变色马克杯原理
灵魂拷问——你眼中的激光是什么样子的？
是打小怪兽的“奥特激光“？（动感光波，BIU BIU BIU BIU~~）
还是五彩斑斓、绚丽夺目的舞台灯光？（好夺目，好炫彩~~）
在当代科幻类影视剧里，你可能更经常看到下面这样的场景——
（事先声明，咱不评价任何一部电影，只是看里边的镜头）
电影《上海堡垒》中，外来入侵者利用高能激光束，轻而易举地切割开了厚厚的金属墙。
电影《蜘蛛侠·英雄归来》中，无人机携带的微型激光发射器也能发射出高能激光束，博物馆厚厚的门在它面前似乎没有任何“反抗能力”。
看到这里你也许会发现，激光真的是可甜可盐。
在工业社会，面对厚厚的金属墙也“毫不客气”、切之而后快的工具并不是常见的“刀枪剑戟 斧钺钩叉 闲棍槊棒 鞭锏锤抓”，而是一束激光，这束光作用于金属之后，能迅速、准切地切开它们。
Bingo！影片里情节设计所依据的正是“激光切割”技术。
我们都知道“火能克金”，小伙伴是否已经好奇了——什么是激光切割？这束高能激光，到底是有多高的能量？
激光切割的原理
就是它字面的意思，激光切割就是一种利用经聚焦的高功率密度激光束切割材料的技术。而且，激光切割属于热切割的一种。为什么这么说？让我们详细了解一下激光切割的原理。
激光切割系统是通过使用激光聚焦系统，将高能激光聚焦到材料表面，材料吸收激光能量导致局部被加热到熔点以上。同时，同轴高压气体或产生的蒸汽将熔融的金属吹离，在材料表面产生空洞。随着激光沿着设定程序的移动，最终将材料切割出对应图案的形状。
激光切割的类型
一般来说，激光切割可分为激光气化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。这四种激光切割方法的切割功率及功率密度不同，导致其适用于不同的场景。
01激光气化切割这种切割方法的原理是：利用高能量密度的激光束加热材料，当材料温度迅速上升达到沸点后，材料迅速气化并产生蒸气喷出并留下切口。
材料的汽化热一般很大，所以激光气化切割需要很大的功率和功率密度。因此这种切割方式多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材等）的切割。
02激光融化切割这种切割方式的原理是激光辐照导致材料熔化，与光束同轴的喷嘴喷吹有较大压力的非氧化性气体（Ar、He、N2等）使液态金属排出，形成切口。
激光熔化切割不需要使金属完全气化，所需能量也只有气化切割的1/10，因此这种切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。
03激光氧气切割激光氧气切割原理是用氧气与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热，同时，被激光熔融的材料又被氧气从反应区吹出并形成切口。
氧化反应为放热反应，使得这种方法所需能量只是熔化切割的1/2，但切割速度比气化切割和熔化切割都快，所以这种切割方法主要用于一些较难切割的物料，如碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。
04激光划片与控制断裂激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。
控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。
切割机的激光功率
光纤激光切割机和CO2激光切割机。顾名思义，二者所使用的激光分别来源于光纤激光器和CO2激光器。目前，光纤激光器凭借其出光功率高、光斑尺寸小等优势，所占市场早已远超CO2激光器，并仍在增长之中。
没有数据支撑的内容未免苍白，想知道激光切割所用激光功率到底有多高吗？
接下来，来自9月17日于上海举行的中国国际工业博览会（简称：工博会）的一组数据，绝对会让你惊呼：Oh MY GOD!
以20kW的光功率为例，如果其光纤直径为200微米，数值孔径为0.22，则其光功率密度将会大于1000MW/Cm^2·str-1。
而传统的教学用激光笔的光功率仅仅为：1-5mW，光功率密度也很小。但是就是这样的激光笔照射人体尤其是眼睛时，也有很大的伤害。所以一定不能让小朋友随意拿来玩耍呀~~
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参考文献：
1.中国国际工业博览会CIIF.http://www.shsh-expo.com/.
2.百度百科：激光切割.
3.赵三军,赵水,张志强,贾斌,陈绍磊,周玉梅,姜冰,吴军.激光切割8 mm厚锰钢板的工艺试验研究[J].制造技术与机床,2019(09):70-73.
4.吴国兴,叶军,肖荣诗,林峰,卢智良,徐均良,郭建梅,张宝华,伏金娟,山昌祝,张人佶,张景泉,王应,王晓娟.第十六届中国国际机床展览会特种加工机床评述[J].世界制造技术与装备市场,2019(04):71-82.
5.魏同学.光纤激光切割06Cr19Ni10不锈钢质量控制研究[J].模具技术,2019(04):52-55+63.
编辑：叉叉
