土木建筑工程中的激光技術解析

激光只是作為一種測量和計測工具被廣泛使用于土木建筑行業，使測量精度得到了大幅度提高。可是自從激光發明之日起，人們就一直在探索它能夠作為一種高能量密度源而成為工業生產中有效的加工手段。近年來，這一設想已經在金屬材料加工行業成為現實。相比之下，在土木建筑材料領域，激光加工技術還遠遠沒有發揮其應有作用。

其中主要原因包括：
1）激光器本身成本高、電光轉換效率較低、能量消耗大；
2）土木建筑材料種類繁多、結構性能復雜、有些要求較高的激光功率能量；
3）土木建筑行業現場情況復雜，對配套設備要求較高。

然而，近年來，隨著激光技術的發展，科學工作者在探討如何提高電光轉換效率的同時，也在發展各種靈活有效的工藝方法，使這一加工技術在土木- 建筑材料領域的應用逐步推廣，且顯示出良好的發展前景。高功率、小型化是目前激光器的兩大發展趨勢。這不僅是建筑領域，也是整個工業加工行業發展的要求。CO2 激光器和YAG 激光器是現今工業生產加工中使用最多的兩種激光設備。CO2 激光器輸出功率大，相對的電光轉換率高，但體積較龐大。

目前的研究方向是：改進激勵方式，優化腔內結構，尋找更有效的工作氣體組成，以提高效率，減小體積。YAG 激光器結構緊湊，重量輕，穩定性好。它輸出的紅外波段光束與石英光纖的耦合效率高，而且易于獲得短脈沖波形。目前專家正在研究通過調整YAG 晶體的摻雜以及采用新的激勵方式，如二極管激光抽運等，以進一步提高器件性能。?

準分子激光器輸出光束的波長短，在紫外波段范圍，其能量極易被材料吸收。因此加工能力強。但這種激光器平均輸出功率還不夠高，正向千瓦級發展。這種激光器目前主要應用于加工精度要求較高的光刻技術。

此外，化學氧碘激光器是一種有希望的高功率激光器。與YAG 激光器相比，它的輸出效率和功率更高，其1.3 mm的波長與石英光纖耦合更好。需解決諸如體積龐大、廢棄化學物質處理等問題，逐步從樣機走向產品化。

與此同時，針對具體的加工環境和要求，合理設計和配備外圍設備是實現高效、快捷加工的保證。以工業光纖及其他導光系統為手段，可以實現遠距離、復雜環境下的作業。引進計算機、數控、機器人及柔性加工技術，發展激光加工中心，將使加工水平進一步現代化。另外，在激光器與加工物體的接合點，根據施工要求設計光束成型和聚焦系統，以及與之配套的熔渣排出器、去除物收集器、冷卻器等輔助設備，也是這一技術應用中不可缺少的環節。

21世紀是科學技術大發展、大飛躍的時代。以信息、生物、能源、新材料和先進加工制造技術為標志的一場新的技術革命即將到來。激光加工作為一種先進的加工手段，隨著激光技術自身的發展，外圍配套設備的完善和工藝水平的提高，它在土木建筑工程中的應用將會全面推廣，必將給這一古老的行業帶來新的生機和發展機遇。