1、1、從激光束的特性分析，為什么激光束可以用來進行激光與物質的相互作用？答：（1）方向性好：發散角小、聚焦光斑小，聚焦能量密度高。（2）單色性好: 為精密度儀器測量和激勵某些化學反應等科學實驗提供了極為有利的手段。（3）亮度極高：能量密度高。（4）相關性好：獲得高的相關光強，從激光器發出的光就可以步調一致地向同一方向傳播，可以用透鏡把它們會聚到一點上，把能量高度集中起來。總之，激光能量不僅在空間上高度集中，同時在時間上也可高度集中，因而可以在一瞬間產生出巨大的光熱，可廣泛應用于材料加工、醫療、激光武器等領域。2、透鏡對高斯光束聚焦時，為獲得良好聚焦可采用的方法？答：用短焦距透鏡；使高斯光束遠離透

2、鏡焦點，從而滿足l>>f、l>>F； 取l=0，并使f>>F。3、什么是焦深，焦深的計算及影響因素？答：光軸上其點的光強降低至激光焦點處的光強一半時，該點至焦點的距離稱為光束的聚焦深度。光束的聚焦深度與入射激光波長和透鏡焦距的平方成正比，與w12成反比，因此要獲得較大的聚焦深度，就要選長聚焦透鏡，例如在深孔激光加工以及厚板的激光切割和焊接中，要減少錐度，均需要較大的聚焦深度。4、對于金屬材料影響材料吸收率的因素有哪些？答：波長、溫度、材料表面狀態波長越短，金屬對激光的吸收率就越高溫度越高，金屬對激光的吸收率就越高材料表面越粗糙，反射率越低，吸收率越大。5、簡

3、述激光模式對激光加工的影響，并舉出2個它們的應用領域？答：基模光束的優點是發散角小，能量集中，缺點是功率不大，且能量分布不均。應用：激光切割、打孔、焊接等。高階模的優點是輸出功率大，能量分布較為均勻，缺點是發散厲害。應用：激光淬火（相變硬化）、金屬表面處理等。6、試敘述激光相變硬化的主要機制。答：當采用激光掃描零件表面，其激光能量被零件表面吸收后迅速達到極高的溫度，此時工件內部仍處于冷態，隨著激光束離開零件表面，由于熱傳導作用，表面能量迅速向內部傳遞，使表層以極高的冷卻速度冷卻，故可進行自身淬火，實現工件表面相變硬化。7、激光淬火區橫截面為什么是月牙形？在此月牙形區相變硬化有什么特點？ 特點：

4、A,B部位硬化，C部位硬化不夠原因：A,B部位接近材料內部，熱傳導速率大，可以高于臨界冷卻速度的速度冷卻，因此可充分硬化，而C部位熱傳導速率小，不能以高于臨界冷卻速度的速度冷卻，因此硬化不夠。8、材料表面激光相變硬化的兩個主要條件是什么？對激光光束和工件有什么要求？答：兩個主要條件：1. 材料加熱后達到的最高溫度Tmax溫度必須是在相變溫度（奧氏體化溫度）以上，且在熔點以下；2. 必須從相變點A1以上的溫度以高于臨界冷卻速度冷卻。 激光功率密度：103104W/cm2 自身工件具有一定大小，實現自我快速冷卻。9、在激光表面淬火中需要光束的光強分布盡可能均勻，你知道幾種能使光束光強分布均勻的措施

5、和方法。答：采用光強分布均勻的高階模光束；振鏡掃描方法：使光束在試件的同一部位，以短時間內來回掃描2-3次，使之具有接近于時間上平均的光強分布的矩形面熱源特征。積分組合鏡：在激光反射面上安裝許多很細的平面鏡，使之在激光焦面上達到均勻的能量分布。10、在目前激光表面淬火中常對工件進行黑化處理，為什么？答：提高材料對激光的吸收率11、試敘述什么是激光熔覆。答：激光熔覆是一種新的表面改性技術。通過在基體材料表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使熔覆材料熔化，并與材料表面形成冶金連接在金屬表面形成以熔覆的材料為基體的表面強化層，從而顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法。1

