不知不觉已进入酷热的夏季，很多人都会觉得“我的命是空调给的”。众所周知，激光打标，激光切割，激光焊接等激光加工技术早已应用在空调行业，才生产出空调这种造福人类的产品！

    不过今天的主题不是歌颂激光应用在空调上的技术，而是聊聊科学家们最关心的激光降温。

    提到激光，我们首先想到的是光盘光驱、激光笔、商品条形码、激光笔等生活应用。大家一向认为激光具有很高的能量，激光往往是灼热和明亮的代言词：激光笔有可能伤到眼睛；在皮肤医院里，激光被用来“烧”掉人们身上的纹身；在工厂生产中，激光能够用来切割金属。

    知道吗？激光冷却固体有个炫酷的别称是“光学冰箱”，在1929年由德国物理学家彼得·普林斯海姆提出。通过利用激光冷却技术，科学家们能够获得仅仅比绝对零度高出不到千分之一度的低温，超级厉害！

 什么叫做绝对零度呢？

    我们知道，日常生活中经常需要用到降温手段，在工业生产里面，降温更是至关重要。常用的空调或者冰箱并不能够将温度改变太多，最多也就能够达到零下几十摄氏度的样子。

    然而，在很多科学研究工作中，科学家需要非常低的温度，需要更多不同的降温措施。比如说研究超导体，就往往需要在接近绝对零度的温度下进行测量和研究。这些一般是通过和液氮（77K，零下196摄氏度）或者液氦（4.2K，约零下269摄氏度）相接触来将实验的系统保持在那么低的温度，或者通过和稀释制冷机相接触来获得仅仅比绝对零度高几个毫K（千分之一度）的温度。

    更进一步，在关于冷原子气体的研究中，需要用非直接接触的方法获得比这些还要更接近绝对零度的温度。

    1985年，美国斯坦福大学的朱棣文教授（现任美国能源部部长）等人首先利用激光冷却技术将钠的原子气体冷却到了240微开尔文的温度（仅比绝对零度高出一百万分之二百四十度）。

    所以，激光在降温上是不是帮了科学家一个大忙呢？必须点赞！

    看到这里，也许有人不服气，到底激光是利用什么原理降温呢?

    首先，大家可以想象一个战争的场面。失控的战车冲向战壕，战壕里的战士向战车不断开枪，子弹击中战车并弹向四面八方。如果仔细看战车的速度，我们会发现由于子弹的撞击，战车的速度会越来越小，激光冷却原子便是相似的过程。

    如下图显示，激光器发出的光子就像子弹一样，如果光子在钠原子上发生“散射”，那么向右运动的钠原子在激光的作用下速度会越来越慢。“散射”是指光子将钠原子的电子激发到激发态，电子跃迁回来时会放出一个方向不确定的光子。在一段时间内，钠原子吸收的光子有特定方向，而放出的却没有，所以原子会被光束减速。这样，原子的动能有个和光子的能量相关的不确定性，也给出激光冷却能够得到的最低温度。

    我们所说的温度，在物理学家看来，其实描述了构成物体的那些微观粒子的运动状态。粒子运动的平均速度越大，物体温度就越高，越小则温度越低。

    你也许会问，怎么这么巧，纳原子刚好向着激光的方向运动，它不应该是四面八方的吗？惹不起，还躲不起吗？

高压钠灯的发射谱线

    没错！为了冷却所有的原子，我们需要控制原子速度。如向着激光运动的原子，我们希望能减慢他们的速度，对于远离激光运动的原子，我们却不希望把它们推得越来越快。

    激光冷却技术的实现，还得感谢多普勒效应的存在。光波和声波都是波动，当物体相对于波动的源头运动的时候，它感受到的波长和频率都会发生变化。比如向着我们运动的火车发出的鸣笛，听起来要比远离我们运动的火车声调要高一些。同样道理，远离我们运动的恒星发出的光，在我们看来要显得波长更长、频率更低一些。

