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不知不覺已進(jìn)入酷熱的夏季，很多人都會(huì)覺得“我的命是空調(diào)給的”。眾所周知，激光打標(biāo)，激光切割，激光焊接等激光加工技術(shù)早已應(yīng)用在空調(diào)行業(yè)，才生產(chǎn)出空調(diào)這種造福人類的產(chǎn)品！

    不過今天的主題不是歌頌激光應(yīng)用在空調(diào)上的技術(shù)，而是聊聊科學(xué)家們最關(guān)心的激光降溫。

    提到激光，我們首先想到的是光盤光驅(qū)、激光筆、商品條形碼、激光筆等生活應(yīng)用。大家一向認(rèn)為激光具有很高的能量，激光往往是灼熱和明亮的代言詞：激光筆有可能傷到眼睛；在皮膚醫(yī)院里，激光被用來“燒”掉人們身上的紋身；在工廠生產(chǎn)中，激光能夠用來切割金屬。

    知道嗎？激光冷卻固體有個(gè)炫酷的別稱是“光學(xué)冰箱”，在1929年由德國物理學(xué)家彼得·普林斯海姆提出。通過利用激光冷卻技術(shù)，科學(xué)家們能夠獲得僅僅比絕對零度高出不到千分之一度的低溫，超級厲害！

 什么叫做絕對零度呢？

    我們知道，日常生活中經(jīng)常需要用到降溫手段，在工業(yè)生產(chǎn)里面，降溫更是至關(guān)重要。常用的空調(diào)或者冰箱并不能夠?qū)囟雀淖兲?，最多也就能夠達(dá)到零下幾十?dāng)z氏度的樣子。

    然而，在很多科學(xué)研究工作中，科學(xué)家需要非常低的溫度，需要更多不同的降溫措施。比如說研究超導(dǎo)體，就往往需要在接近絕對零度的溫度下進(jìn)行測量和研究。這些一般是通過和液氮（77K，零下196攝氏度）或者液氦（4.2K，約零下269攝氏度）相接觸來將實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)保持在那么低的溫度，或者通過和稀釋制冷機(jī)相接觸來獲得僅僅比絕對零度高幾個(gè)毫K（千分之一度）的溫度。

    更進(jìn)一步，在關(guān)于冷原子氣體的研究中，需要用非直接接觸的方法獲得比這些還要更接近絕對零度的溫度。

    1985年，美國斯坦福大學(xué)的朱棣文教授（現(xiàn)任美國能源部部長）等人首先利用激光冷卻技術(shù)將鈉的原子氣體冷卻到了240微開爾文的溫度（僅比絕對零度高出一百萬分之二百四十度）。

    所以，激光在降溫上是不是幫了科學(xué)家一個(gè)大忙呢？必須點(diǎn)贊！

    看到這里，也許有人不服氣，到底激光是利用什么原理降溫呢?

    首先，大家可以想象一個(gè)戰(zhàn)爭的場面。失控的戰(zhàn)車沖向戰(zhàn)壕，戰(zhàn)壕里的戰(zhàn)士向戰(zhàn)車不斷開槍，子彈擊中戰(zhàn)車并彈向四面八方。如果仔細(xì)看戰(zhàn)車的速度，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)由于子彈的撞擊，戰(zhàn)車的速度會(huì)越來越小，激光冷卻原子便是相似的過程。

    如下圖顯示，激光器發(fā)出的光子就像子彈一樣，如果光子在鈉原子上發(fā)生“散射”，那么向右運(yùn)動(dòng)的鈉原子在激光的作用下速度會(huì)越來越慢?！吧⑸洹笔侵腹庾訉⑩c原子的電子激發(fā)到激發(fā)態(tài)，電子躍遷回來時(shí)會(huì)放出一個(gè)方向不確定的光子。在一段時(shí)間內(nèi)，鈉原子吸收的光子有特定方向，而放出的卻沒有，所以原子會(huì)被光束減速。這樣，原子的動(dòng)能有個(gè)和光子的能量相關(guān)的不確定性，也給出激光冷卻能夠得到的最低溫度。

    我們所說的溫度，在物理學(xué)家看來，其實(shí)描述了構(gòu)成物體的那些微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。粒子運(yùn)動(dòng)的平均速度越大，物體溫度就越高，越小則溫度越低。

