簡報題目:雷射種類及其應用 指導老師:楊政峰 老師 簡報學生:孔令宇(99712012) 學生班級:自控四乙 南台科技大學 機械專題討論課程 簡報題目:雷射種類及其應用 指導老師:楊政峰 老師 簡報學生:孔令宇(99712012) 學生班級:自控四乙

目錄 雷射起源……………………………01 何謂雷射……………………………02 雷射基本原理………………………03 雷射的特徵…………………………07 雷射介質應用種類區分……………08 醫療用途雷射設備…………………09 工業用雷射儀器……………………12 結論…………………………………16 問題發問……………………………17 參考文獻……………………………18

雷射起源 01 1957年有雷射雛形構想初步討論 1960年誕生第一台雷射(紅寶石雷射) 1970年產出較像樣的商品化雷射 雷射起源 01 1957年有雷射雛形構想初步討論 1960年誕生第一台雷射(紅寶石雷射) 1970年產出較像樣的商品化雷射 1980年日本政府領先全球投資雷射在工業材料處理 1990年工業雷射及系統市場與供應商開始成長 2008年雷射系統銷售額超過60億美金 [2] 雷射的發明者是美國的查利．唐恩斯（Charles H. Townes）和亞瑟．夏羅（Arthur L. Schawlow）。唐恩斯和蘇 俄的理論物理學家巴穌夫（Nicolay G. Basov）及普赫洛夫 （Aleksandr M. Prokhorov）因激光的研究而獲 1964 年諾貝 爾物理獎。夏羅和布洛柏根（Nicolaas Bloembergen）因雷射 光譜學的研究獲 1981 年諾貝爾物理獎，當年還有西班（Kai M. Siegbahn）因研究電子光譜學而分享當年的物理獎。 夏羅和唐恩斯有連襟的關係，他倆於 1959 年 6 月提出 雷射的專利申請。 [4]

何謂雷射 02 雷射製造技術是結合光學、機械、電子電機、電腦等科學 與技術整合而成的一項新技術。 雷射這個名詞取自英文LASER音譯，該詞的五個字母分別 為光(Light)、放大(Amplification)、受激(Stimulation)、 發射(Emission)和輻射(Radiation)的字頭，這直接說明了雷 射的物理性質，即經輻射激發放大的光，因此雷射是一種光源 產生器，這種光原異於普通燈熱源的輻射光，他不是自發作用 產生，而是受激輻射出來。 為何需要雷射? 其獨有的特性和強大的能力在工業、醫療、國防、科技研究、 農業及民生產品方面，得到迅速發展和廣泛的應用。在製造業 上雷射的製造效率高、質量優、加工範圍廣、加工細緻、容易 自動化等優點，可以解決傳統加工無法解決的難題。目前不論 是已開發或是開發中的國家都把雷射製造技術作為提昇生產率 與競爭力的重要手段。 [1]

雷射基本原理 03 1.原子能階結構:物質是由原子組成，原子的幾何尺寸非常小，一個大頭 針的尖端上就可排列數以百計的園子。原子具有一定能 雷射基本原理 03 1.原子能階結構:物質是由原子組成，原子的幾何尺寸非常小，一個大頭 針的尖端上就可排列數以百計的園子。原子具有一定能 量即原子處於一定能階或一定能態。 2.輻射與物質交互作用:處於基態的原子是穩定的，只有當受到外來某種 作用，並獲得一定能量時，原子才有可能要受到激發狀 態。 3.輻射的受激放大:我們將對受激輻射和吸收給於定量的描述，以說明輻 射受激放大的條件，當有外來輻射作用於二能階系統的 原子時，會產生兩種可能的過程。 [1]

04 (1)受激吸收:當原子系統受到外來的能量hν21的光子照射時 ，如果hν21= E2 – E1，則處於低能態E1的原子受到激發，躍 遷到高能態E2上去，同時，吸收一個能量為hν21的光子，這種 過程稱為光的受激吸收(如下圖)。

05 (2)受激輻射:光在受激的過程中，還有一個相反的過程，即當 原子受到外來能量為hν21的光子照射時，若hν21= E2 – E1 ， 則處在高能態E2的原子也會受到外來能量為hν21的光子誘發， 而從高能態躍遷到低能態去，同時放出一能量為hν21大小的光 子。這種過程就稱為受激輻射(如下圖)，而產生的光就是所謂 的雷射。

06 為了實現粒子數反轉分布，必須有適當形式的外界能量對產生雷射光的活性介質進行幫浦，(或稱供能系統)，以使足夠多的粒子由下能階進到上能階，現就比較常用的幾種方式介紹如下: (1)電供能系統:適合於氣體活性介質(或稱電幫浦)。 (2)光供能系統:以固體材料為活性界質的雷射。 (3)其他供能方式:活性界質透過吸收化學反應釋放的能量而到 粒子數反轉分布。 所以可以說，幫浦源是雷射光能量源泉。 [1]