激光冷却原子的示意图

    选择激光的波长在原子谱线偏红（波长偏长）的一侧，这样可以实现原子的减速。这样，只要我们将激光的波长选择在原子谱线略微比中心位置的波长大一些的一侧，由于多普勒效应，向着激光运动的原子感受到的波长会显得短一些（蓝移），因此作用强烈；而背离激光运动的原子感受到的波长会更长一些（红移），因此不会受到作用。这样，如果在前后左右上下六个方向都有一束激光的话，就可以把原子的速度降低下来。

    通过这种方法，科学家们可以将原子气体的温度降低到绝对零度之上不到千分之一度的低温。

    今天大致将激光降温讲个明白。其实激光冷却超冷原子不仅在科学实验中有重要学术价值，而且在高科技中也具有重大的应用前景，如图：

     激光冷却和捕陷气体原子研究已发展了30年，在各国实验室中激光冷却和捕陷气体原子已成为获得超冷原子的典型方法和技术。不过，新的激光冷却机制和囚禁原子(分子)的方法仍有待探索。特别是微结构势阱中的激光冷却和囚禁气体原子(分子)技术的研究仍是当前研究的重点课题。

       所以，科学家们加油喔！

 作为一项被中国消费者所喜闻乐见的焊接技术，激光焊接的原理是由激光发生器发出的激光束，聚焦在焊丝表面上加热，使焊丝受热熔化，润湿车身上的钢板，填充钢板接头的间隙，形成焊缝最终实现良好的连接。

激光技术应用于汽车制造其实不算是一项新工艺，在1987年-1990年，欧美车系大众、通用、沃尔沃等陆续采用了激光加工技术。一般人们判断一辆车是否使用激光技术就快捷的就是看车顶是否有黑胶封条，这个常常成为消费者关注和作出购买选择的因素之一。除了欧美国家，世界上最重要的汽车生产区域和市场位于东亚，主要是中日韩三国。欧美车系早已普遍使用了激光焊接技术，据说从车身板切割开料到焊接组装、内饰部件的加工以及电池封口焊接等，近50%的加工工序与激光相关，而中日韩的汽车至今仍然较少使用激光技术。中国本土汽车商发展时间较短，在工艺制造和品牌塑造方面暂时落后外面，但是以丰田、本田与日产为代表的日系，以现代、起亚为代表的韩系汽车早已为人们所熟知，他们目前也是较少使用激光技术，这一点常常让许多人所不理解。

走进本田，发现日系汽车第一条激光生产线

3月上旬，《激光制造商情》走进了位于广州增城的广汽本田，与资深的工艺部门负责人进行了深入交流。负责接待笔者的是广汽本田车身部的庄经理和郑博士。让笔者意外的是，如今广汽本田已经装配了第一条顶盖激光加工生产线，实现日系汽车里顶盖激光制造技术零的突破。

选择激光器时看重其多样性应用潜力

笔者较关心的还是激光产品的应用，庄经理补充介绍，目前在激光器选择上采用的是通快公司的碟片激光器，6千瓦的产品，激光焊接头是德国Scansonic提供的。

在激光器的选择考虑上，郑博士给出了详细的解答：碟片激光器与光纤激光器在光束性能上相近，当时是综合了调研的品质、成本、扩展性、服务等考虑，做出的选择。更重要的是，广汽本田是高柔性化的生产线，这意味着多款汽车的工艺都必须能在一条产线上完成，因此我们在规划激光生产线的时候必须考虑其加工的通用化，而不追求特殊定制，否则会给未来其他车型的加工制造带来局限。也就是说，我们装配的这个激光焊接生产线，绝不仅仅服务一款车型上，而是希望可以通用，这样可以充分发挥激光生产线的价值。从这个角度考虑，碟片激光器的应用范围更加广泛，也许当前是用于焊接，然而未来不排除在车身部件上会用到激光切割，那么碟片激光器仍然可以派上用场。