    你也許會(huì)問，怎么這么巧，納原子剛好向著激光的方向運(yùn)動(dòng)，它不應(yīng)該是四面八方的嗎？惹不起，還躲不起嗎？

高壓鈉燈的發(fā)射譜線

    沒錯(cuò)！為了冷卻所有的原子，我們需要控制原子速度。如向著激光運(yùn)動(dòng)的原子，我們希望能減慢他們的速度，對于遠(yuǎn)離激光運(yùn)動(dòng)的原子，我們卻不希望把它們推得越來越快。

    激光冷卻技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，還得感謝多普勒效應(yīng)的存在。光波和聲波都是波動(dòng)，當(dāng)物體相對于波動(dòng)的源頭運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，它感受到的波長和頻率都會(huì)發(fā)生變化。比如向著我們運(yùn)動(dòng)的火車發(fā)出的鳴笛，聽起來要比遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)的火車聲調(diào)要高一些。同樣道理，遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)的恒星發(fā)出的光，在我們看來要顯得波長更長、頻率更低一些。

激光冷卻原子的示意圖

    選擇激光的波長在原子譜線偏紅（波長偏長）的一側(cè)，這樣可以實(shí)現(xiàn)原子的減速。這樣，只要我們將激光的波長選擇在原子譜線略微比中心位置的波長大一些的一側(cè)，由于多普勒效應(yīng)，向著激光運(yùn)動(dòng)的原子感受到的波長會(huì)顯得短一些（藍(lán)移），因此作用強(qiáng)烈；而背離激光運(yùn)動(dòng)的原子感受到的波長會(huì)更長一些（紅移），因此不會(huì)受到作用。這樣，如果在前后左右上下六個(gè)方向都有一束激光的話，就可以把原子的速度降低下來。

    通過這種方法，科學(xué)家們可以將原子氣體的溫度降低到絕對零度之上不到千分之一度的低溫。

    今天大致將激光降溫講個(gè)明白。其實(shí)激光冷卻超冷原子不僅在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有重要學(xué)術(shù)價(jià)值，而且在高科技中也具有重大的應(yīng)用前景，如圖：

     激光冷卻和捕陷氣體原子研究已發(fā)展了30年，在各國實(shí)驗(yàn)室中激光冷卻和捕陷氣體原子已成為獲得超冷原子的典型方法和技術(shù)。不過，新的激光冷卻機(jī)制和囚禁原子(分子)的方法仍有待探索。特別是微結(jié)構(gòu)勢阱中的激光冷卻和囚禁氣體原子(分子)技術(shù)的研究仍是當(dāng)前研究的重點(diǎn)課題。

       所以，科學(xué)家們加油喔！

 作為一項(xiàng)被中國消費(fèi)者所喜聞樂見的焊接技術(shù)，激光焊接的原理是由激光發(fā)生器發(fā)出的激光束，聚焦在焊絲表面上加熱，使焊絲受熱熔化，潤濕車身上的鋼板，填充鋼板接頭的間隙，形成焊縫最終實(shí)現(xiàn)良好的連接。

激光技術(shù)應(yīng)用于汽車制造其實(shí)不算是一項(xiàng)新工藝，在1987年-1990年，歐美車系大眾、通用、沃爾沃等陸續(xù)采用了激光加工技術(shù)。一般人們判斷一輛車是否使用激光技術(shù)就快捷的就是看車頂是否有黑膠封條，這個(gè)常常成為消費(fèi)者關(guān)注和作出購買選擇的因素之一。除了歐美國家，世界上最重要的汽車生產(chǎn)區(qū)域和市場位于東亞，主要是中日韓三國。歐美車系早已普遍使用了激光焊接技術(shù)，據(jù)說從車身板切割開料到焊接組裝、內(nèi)飾部件的加工以及電池封口焊接等，近50%的加工工序與激光相關(guān)，而中日韓的汽車至今仍然較少使用激光技術(shù)。中國本土汽車商發(fā)展時(shí)間較短，在工藝制造和品牌塑造方面暫時(shí)落后外面，但是以豐田、本田與日產(chǎn)為代表的日系，以現(xiàn)代、起亞為代表的韓系汽車早已為人們所熟知，他們目前也是較少使用激光技術(shù)，這一點(diǎn)常常讓許多人所不理解。