雷射的特徵 07 (1)單色光:所謂單色光就是指光的頻率是單一，可透過分光元 件顯示出來。 雷射的特徵 07 (1)單色光:所謂單色光就是指光的頻率是單一，可透過分光元 件顯示出來。 (2)指向性:一般光源發出的光是向四面八方發散，也就是指向 性很差。 (3)同調性:若將兩個波重疊而能相吻合，則稱此兩個波為同調 也就是兩個波具相同相位。 (4)高強度:以光源所發出單一波長和偵檢器單位面積所測之強 度做比較。 [1]

雷射介質應用種類區分 08 氣體雷射 – 二氧化碳雷射、氬雷射(Argon Laser)、準分子 雷射(Excimer Laser) 雷射介質應用種類區分 08 氣體雷射 – 二氧化碳雷射、氬雷射(Argon Laser)、準分子 雷射(Excimer Laser) 固體雷射 – 紅寶石雷射(Ruby Laser)、銣-雅雷射(Nd-YAG)、 鈥-雅各雷射(Ho-YAG) 液體雷射 – 染料雷射(Dye Laser) 半導體雷射 –二極體雷射(Diode Laser) [5]

醫療用途雷射設備 09 主要用途在於除皺、除毛、除斑、牙齒美白及治療青春痘等 醫療用途雷射設備 09 主要用途在於除皺、除毛、除斑、牙齒美白及治療青春痘等 (1)鈥-雅各雷射(Ho-YAG) (2)血管病變雷射(染料雷射)

10 (3)磨皮換膚除皺雷射儀器:二氧化碳(圖1)、鉺雅鉻(圖2)，冷觸(圖3) 10 (3)磨皮換膚除皺雷射儀器:二氧化碳(圖1)、鉺雅鉻(圖2)，冷觸(圖3) (圖1) (圖2) (圖3)

(4)除毛雷射:亞歷山大(圖1)、二極體(圖2) 11 (4)除毛雷射:亞歷山大(圖1)、二極體(圖2) 11 (圖1) (圖2)

工業用雷射儀器 12 主要用途應用在材料處理有切割、劃線、剝除、修補、退火、圖案化、標記及隔離等[2]。 工業用雷射儀器 12 主要用途應用在材料處理有切割、劃線、剝除、修補、退火、圖案化、標記及隔離等[2]。 二氧化碳氣體雷射[8] YAG固體雷射[8]

13 雷射焊接機[7] 二氧化碳雷射雕刻系統[7]

14 [9]

15 將光碟片表面上的一層保護膜刮除後(圖1)，在顯微鏡下可看 到許多利用雷射光燒製成的微米尺寸的小洞，用以記錄影像、 聲音的 數位訊號[6]。 (圖1)

結論 16 雷射在加工方面的產業應用正隨著產業的發展逐步取代傳統製 程，也因此，越來越多的雷射加工產業應用正陸續被開發當中。 結論 16 雷射在加工方面的產業應用正隨著產業的發展逐步取代傳統製 程，也因此，越來越多的雷射加工產業應用正陸續被開發當中。 隨著雷射的優點逐漸被科學家與工程師發掘、應用後越來越多 產業開始導入雷射以取代傳統製程程序。 就像半導體一樣，由過去的一維元件到二維元件進步到三維元 件，立體的堆疊已經使得傳統的蝕刻顯影製程或是論刀切割程 序已經無法滿足規格要求，只有雷射可以辦到。希望不久的將 來，雷射能夠發揮其最大的功能，替人類帶來更便利的生活。

(1)西元幾年誕生第一台雷射? (2)雷射的英文縮寫為? (3)雷射的物理性質為? 問題發問 17 (1)西元幾年誕生第一台雷射? (2)雷射的英文縮寫為? (3)雷射的物理性質為?

參考文獻 18 [1]林宸生、陳德請，近代光電工程導論，全華圖書03791 [2]洪基彬，機械工業雜誌 311期 2009.02 參考文獻 18 [1]林宸生、陳德請，近代光電工程導論，全華圖書03791 [2]洪基彬，機械工業雜誌 311期 2009.02 [3]洪基彬，機械工業雜誌 335期 2011.02 [4]林天送，科學發展 449期 66~68頁 2010.05 [5]http://www.im.tv/blog/3012474/169463 [6]http://home.phy.ntnu.edu.tw/~eureka/contents/elemen tary/chap%201/1-2-c.htm [7]http://www.aplm.com.tw/product_main.asp?ID=57&SKID= 11 [8]http://www.laser.org.tw/laser/magazine/laser_applic ation-vol7/vol7-012.htm [9]http://www.goodly.com.tw/satellite.htm