激光焊接提高车身强度作用被夸大

关于激光焊接与车身强度的关联，这次到访广汽本田，庄经理解答了笔者多年来的一个疑问，他说：很多人认为激光焊接能够极大地提高车身强度，其实有点夸大其词，车身的整体强度不在于汽车某个部件采用了激光焊还是点焊，而更重要的是取决于汽车整体的结构。使用激光钎焊取代原有的点焊，并没有节省太多的人力成本，因为原来已经在用全自动化机器人点焊。从车身结构来看，车顶盖工艺上不论是采用激光焊还是点焊，都能达到设计的强度要求，这点大家尽可放心。只是激光的顶盖焊接在曲线上实现更美观的效果，同时省去两条塑胶封条，在商品性上有一定的优势。

结语

中日韩的汽车对激光技术的使用较少，然而在研究与接触方面也不落后，中国本土的汽车企业包括一汽、奇瑞、江淮以及后来的众泰等，均对激光制造技术有多年的研究与尝试，日系汽车的激光制造研究也不会少。随着广汽本田装配了激光焊接生产线，对激光应用工艺更加成熟，未来必然会有更多日系汽车使用激光技术。

李国忠

《激光制造商情》

作为一项被中国消费者所喜闻乐见的焊接技术，激光焊接的原理是由激光发生器发出的激光束，聚焦在焊丝表面上加热，使焊丝受热熔化，润湿车身上的钢板，填充钢板接头的间隙，形成焊缝最终实现良好的连接。

激光技术应用于汽车制造其实不算是一项新工艺，在1987年-1990年，欧美车系大众、通用、沃尔沃等陆续采用了激光加工技术。一般人们判断一辆车是否使用激光技术就快捷的就是看车顶是否有黑胶封条，这个常常成为消费者关注和作出购买选择的因素之一。除了欧美国家，世界上最重要的汽车生产区域和市场位于东亚，主要是中日韩三国。欧美车系早已普遍使用了激光焊接技术，据说从车身板切割开料到焊接组装、内饰部件的加工以及电池封口焊接等，近50%的加工工序与激光相关，而中日韩的汽车至今仍然较少使用激光技术。中国本土汽车商发展时间较短，在工艺制造和品牌塑造方面暂时落后外面，但是以丰田、本田与日产为代表的日系，以现代、起亚为代表的韩系汽车早已为人们所熟知，他们目前也是较少使用激光技术，这一点常常让许多人所不理解。

走进本田，发现日系汽车第一条激光生产线

3月上旬，《激光制造商情》走进了位于广州增城的广汽本田，与资深的工艺部门负责人进行了深入交流。负责接待笔者的是广汽本田车身部的庄经理和郑博士。让笔者意外的是，如今广汽本田已经装配了第一条顶盖激光加工生产线，实现日系汽车里顶盖激光制造技术零的突破。

选择激光器时看重其多样性应用潜力

笔者较关心的还是激光产品的应用，庄经理补充介绍，目前在激光器选择上采用的是通快公司的碟片激光器，6千瓦的产品，激光焊接头是德国Scansonic提供的。

在激光器的选择考虑上，郑博士给出了详细的解答：碟片激光器与光纤激光器在光束性能上相近，当时是综合了调研的品质、成本、扩展性、服务等考虑，做出的选择。更重要的是，广汽本田是高柔性化的生产线，这意味着多款汽车的工艺都必须能在一条产线上完成，因此我们在规划激光生产线的时候必须考虑其加工的通用化，而不追求特殊定制，否则会给未来其他车型的加工制造带来局限。也就是说，我们装配的这个激光焊接生产线，绝不仅仅服务一款车型上，而是希望可以通用，这样可以充分发挥激光生产线的价值。从这个角度考虑，碟片激光器的应用范围更加广泛，也许当前是用于焊接，然而未来不排除在车身部件上会用到激光切割，那么碟片激光器仍然可以派上用场。