走進(jìn)本田，發(fā)現(xiàn)日系汽車第一條激光生產(chǎn)線

3月上旬，《激光制造商情》走進(jìn)了位于廣州增城的廣汽本田，與資深的工藝部門負(fù)責(zé)人進(jìn)行了深入交流。負(fù)責(zé)接待筆者的是廣汽本田車身部的莊經(jīng)理和鄭博士。讓筆者意外的是，如今廣汽本田已經(jīng)裝配了第一條頂蓋激光加工生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)日系汽車?yán)镯斏w激光制造技術(shù)零的突破。

選擇激光器時(shí)看重其多樣性應(yīng)用潛力

筆者較關(guān)心的還是激光產(chǎn)品的應(yīng)用，莊經(jīng)理補(bǔ)充介紹，目前在激光器選擇上采用的是通快公司的碟片激光器，6千瓦的產(chǎn)品，激光焊接頭是德國Scansonic提供的。

在激光器的選擇考慮上，鄭博士給出了詳細(xì)的解答：碟片激光器與光纖激光器在光束性能上相近，當(dāng)時(shí)是綜合了調(diào)研的品質(zhì)、成本、擴(kuò)展性、服務(wù)等考慮，做出的選擇。更重要的是，廣汽本田是高柔性化的生產(chǎn)線，這意味著多款汽車的工藝都必須能在一條產(chǎn)線上完成，因此我們在規(guī)劃激光生產(chǎn)線的時(shí)候必須考慮其加工的通用化，而不追求特殊定制，否則會(huì)給未來其他車型的加工制造帶來局限。也就是說，我們裝配的這個(gè)激光焊接生產(chǎn)線，絕不僅僅服務(wù)一款車型上，而是希望可以通用，這樣可以充分發(fā)揮激光生產(chǎn)線的價(jià)值。從這個(gè)角度考慮，碟片激光器的應(yīng)用范圍更加廣泛，也許當(dāng)前是用于焊接，然而未來不排除在車身部件上會(huì)用到激光切割，那么碟片激光器仍然可以派上用場。

激光焊接提高車身強(qiáng)度作用被夸大

關(guān)于激光焊接與車身強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)，這次到訪廣汽本田，莊經(jīng)理解答了筆者多年來的一個(gè)疑問，他說：很多人認(rèn)為激光焊接能夠極大地提高車身強(qiáng)度，其實(shí)有點(diǎn)夸大其詞，車身的整體強(qiáng)度不在于汽車某個(gè)部件采用了激光焊還是點(diǎn)焊，而更重要的是取決于汽車整體的結(jié)構(gòu)。使用激光釬焊取代原有的點(diǎn)焊，并沒有節(jié)省太多的人力成本，因?yàn)樵瓉硪呀?jīng)在用全自動(dòng)化機(jī)器人點(diǎn)焊。從車身結(jié)構(gòu)來看，車頂蓋工藝上不論是采用激光焊還是點(diǎn)焊，都能達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求，這點(diǎn)大家盡可放心。只是激光的頂蓋焊接在曲線上實(shí)現(xiàn)更美觀的效果，同時(shí)省去兩條塑膠封條，在商品性上有一定的優(yōu)勢。

結(jié)語

中日韓的汽車對激光技術(shù)的使用較少，然而在研究與接觸方面也不落后，中國本土的汽車企業(yè)包括一汽、奇瑞、江淮以及后來的眾泰等，均對激光制造技術(shù)有多年的研究與嘗試，日系汽車的激光制造研究也不會(huì)少。隨著廣汽本田裝配了激光焊接生產(chǎn)線，對激光應(yīng)用工藝更加成熟，未來必然會(huì)有更多日系汽車使用激光技術(shù)。

李國忠

《激光制造商情》

作為一項(xiàng)被中國消費(fèi)者所喜聞樂見的焊接技術(shù)，激光焊接的原理是由激光發(fā)生器發(fā)出的激光束，聚焦在焊絲表面上加熱，使焊絲受熱熔化，潤濕車身上的鋼板，填充鋼板接頭的間隙，形成焊縫最終實(shí)現(xiàn)良好的連接。

