之高给我们留下了深
刻的印象，未来，我们计划在我们所有的小型组件中使用这种
技术。”Huo Chenghui 很快就要订购 Torres 工厂所使用的
同款碟片式激光焊接系统。“我们在德国茨维考的同事已经应
用了这种技术，成效十分显著。我们也希望采用这种技术。”
感应器——完美的搭配
事实上，GKN 最先是在茨维考使用激光焊接技术的。负责茨
维考工厂的中央处理和运营规划的 Zoran Bubic 回忆道：“十
四年前，我们和通快公司合作，运用二氧化碳激光器焊接技术。
当时所面临的问题是寻找一种预热工件的有效方法。”
他们采用的解决方案是感应加热。Bubic 说：“这种方法非常
适合焊接，因为它可以提供快速局部加热，而且可以简单地整
合到工艺中，自那时起，便取得了可靠、令人满意的生产成效。”
“然后，几年前，为应对日益增长的客户要求，我们想要再增
加一套焊接系统。这种系统需要大幅降低生产成本，同时达到
同等的质量水平。”和通快公司一起，德国 GKN Driveline 公
司的工程师共同决定在焊接工艺中使用 TruDisk 5302 纤维导
向碟片式激光器。位于迪琴根的激光应用实验室和 GKN
Driveline 共同确立了焊接参数，包括加热温度、激光输出、焦
点位置、焊接速度等等。Bublic 解释说，“我们的客户都是世
界顶级的汽车制造商，他们非常清楚期望的组件是什么样的。
例如，就焊缝的规格要求就有很多页，包括焊缝气孔的大小和
数量、接缝误差、焊缝凹陷和凸起等。在通快实验室的帮助下，
我们使用碟片式激光器解决方案满足了产品的所有规格要
求。”系统由位于施兰贝格黑森林村的 KMS Automation 集
成。公司开发的一种概念就是可以在较短的周期内将各种要素
集 成 到 一 个 生 产 设 备 中 。 TRUMPF
Huttinger 负责提供生成器、工序能耗和预
热感应器，而通快则供应激光光源、光缆、
光学器件和 TruLaser 焊接单元。
再见，氦气。“我们使用这种固体激光焊
接系统已经两年了，它再次帮我们大幅降低
了生产成本，”Bubic 说。对于其另外一个
小小的进步是：“除较小的占地面积之外—
—我们的二氧化碳系统仅需 100 平方米，它
的升级版仅占 35 平方米——它的能耗也
更低。新系统的有效率接近 30%，比之前
的系统要高很多。”固体激光器的另一优势
是，它的波长可以使材料更加高效地吸收。
因此，它所要求的激光能量便更少。
“但最大的优势是保护气体，”Bubic 解释说。“氦气的价格
目前很高。为抑制金属蒸汽等离子体，二氧化碳系统每分钟需
向工件上吹出 16 升的气量。由于固体激光器不会生成等离子
体，因此我们根本不需要保护气体。”在黑森林，Torres 戴上
白色手套，拿起了刚刚焊接好的，热量还未消退的郁金香形盖
板。“每一个新系统都提升了我们的实力。这一系统可以使我
们使用一台设备焊接不同型号的组件，而且还可以减少再加工
次数。”他看着组件，接着说道：“未来，连接方面的进步将
主要来自于激光焊接。”
通快联系方式：Hakan Kendirci，工业经理汽车传动系统，
电话：+49 (0)7156 303 – 36890，[email protected]
Detlef
Göckeritz
承受巨大应变的传动系统组件：
反向滚道接头（左）和郁金香形法兰盖（右）
26
进入焊接单元前，郁金香形
盖板的上端会由一个感应
器加热，并在短短数秒内变
得炽热。 固体焊接激光器不会产生
等离子体，因此 GKN
Driveline 便不需要使用保
护气体。
标准的加工流程包括四个
步骤：上料夹紧、预热、
激光焊接、激光打标。
预热可以防止高硬度
金属中的碳进入熔体
池并形成裂纹——这
是耐磨损传动系统组
件生产过程中需要考
虑的一个关键因素。
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激光技术开拓者和他的两轮驱动越野摩托车
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混合型激光焊接厚板金属中的相互作用
Wei Liu 博士（29 岁），曾在德克萨斯州达拉斯南方卫理公会大学的 Bobby B. Lyle 工程学院学习
机械工程。他的论文主题是使用混合型激光弧焊接高级高强度钢板和铝合金。他分别研究了激光束、