激光焊接提高车身强度作用被夸大

关于激光焊接与车身强度的关联，这次到访广汽本田，庄经理解答了笔者多年来的一个疑问，他说：很多人认为激光焊接能够极大地提高车身强度，其实有点夸大其词，车身的整体强度不在于汽车某个部件采用了激光焊还是点焊，而更重要的是取决于汽车整体的结构。使用激光钎焊取代原有的点焊，并没有节省太多的人力成本，因为原来已经在用全自动化机器人点焊。从车身结构来看，车顶盖工艺上不论是采用激光焊还是点焊，都能达到设计的强度要求，这点大家尽可放心。只是激光的顶盖焊接在曲线上实现更美观的效果，同时省去两条塑胶封条，在商品性上有一定的优势。

结语

中日韩的汽车对激光技术的使用较少，然而在研究与接触方面也不落后，中国本土的汽车企业包括一汽、奇瑞、江淮以及后来的众泰等，均对激光制造技术有多年的研究与尝试，日系汽车的激光制造研究也不会少。随着广汽本田装配了激光焊接生产线，对激光应用工艺更加成熟，未来必然会有更多日系汽车使用激光技术。

李国忠

《激光制造商情》

领创激光专注于大功率激光加工成套装备的研发、制造和销售，为客户提供个性化和专业化的激光加工系统解决方案。多年来，领创激光的设备源源不断的发往全国乃至全球市场，目前已经超过1500台套大功率激光装备成功在客户现场创造效益和价值。近期，建易不锈钢引进东莞地区首台超高功率12KW光纤激光切割机，下面我们一起去看看。

因激光焊接技术的优势，动力电池行业的焊接应用，首选激光焊接加工方式。在动力电池的生产中很多工艺是需要用到激光焊接机的。

泰德电芯注液孔与防爆阀激光焊接系统

       该设备用于动力电池注液孔与防爆阀激光焊接，采用在线式搭载于倍速链线上自动激光焊接。

设备特点：

 高速高质量焊接，焊接稳定、焊接效率高。 

 焊接精度高，重复操作稳定性好，成品良率高。 

 焊接无需焊条或填充材料，焊缝无杂质无污染。

工作流程：

产品流至焊接位→ 夹具夹紧→测距及读码→CCD拍照→激光系统进行焊接→焊接完 成→夹具松开→ 产品流至下一工站→以此循环 

样品展示：

       目前泰德激光在电池行业有着全方位的竞争优势,具备电池精密焊接、精密切割、精密打标等多种加工工艺，同时还可以进行系统集成，形成完整的产品线。

5月31日，阿里菜鸟与速腾聚创（RoboSense）联合发布应用固态激光雷达的无人物流车G Plus。

据悉，菜鸟无人物流车G Plus搭载了三台速腾聚创的固态激光雷达RS-LiDAR-M1Pre，前方两台，后方一台，用于识别行驶方向上的行人、汽车、卡车等障碍物的形状、距离、方位、行驶速度、行驶方向，并指明道路可行驶区域等，从而保证无人物流车能在复杂的道路环境中通行。

动辄数万至十几万元的激光雷达是自动驾驶方案中的主要成本构成。速腾聚创邱纯鑫博士表示，“搭载固态激光雷达，能够让无人物流车降低三分之一的成本”。这将推动自动驾驶技术进一步快速落地。

菜鸟ET物流实验室主任张春晖表示，“未来三年阿里菜鸟无人设备将达到十万台。”

据介绍，速腾聚创的RS-LiDAR-M1Pre采用的MEMS 微振镜（MEMS micro mirror）扫描方案，激光发射器和接收器只需要几个，通过MEMS 微振镜在两个方向上的摆动进行扫描，因为摆动角度非常精细所以角分辨率非常高，整个视场角内垂直角分辨达到0.2°。

相比之下，传统机械多线LiDAR要达到相同的效果，需要上百组激光发射器和接收器同时旋转扫描，这样会大幅提高物料成本和人力调教成本，降低良品率和可靠性。

来源：钛媒体