6、2、激光合金化與熔覆材料的供料方式？答：同步送料法、預置涂層法。13、試敘述激光深穿透焊接與激光熱傳導焊接的主要異同答：熱導焊：激光功率密度較低（105106 W/cm2），依靠熱傳導向工件內部傳遞熱量形成熔池。光能量只被材料表層吸收，不產生非線性效應或小孔效應。這種焊接模式熔深淺，深寬比較小(焊縫深度小于2.5 mm，焊縫的深寬比最大為3:1)。深熔焊：激光功率密度高（106107 W/cm2），工件迅速熔化乃至氣化形成小孔（即有小孔效應）。這種焊接模式熔深大（51 mm），深寬比也大（焊縫深寬比最大可達12:1）。在機械制造領域，除了那些微薄零件之外，一般應選用深熔焊。14、在激光深穿透焊

7、接中，何謂壁聚焦效應？答：當小孔形成后，進入小孔的激光束與小孔的壁面相互作用時，因不能被壁面完全吸收，故必有部分激光被壁面反射至小孔深處的某處重新會聚起來，這一現象被稱為壁聚焦效應，15、由于激光焊接的凈化效應，激光焊接的接頭質量有可能高于母材。16、等離子體對激光的吸收主要為逆韌致輻射吸收。 17、在兩片不同熔沸點的金屬片A和B（B熔<A熔<B沸<A沸）中，試問焊接時溫度值控制在什么范圍？答：A熔B沸之間18、從激光加工工藝上考慮，如何打一個高質量的孔？答：采用較短的脈沖；選擇前后沿陡的波形打孔；基模進行打孔；一定的正離焦；多脈沖打孔、高峰值功率、材料的熱擴散系數低等19、

8、激光打孔中，一般采用什么離焦量，為什么？ 答：一定的正離焦，破壞機理主要是材料的蒸發，此時打出的孔比較深，孔的入口處直徑較小，孔的錐度較小，打孔效果好。焦點在工件內部（負離焦）時，激光以會聚方式進入材料，孔壁不能(或很少能)直接接受光通量，因此，液相多氣相少，汽化時蒸氣壓力不太大，噴射力小，孔形錐度較大，打孔質量有好有壞。過分的入焦和離焦使被加工點的能量密度大大下降，孔深大大減小20、激光切割主要有哪幾種類型，常用哪種激光切割方式？ 答：氣化切割，熔化切割和氧助熔化切割，氧助熔化切割所需的激光切割能量最小，因此最常用。21、氧助切割存在激光輻射和化學反應熱兩個熱源。22、激光切割中，一般采用什

9、么激光模式？答：激光器輸出光束的模式為基橫模時對激光切割最為有利。23、什么是等離子體？與中性氣體相比，它有什么特點？答：答：等離子體是由電子、離子等帶電粒子以及中性粒子(原子、分子、微粒等)組成的，宏觀上呈現準中性、且具有集體效應的混合氣體。1) 自由（非束縛性）： 等離子體的基本粒子元是正負電荷的粒子（電子、離子），而不是其結合體，即非束縛態 。2) 準中性：指等離子體中正負離子數目基本相等，宏觀（大尺度）呈現電中性，小尺度則呈現電磁性質。3) 集體效應：是與中性氣體的根本區別 中性氣體：粒子間的直接的碰撞作用，碰撞瞬間有力的作用，短程力 等離子體：庫侖（電磁）力，長程力任何帶電粒子的運動

10、狀態均受到其他帶電粒子的影響，另外帶電粒子的運動可以形成局部的電荷集中，從而產生電場，帶電粒子的運動也可以產生電流，從而產生磁場，這些電磁場又會影響其他粒子的運動。因此等離子體呈現出集體效應。24、金屬靶蒸氣產生激光等離子體的機制主要是什么？答：熱驅動25、多光子電離與激光波長的關系？CO2激光容易誘發多光子電離嗎？為什么？ 答：光電離時光子能量hv需大于電離勢，因此單光子電離時激光波長在紫外，而多光子電離一般激光波長需小于1mm。一般氣體電離能超過10 eV，而CO2激光光子能量hv= 0.12 eV，因此誘發多光子電離必須同時吸收100個以上的光子，所以CO2激光不容易誘發多光子電離。26

11、、什么是德拜長度答：德拜長度是等離子體保持準電中性的最小尺度，在德拜球范圍內，電中性是不保證的，即球內不能稱為等離子體，只能是電離氣體。若要使電離氣體成為等離子體，它的空間線度要遠大于德拜長度27、激光在什么樣的等離子體中能夠傳輸？兩者必須滿足怎樣的頻率關系？答：激光只能在密度低于臨界密度的等離子體中傳輸。激光頻率必須高于等離子體頻率，否則激光將無法傳播。兩者頻率關系必須滿足色散關系28、試簡述激光波長長短對線性逆韌致吸收的影響。答：激光線性逆韌致吸收系數近似和波長平方成反比。短波長激光，臨界密度大，即激光可以傳播到更高等離子體密度的地方，導致更多吸收距離遠。29、激光焊接光致等離子體對焊接質