基层和过滤材料之间以及激光束和电弧之间的相互作用。您可以在以下网址阅读完整的文章：
http://gradworks.umi.com/36/70/3670927.html
使用皮秒激光优化金属表面
Peixun Fan 博士（28 岁），曾在北京清华大学学习材料科学与工程。他的论文主题是使用皮秒激光
器通过添加微结构和纳米结构加工并增强金属表面——并特别介绍了它们的抗反射性。这在多个领
域的材料表面加工中有着关键性作用，如传感器技术、航空学和航空工程和太阳能应用。您可通过
以下邮箱联系作者索取完整的论文：[email protected]。您可通过以下网站浏览 Peixun Fan
的研究：http://www.researchgate.net/profile/Peixun_Fan
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光作为一种工具的未来发展会是怎样的呢？五位年轻研究者的研究可能会给读者提供一些参考。
光泵浦，基于半导体的超短脉冲激光
Mario Mangold（28 岁），在苏黎世联邦理工学院获得了他的博士学位，研究主题项目是 MIXSEL
——锁模一体式外腔表面释放激光器。这些半导体碟片式激光器可能会演进为医疗、生物技术和度
量衡学领域中使用的超短激光脉冲的紧凑光源。Mangold 获得了 5-100 千兆赫的脉冲重复率以及
小于 300 飞秒的脉冲宽度。您可通过以下邮箱获取完整的论文：[email protected]，可以在
下述网站阅读他的研究成果：https://scholar.google.ch/citations?user=4r66gpQAAAAJ
使用零间隙搭接焊缝焊接镁合金
Masoud Harooni 博士（33 岁），在南方卫理公会大学（德克萨斯州达拉斯）Bobby B. Lyle 工程学
院获得了他的博士学位。他的论文主题是连接焊接难度较高的轻质合金，主要是关于可在汽车行业
帮助降低显著重量的镁合金。他还研究用于实时无损检测焊接缺陷的光谱学应用。他的项目与通用
汽车共同合作。您可在以下网站了解他更多的发现：http://gradworks.umi.com/36/24/3624907.html
使用单周期激光脉冲控制电子
Matthias Kübel-Schwarz 博士（30 岁），获得了慕尼黑路德维希马克西米利安大学和加兴普朗克量
子光学研究所联合授予的博士学位。他研究的课题是使用脉冲宽度仅为数个光周期的超短激光脉冲
研究单个原子和分子。这些激光脉冲可用于控制电子和原子的移动，并在多原子分子中执行针对性
断键。您可在以下网站获取他完整的论文和其它学术文章：
http://www.attoworld.de/Mainpages/PeoplePages/KuebelMatthias/index.html
Wei Liu
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博士、
Matt
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arz
博
士
激光在
哪里？
未来展望：远光前车灯可以照亮前方 600 米以内的高速公路。
这是全新光源应用的一个典型示例。一个蓝色半导体激光可以照亮
一个含磷的特殊结构陶瓷盘。在激光器的激发下，变压器发出了耀
眼的白光，正如前车灯照射下的小鹿一样，这一技术受到了汽车行
业的关注。由于汽车产业具有非常高的能力、热情和资源将激光前
车灯从试验阶段转化为实际操作阶段，因而汽车应用将只是一个开
始。最终，这一新型“激光灯”将使其它所有的同类产品黯然失色。
有趣的是，激光前车灯依赖于另一光束源，而其仍处于开发的初始
阶段：所需的陶瓷表面结构仅能使用超短脉冲激光实现工业量产。
BM
W, G
ern
ot W
alter
22
惊叹！ 当您参观德国慕尼黑光电展的 A2 展厅
233 号通快展位时，我们可以向您展现这些
内容。慕尼黑光电展，展会日期 6 月 22 日
– 25 日。如何获取呢？来看一眼吧！
激光界
激光界是通快集团的用户杂志。
在线阅读：www.laser-community.en
下载地址：www.cn.trumpf.com/s/lasercommunity
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