激光技術(shù)應(yīng)用于汽車制造其實(shí)不算是一項(xiàng)新工藝，在1987年-1990年，歐美車系大眾、通用、沃爾沃等陸續(xù)采用了激光加工技術(shù)。一般人們判斷一輛車是否使用激光技術(shù)就快捷的就是看車頂是否有黑膠封條，這個(gè)常常成為消費(fèi)者關(guān)注和作出購買選擇的因素之一。除了歐美國家，世界上最重要的汽車生產(chǎn)區(qū)域和市場位于東亞，主要是中日韓三國。歐美車系早已普遍使用了激光焊接技術(shù)，據(jù)說從車身板切割開料到焊接組裝、內(nèi)飾部件的加工以及電池封口焊接等，近50%的加工工序與激光相關(guān)，而中日韓的汽車至今仍然較少使用激光技術(shù)。中國本土汽車商發(fā)展時(shí)間較短，在工藝制造和品牌塑造方面暫時(shí)落后外面，但是以豐田、本田與日產(chǎn)為代表的日系，以現(xiàn)代、起亞為代表的韓系汽車早已為人們所熟知，他們目前也是較少使用激光技術(shù)，這一點(diǎn)常常讓許多人所不理解。

走進(jìn)本田，發(fā)現(xiàn)日系汽車第一條激光生產(chǎn)線

3月上旬，《激光制造商情》走進(jìn)了位于廣州增城的廣汽本田，與資深的工藝部門負(fù)責(zé)人進(jìn)行了深入交流。負(fù)責(zé)接待筆者的是廣汽本田車身部的莊經(jīng)理和鄭博士。讓筆者意外的是，如今廣汽本田已經(jīng)裝配了第一條頂蓋激光加工生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)日系汽車?yán)镯斏w激光制造技術(shù)零的突破。

選擇激光器時(shí)看重其多樣性應(yīng)用潛力

筆者較關(guān)心的還是激光產(chǎn)品的應(yīng)用，莊經(jīng)理補(bǔ)充介紹，目前在激光器選擇上采用的是通快公司的碟片激光器，6千瓦的產(chǎn)品，激光焊接頭是德國Scansonic提供的。

在激光器的選擇考慮上，鄭博士給出了詳細(xì)的解答：碟片激光器與光纖激光器在光束性能上相近，當(dāng)時(shí)是綜合了調(diào)研的品質(zhì)、成本、擴(kuò)展性、服務(wù)等考慮，做出的選擇。更重要的是，廣汽本田是高柔性化的生產(chǎn)線，這意味著多款汽車的工藝都必須能在一條產(chǎn)線上完成，因此我們在規(guī)劃激光生產(chǎn)線的時(shí)候必須考慮其加工的通用化，而不追求特殊定制，否則會(huì)給未來其他車型的加工制造帶來局限。也就是說，我們裝配的這個(gè)激光焊接生產(chǎn)線，絕不僅僅服務(wù)一款車型上，而是希望可以通用，這樣可以充分發(fā)揮激光生產(chǎn)線的價(jià)值。從這個(gè)角度考慮，碟片激光器的應(yīng)用范圍更加廣泛，也許當(dāng)前是用于焊接，然而未來不排除在車身部件上會(huì)用到激光切割，那么碟片激光器仍然可以派上用場。

激光焊接提高車身強(qiáng)度作用被夸大

關(guān)于激光焊接與車身強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)，這次到訪廣汽本田，莊經(jīng)理解答了筆者多年來的一個(gè)疑問，他說：很多人認(rèn)為激光焊接能夠極大地提高車身強(qiáng)度，其實(shí)有點(diǎn)夸大其詞，車身的整體強(qiáng)度不在于汽車某個(gè)部件采用了激光焊還是點(diǎn)焊，而更重要的是取決于汽車整體的結(jié)構(gòu)。使用激光釬焊取代原有的點(diǎn)焊，并沒有節(jié)省太多的人力成本，因?yàn)樵瓉硪呀?jīng)在用全自動(dòng)化機(jī)器人點(diǎn)焊。從車身結(jié)構(gòu)來看，車頂蓋工藝上不論是采用激光焊還是點(diǎn)焊，都能達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求，這點(diǎn)大家盡可放心。只是激光的頂蓋焊接在曲線上實(shí)現(xiàn)更美觀的效果，同時(shí)省去兩條塑膠封條，在商品性上有一定的優(yōu)勢。

結(jié)語

中日韓的汽車對激光技術(shù)的使用較少，然而在研究與接觸方面也不落后，中國本土的汽車企業(yè)包括一汽、奇瑞、江淮以及后來的眾泰等，均對激光制造技術(shù)有多年的研究與嘗試，日系汽車的激光制造研究也不會(huì)少。隨著廣汽本田裝配了激光焊接生產(chǎn)線，對激光應(yīng)用工藝更加成熟，未來必然會(huì)有更多日系汽車使用激光技術(shù)。

