激光加工技术的分类与应用
激光加工是激光应用技术中发展最快、用途最广也最具发展潜力的领域，目前已开发出的具有代表性的激光加工技术就多达二十余种，它们多应用于工业材料的加工和微电子等行业的特种材料与器件的加工。其中已较为成熟的激光加工技术主要有激光切割技术、激光打标技术、激光打孔技术、激光雕刻技术、激光焊接技术、激光表面强化技术、激光调阻技术、激光划线技术、激光直写技术、激光快速成形技术、激光清洗技术、激光去重平衡技术、激光微细加工技术以及激光修复技术等。近年来，这些技术已得到了广泛的应用，特别是激光切割和激光打标技术的应用市场份额较大，两者之和超过总量的50%。此外，激光快速成形、超短脉冲激光加工、短波长微细加工等新兴激光加工技术发展势头强劲，其工艺也日渐成熟，将逐步占据激光加工市场更重要的位置。下面对上述激光加工技术特点做一简要的介绍。
1.激光切割
激光切割适用于各种金属或非金属材料的加工，与传统的加工方法相比在提高加工效率和加工精度，降低加工成本等方面均具有明显的优势。从原理上讲，大多数的激光加工是利用激光对材料产生的热效应实现的，而激光切割则是应用激光聚焦后所产生的高功率密度能量实现的，与传统的材料加工方法相比，激光切割具有更高的切割质量、更高的切割速度、更好的柔性（可随意切割任意形状）和广泛的材料适应性等优点。激光切割是当前各国应用最多的激光加工技术，在国外许多领域，如汽车制造业和机床制造业都广泛采用激光切割进行各种钣金零部件的加工。随着大功率激光器光束质量的不断提高，激光切割的加工对象范围不断扩大，几乎包括了所有的金属和非金属材料。例如，可以利用激光对高硬度、高脆性、高熔点的金属材料进行形状复杂的三维立体零件切割，这也正是激光切割的优势所在。
2.激光打标
激光打标是最成功的激光加工技术之一，也是截至目前涉及面最广的激光应用领域。激光打标是指利用高能量密度激光对工件进行局部照射，使材料表层发生气化或变色的化学反应，从而留下永久性标记的一种标记方法。激光打标可打出各种文字、符号和图案等，标记的大小可从毫米到微米量级，这对某些产品的防伪有特殊的意义。针对不同的材料可采用不同的激光器，目前最常用的是CO2激光器和Nd：YAG激光器，光纤激光打标发展势头强劲，市场占有量逐年提升，而准分子激光打标则是近年来发展起来的一项新型打标技术，特别适用于金属材料的打标，由于其处于紫外的短波段，可实现更为精细的亚微米级尺度的打标，并已广泛用于微电子行业和生物工程。
3.激光打孔
激光打孔是得到实际应用最早的一项激光加工技术，它具有精度高、适应性强、效率高、成本低和经济效益显著等优点，现已成为诸多制造领域的关键技术。激光打孔特别适合于高硬度材料的加工。在此技术出现之前，人们只能用硬度较大的物质在硬度较小的材料上打孔，因此要在硬度最大的金刚石上打孔，是极为困难的事。随着电子产品朝着便携式、小型化的方向发展，对电路板小型化提出了越来越高的要求，提高电路板小型化水平的关键就是越来越窄的线宽和不同层面线路之间越来越小的微型通孔及盲孔的加工。传统的机械钻孔最小的尺寸仅为100μm，这显然已不能满足要求，取而代之的是一种新型的激光微型通孔加工方式。通常用CO2激光器加工在工业上可获得的通孔直径达到30～40μm，用紫外（ultraviolet，UV）激光加工通孔直径可达到10μm左右。目前在世界范围内激光在电路板微孔制作和电路板直接成型方面的研究已成为激光加工应用的热点之一。利用激光制作微孔与其他加工方法相比其优越性更为突出，具有极大的商业价值。
4.激光雕刻
激光雕刻技术是一种以数控技术为基础，激光束为加工刀具，通过加工材料在激光照射下瞬间熔化和气化的物理变性，使材料局部去除的加工方法。其特点是与材料表面无接触，不受机械运动影响，工件表面不会变形，一般无需固定，不受材料的弹性与柔韧性影响，加工精度高，速度快，应用领域广泛。激光雕刻其实就和使用电脑打印机打印文字一样，过程非常简单。不同的是打印是将墨粉印到纸张上，从而制作出图像和文字，而激光雕刻是将激光照射到木制品、亚克力、塑料板、金属板以及石材等材料上，从而雕刻出所需要的图像和文字。
5.激光焊接
激光焊接技术是激光加工技术的重要领域，已成为金属焊接的重要手段并得到广泛应用。激光焊接过程与传统的焊接一样，也属于热传导型，激光辐射到工件表面后，表面热量迅速通过热传导向内部扩散，可通过控制激光的脉冲宽度、能量、功率和重复频率等参数使工件熔化，形成熔池。由于其独特的优点，已成功地应用于其他焊接方法难以实现的微、小型零件的焊接中。与其他焊接技术相比，激光焊接技术的主要优点是焊接速度快、变形小、深度大，可在室温或特殊的条件下进行焊接，设备操控性好，无污染。同时，激光焊接具有熔池净化效应，能纯净焊缝金属，还可用于不同金属材料之间的焊接。此外，由于激光焊接具有能量密度高的特点，对于高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差较大的金属焊接具有明显的技术优势。