12、量有何影響？采用哪些方法可以對光致等離子體進行控制？答：激光深熔焊接過程中產生的等離子體云團對入射激光具有屏蔽作用，影響正常焊接過程，等離子體的吸收和散射作用影響了激光的傳輸效率，降低了到達工件上的激光能量；等離子體對激光的折射作用使激光束產生嚴重散焦，光斑變大，并且導致激光實際聚焦位置比正常聚焦位置偏低，大大降低了耦合到工件表面的能量密度，從而降低了焊接質量。等離子體對激光的折射行為是引起等離子體屏蔽的主要原因。控制方法：激光束擺動法、脈沖激光焊接法、外加電磁場控制法、吹輔助氣體法、低氣壓或真空焊接法30、 高功率激光焊接時，會產生等離子體，這時會產生深寬比小的焊縫，這是為什么？答：等離子體

13、對激光有強烈的吸收、散射和折射作用，從而屏蔽后繼激光，導致激光熔池中的激光能量減少，從而使焊接熔深減小，這就是所謂等離子體屏蔽效應。31、等離子體診斷技術有哪些用途？研究激光等離子體物理機制，激光誘導等離子體光譜測量材料成分，激光加工等離子體參量作為實時監控信號。32、激光等離子體的常用診斷方法有哪些（舉四種）？高速攝影法、探針法、光譜法、激光法33、什么是激光支持的燃燒波和爆轟波？ 傳播速度小于音速激光支持的燃燒波傳播速度大于音速激光支持的爆轟波34、基于激光等離子體力學效應的應用有哪些？舉一個例說明其原理。 激光沖擊強化、激光推進：高能激光使材料產生極高溫度的等離子體，然后通過適當的控制使

14、等離子體經過噴氣道噴射而產生推力，從而實現推進。激光沉積薄膜：利用激光束在固體材料表面產生等離子體，并讓其擴散、沉積到另一基體表面而形成特定性能的薄膜。35、簡述激光沉積薄膜的原理利用激光束在固體材料表面產生等離子體，并讓其擴散、沉積到另一基體表面而形成特定性能的薄膜。36、激光沖擊強化約束層和犧牲層的作用分別是什么？約束層：約束等離子體的膨脹從而提高沖擊波的峰值壓力外，還能通過對沖擊波的反射延長其作用時間。犧牲層的作用主要是保護工件不被激光灼傷并增強對激光能量的吸收。37、簡述激光推進燒蝕模式與大氣模式的區別？答：是否需要靶物質，燒蝕模式是激光加熱光船自身攜帶的工質 (氣體、液體和固體 )產

15、生高溫高壓等離子體，推動光船前進的推進模式。大氣模式是激光擊穿空氣，產生激光支持的等離子體爆轟波，推動光船前進的推進模式。38、飛秒激光器的結構有幾部分組成？答：振蕩器、展寬器、放大器、壓縮器39、簡述啁啾脈沖放大技術的基本原理答：由于直接放大fs脈沖時，其峰值功率很高會損壞激光晶體，因此先將fs脈沖展寬成ps脈沖，再進行放大，放大后再把脈寬壓縮回fs，此時激光功率增強百萬倍以上。40、為什么采用摻鈦藍寶石晶體可以獲得窄的fs脈沖輸出？答：因為摻鈦藍寶石晶體的增益線寬很寬，而增益線寬越寬，可以鎖定的縱模數越多(n越大) ，鎖模后的脈沖寬度就越短，所以可以獲得窄的fs脈沖輸出。41、簡述自鎖模（克爾透鏡鎖模技術）的基本原理答：自鎖模是利用激光增益介質本身的非線性克爾效應鎖模，克爾效應即指介質折射率與光強有關，光強大的地方折射率大，由于光強的高斯分布，激光光斑中心折射率高于邊緣，此時介質相當于一個透鏡，會對激光腔內激光束產生自聚焦效應。由于光脈沖前后沿的光強小于脈沖中部的光強，則由介質的自聚焦后的焦點位置不同，當在適當位置加上光闌，可以使光脈沖前后沿的損耗大于脈沖中部的損耗。