李國忠

《激光制造商情》

領(lǐng)創(chuàng)激光專注于大功率激光加工成套裝備的研發(fā)、制造和銷售，為客戶提供個(gè)性化和專業(yè)化的激光加工系統(tǒng)解決方案。多年來，領(lǐng)創(chuàng)激光的設(shè)備源源不斷的發(fā)往全國乃至全球市場，目前已經(jīng)超過1500臺(tái)套大功率激光裝備成功在客戶現(xiàn)場創(chuàng)造效益和價(jià)值。近期，建易不銹鋼引進(jìn)東莞地區(qū)首臺(tái)超高功率12KW光纖激光切割機(jī)，下面我們一起去看看。

因激光焊接技術(shù)的優(yōu)勢，動(dòng)力電池行業(yè)的焊接應(yīng)用，首選激光焊接加工方式。在動(dòng)力電池的生產(chǎn)中很多工藝是需要用到激光焊接機(jī)的。

泰德電芯注液孔與防爆閥激光焊接系統(tǒng)

       該設(shè)備用于動(dòng)力電池注液孔與防爆閥激光焊接，采用在線式搭載于倍速鏈線上自動(dòng)激光焊接。

設(shè)備特點(diǎn)：

? 高速高質(zhì)量焊接，焊接穩(wěn)定、焊接效率高。 

? 焊接精度高，重復(fù)操作穩(wěn)定性好，成品良率高。 

? 焊接無需焊條或填充材料，焊縫無雜質(zhì)無污染。

工作流程：

產(chǎn)品流至焊接位→ 夾具夾緊→測距及讀碼→CCD拍照→激光系統(tǒng)進(jìn)行焊接→焊接完 成→夾具松開→ 產(chǎn)品流至下一工站→以此循環(huán) 

樣品展示：

       目前泰德激光在電池行業(yè)有著全方位的競爭優(yōu)勢,具備電池精密焊接、精密切割、精密打標(biāo)等多種加工工藝，同時(shí)還可以進(jìn)行系統(tǒng)集成，形成完整的產(chǎn)品線。

5月31日，阿里菜鳥與速騰聚創(chuàng)（RoboSense）聯(lián)合發(fā)布應(yīng)用固態(tài)激光雷達(dá)的無人物流車G Plus。

據(jù)悉，菜鳥無人物流車G Plus搭載了三臺(tái)速騰聚創(chuàng)的固態(tài)激光雷達(dá)RS-LiDAR-M1Pre，前方兩臺(tái)，后方一臺(tái)，用于識(shí)別行駛方向上的行人、汽車、卡車等障礙物的形狀、距離、方位、行駛速度、行駛方向，并指明道路可行駛區(qū)域等，從而保證無人物流車能在復(fù)雜的道路環(huán)境中通行。

動(dòng)輒數(shù)萬至十幾萬元的激光雷達(dá)是自動(dòng)駕駛方案中的主要成本構(gòu)成。速騰聚創(chuàng)邱純鑫博士表示，“搭載固態(tài)激光雷達(dá)，能夠讓無人物流車降低三分之一的成本”。這將推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)進(jìn)一步快速落地。

菜鳥ET物流實(shí)驗(yàn)室主任張春暉表示，“未來三年阿里菜鳥無人設(shè)備將達(dá)到十萬臺(tái)。”

據(jù)介紹，速騰聚創(chuàng)的RS-LiDAR-M1Pre采用的MEMS 微振鏡（MEMS micro mirror）掃描方案，激光發(fā)射器和接收器只需要幾個(gè)，通過MEMS 微振鏡在兩個(gè)方向上的擺動(dòng)進(jìn)行掃描，因?yàn)閿[動(dòng)角度非常精細(xì)所以角分辨率非常高，整個(gè)視場角內(nèi)垂直角分辨達(dá)到0.2°。

相比之下，傳統(tǒng)機(jī)械多線LiDAR要達(dá)到相同的效果，需要上百組激光發(fā)射器和接收器同時(shí)旋轉(zhuǎn)掃描，這樣會(huì)大幅提高物料成本和人力調(diào)教成本，降低良品率和可靠性。

來源：鈦媒體