6.激光表面强化
激光表面强化技术是激光加工技术中的一个重要方向，所涉及的技术内容也相对较多，根据技术原理和特点的不同又被细分为激光淬火技术、激光熔覆技术、激光表面重熔技术以及激光表面冲击强化技术等，这些技术已成为改善和提高金属材料表面性能（包括机械性能、耐热性和耐腐蚀性等）的重要技术途径。其中，激光淬火（也称为激光相变硬化）是激光表面强化技术中研究最早，应用最广泛的一种激光表面强化处理工艺，适用于大多数金属材料，特别是异形零件不同部位的强化处理，显著地提高工件表面的耐磨性和疲劳强度，已成为在欧美、日本等工业发达国家在汽车制造等行业中保证产品质量的重要手段。激光熔覆技术是激光加工技术中的另一个研究热点，也是当今工业部门中获得广泛应用的重要的表面强化技术之一，可大幅提高金属材料或工件的机械性能和抗腐蚀性，经济效益显著。激光重熔技术是进行材料表面强化的一个新方法，可以实现材料表面化学成分的调整，进而实现材料表面显微组织和性能的改善，也是一项极具应用潜力的表面强化技术，可广泛用于航空航天、汽车制造等行业中对表面性能有特殊要求的零件制造和修复。激光冲击强化技术能显著改善金属材料的机械性能，特别是对于阻止材料裂纹的产生和扩展，提高钢、铝、钛及其合金等材料的抗疲劳性能具有独特的效果。
7.激光调阻技术
激光调阻技术是激光加工技术在电子制造业中最成功的应用之一，它是指利用激光对特定电阻的阻值进行自动的精密微调，其加工精度达0.01%～0.002%，与传统的加工方法相比，加工精度和效率均有大幅度地提高，使电阻器件生产的成本明显降低。激光微调可实现薄膜电阻（0.01～0.6μm）和厚膜电阻（20～50μm）的微调，同时还可实现电容和混合集成电路的微调。
8.激光划片
激光划片技术是集成电路生产中的一项关键技术。它是利用激光可聚焦成极小光斑的特点，在制作集成电路的硅片上划出高精度的细线（通常线宽为15～25μm，槽深5～200μm），其加工速度快（达200mm／s），成品率高（99.5%以上）。集成电路的生产过程中，为了在一块基片上制备上千个电路，在封装前需将其分割成单个的管芯。传统的分割方法是利用金刚石砂轮切割，常常会因受力使硅片表面产生辐射状的裂纹。而采用激光划片的方法是将激光束聚焦在硅片表面，使材料局部温度急速升高而汽化形成沟槽。通常的方法是通过精确控制刻槽的深度，使硅片很容易沿沟槽整齐断开，另一种方法是进行多次割划而将其直接切开。由于激光划线的热影响区极小，刻划50μm深的沟槽时，在距沟槽边25μm的区域内温升不会影响有源器件的性能。由于激光划片属于非接触加工，硅片不会因受机械力而产生裂纹，因此可大大提高硅片利用率、成品率和切割质量。此外，激光划片还可用于多晶硅、单晶硅、非晶硅太阳能电池的划片及锗、硅、砷化镓和其他半导体衬底材料的划片与切割。
9.激光快速成形
激光快速成形技术是一种典型的激光制造技术，它集成了激光技术、CAD／CAM技术以及材料技术的最新成果。其基本过程是根据零件的CAD模型，用激光束将光敏聚合材料按顺序逐层固化，精确地堆积成设计形状的样品。这种不需要刀具和模具即可快速精确地制造出形状复杂零件的办法，特别适合于小型复杂工件的快速制造。此技术已广泛用于汽车、电子和航空航天等工业领域的零件制造中。
10.激光直写
激光直写技术是随着大规模集成化电路的发展于二十世纪八十年代提出来的。所谓激光直写，就是利用强度可变的激光束对涂在基片表面的抗蚀材料变剂量曝光，显影后在抗蚀层表面形成所要求的浮雕轮廓。因其一次成形无离散化近似，器件的衍射效率和制作精度相对传统半导体工艺套刻制作的器件有较大提高。
11.激光去重平衡
激光去重平衡技术的原理是利用激光作用于材料上使其气化蒸发，以去除高速旋转部件上不平衡的过重部分，达到使部件的惯性轴与旋转轴重合，实现旋转部件动态平衡的过程。通常激光去重平衡系统均兼具去重和测量双重功能，因此可同时进行旋转部件不平衡量的测量和校正，具有非常高的工作效率。激光去重平衡技术特别适合于高精度转子的动态平衡，其平衡精度可得到成倍的提高，质量偏心值平衡精度可达到千分之几微米或1%。该技术在陀螺制造领域具有广阔的应用前景。