1定義
脈沖
就是隔一段相同的時間發出的波（電波/光波等等）等機械形式。
激光脈沖
指的是脈沖工作方式的激光器發出的一個光脈沖，簡單的說，好比手電筒的工作一樣，一直合上按鈕就是連續工作，合上開關立刻又關掉就是發出了一個“光脈沖”。用脈沖方式工作有它的必要性，比如發送信號、減少熱的產生等。激光脈沖能做到特別短，譬如“皮秒”級別，就是說脈沖的時間為皮秒這個數量級——而1皮秒等于一萬億分之一秒。
2發展歷史
激光的原理早在1916年已被的美國物理學家愛因斯坦發現，但直到1960年激光才被成功制造。激光是在有理論準備和生產實踐迫切需要的背景下應運而生的，它一問世，就獲得了異乎尋常的飛快發展，激光的發展不僅使古老的光學科學和光學技術獲得了新生，而且導致整個一門新興產業的出現。激光可使人們有效地利用的*方法和手段，去獲得的效益和成果，從而促進了生產力的發展。
激光能夠定向發光，大量光子集中在一個極小的空間范圍內射出，能量密度自然*。激光器輸出的光，波長分布范圍非常窄，光的顏色由光的波長決定，一定的波長對應一定的顏色，因此激光發出的光顏色極純。激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大，短時間里聚集起大量的能量。
3我國研究現狀
我國很重視發展飛秒脈沖技術，在西安光學精密機械研究所和中山大學分別設立了國家重點瞬態過程實驗室和超快光譜實驗室，實施863計劃，跟蹤國際飛秒技術的發展。北京物理所、長春物理所、天津大學、北京工業大學等單位也有飛秒光譜和飛秒脈沖激光器的研究。西安光學精密機械研究所曾作出過的鈦152fs寶石鎖模脈沖，上海光學精密機械研究所作出過452fs放大壓縮后的脈沖，上海光學精密機械研究所在鈦寶石激光材料和其他固體激光材料方面有*的貢獻。但是總的來說，我國的飛秒脈沖激光器的研究仍處在實驗室階段，離實用化還有很大差距，應用方面也沒有真正開展起來，這顯然與我國整體工業基礎和科研水平有關，飛秒脈沖激光器本身很容易制造，但是它的泵浦源很昂貴，而且要靠進口，只少數大研究所和大學可以購買，這就大大限制了飛秒激光脈沖在我國的發展和應用，在目前國家財力條件下，我國的飛秒脈沖技術的研究還只能處于跟蹤國際發展趨勢的階段，當然，也不排除在某個領域有或突破的可能。我國的激光器市場有限，但是福建物質結構所發明的激光頻率變換用的BBO、LBO等晶體在國際上聲譽鵲起，市場上。這說明，我們的飛秒脈沖研究不應局限于國內目前的應用水平而停留在跟蹤國際發展趨勢的階段，只要有的技術，照樣可以參與國際競爭。
我們相信，隨著超短脈沖激光技術的進一步發展以及具有高可靠性的商用飛秒激光器的進一步完善，飛秒激光一定會在更多領域獲得更為廣泛的應用。我國的飛秒激光脈沖技術也定將走到世界的前列，使得飛秒脈沖技術在各個領域得到更加廣泛的應用。
4工作方式
連續激光
激光泵浦源持續提供能量，長時間地產生激光輸出，從而得到連續激光。連續激光的輸出功率一般都比較低，適合于要求激光連續工作（如激光通信、激光手術等）的場合。
脈沖激光
脈沖工作方式是指每間隔一定時間才工作一次的方式。
脈沖激光器具有較大輸出功率，適合于激光打標、切割、測距等。
常見的脈沖激光器：固體激光器中的釔鋁石榴石（YAG）激光器、紅寶石激光器、藍寶石激光器、釹玻璃激光器等。 還有氮分子激光器、*等。
巨脈沖激光
在腔內人為的加入損耗，使其大于工作物質的增益，這時沒有激光輸出。但在泵浦源持續不斷的激勵下，激光上能級的原子數越來越多，得到了較大的粒子數反轉。如果定義峰值功率為脈沖的能量除以脈沖的持續時間（脈寬），那么，在撤除人為加入的損耗情況下，就會在很短的時間內以極快的速度產生脈沖寬度窄、峰值功率高的脈沖激光，通常稱為巨脈沖。
5工作過程
耦合
對激光束來說，金屬和合金不是透明的，打在金屬表面的光子不是被吸收就是被反射。在室溫情況下，大多數的金屬和合金對激光束具有很高的反射性。因此大部分一開始擊中焊縫區域的光子從工件表面被反射回來。少數被吸收的光子的能量轉化為熱量，提高了金屬表面的局部溫度。隨著溫度的升高，焊縫表面光子吸收率增加，隨后更多的光子被吸收。吸收率隨著溫度的提升引起了一連串反應，短時間內幾乎所有照射到焊縫表面的光子都被吸收，使得焊接區域達到熔點。這種從開始室溫下光子反射到熔融狀態大量光子被吸收的轉變過程稱之為耦合。
熔合
耦合過程一旦形成，脈沖焊的下一個階段就是建立焊縫熔合區。如果功率密度較低，光子僅會被表面吸收，產生的熱量通過傳導進入金屬內部，這種焊接稱之為熱傳導焊。熔合區的金屬一旦熔化，一些熱量就會通過對流的方式傳遞到金屬內部，通過這樣的方式形成的焊縫熔合區較淺呈碗狀。
功率密度較高時，由于高壓等離子體，熔融金屬被挖開形成匙孔。匙孔的形成允許激光束進入金屬的深度更深。此時光子是在金屬表面以下吸收，并具有多重反射機會，從而進一步增加有效吸收。深熔焊時，焊縫熔深呈錐形，并具有更大的深寬比。脈沖焊時，在焊接脈沖在每一個脈沖結束關閉的時候，匙孔就會開啟。焊接結束時，熔融金屬冷卻凝固，導致在匙孔根部高壓等離子體殘留，引起小孔。
在脈沖焊的第二階段，控制焊接溫度非常重要，在確保能量供應的同時，又要避免焊縫過熱。加熱速度過快，焊縫金屬會被拋出熔合區，形成飛濺。焊接溫度的控制對高熔點合金，例如不銹鋼，來說是非常簡單的，因為高熔點合金對YAG激光光子的吸收很強。鋁合金由于其反射率高，熔點低，熔化溫度區間窄，要控制溫度又避免過熱就比較困難。由于典型的脈沖激光焊持續時間短，為1-10ms范圍內，直接測量焊接溫度比較困難，因此不得不基于焊接效果對焊接溫度進行評估。
冷卻
在第二階段形成的熔融金屬被大量固態金屬包圍，如果在焊縫熔合區形成后突然停止發射激光脈沖，焊縫將會迅速冷卻。實際上，激光脈沖點焊是幾種冷卻速率快的焊接方法之一，僅次于電阻點焊。這么快的冷卻速率會導致很多問題，包括殘留氣孔，殘余應力高，裂紋以及焊縫金屬硬度過高。其中一些問題可以通過降低冷卻速率來減少。
參考資料
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