LSP工艺利用脉冲高功率光束调整工件表面的微观结构以减少材料表面磨损。光束整形光学元件改进LSP工艺。
激光冲击强化（LSP）工艺简介
自中世纪早期以来，人类便一直在努力想方设法增强金属的硬度和韧性，以改善金属工具和零件的耐用性和可靠性。
从大马士革钢铁匠到中世纪日本的铸剑工匠，通过对金属施加精确的机械压力（如锤击）来进行冷加工的方法有着辉煌的历史。
在现代，工业表面喷丸强化工艺的应用将此概念推向了巅峰。该技术以数以千计的铅制颗粒轰击金属表面，令其更加密实和坚硬，以此提高金属的耐久性。
高功率激光系统的面世使更先进的工艺得以发展，那便是激光喷丸工艺。
激光喷丸（LP），又称激光冲击强化（LSP)，是一种应用于表面工程领域的工艺，即利用脉冲高功率激光束在材料中产生残余应力，以提升材料表面的耐损性（如耐磨性和抗疲劳性），或提高材料薄截面强度，以加强材料表面硬度。
与多数材料加工应用不同，LSP并非利用激光功率进行热处理以达到预期效果，而是利用光束冲击进行机械加工。高功率激光束用高功率短脉冲冲击目标工件表面。
光束冲击金属工件，立即将工件蒸发成薄层等离子体状态，并对工件施加冲击波压力。有时会在工件上附加薄层不透明覆面材料，用于代替金属蒸发。为了增压，利用其他透明覆面材料或惯性干扰层捕捉等离子体（通常为水）。
等离子体产生冲击波效应，在撞击点重塑工件表面微观结构，继而产生金属扩膨胀和压缩的连锁反应。该反应产生的深层压缩应力可延长部件寿命。
市场动态
自20世纪90年代起，LSP已经应用于航空、汽车、发电、钻探等许多工业领域，旨在减少加工成本和增加产量，最终进入其他潜在市场。
近年来，自动化和激光行业的发展有利于降低人工和能源成本。因每瓦成本剧降以及能源利用率增长，利用光束整形光学器件对光束进行整形，以增加产量并进一步优化工艺。
LSP中的光束整形
有几种不同的激光束整形应用可以优化LSP工艺：
- 宽带扩散器(BD) ——宽带扩散器是一款特殊高效的微折射平顶光束整形器，与微透镜阵列（MLA）的工作原理相似，可产生限制输出形状。
- 衍射扩散器(HM)——衍射扩散器是一款衍射光学元件 (DOE)，用于从多模输入光束中产生任意输出形状，这些光束均匀、同质，且具有平顶轮廓。
- 衍射平顶光束整形器(TH)——衍射平顶光束整形器是一种衍射扩散器（DOE），用于产生限制输出形状，有平顶能量分布以及十分清晰的传输区域。
- 衍射分束器—— 衍射分束器（也称为多点曝光）以可控制的排列和间隔产生与输入光束具有相同特性的任意数量的输出光束。上述元件可产生> 10,000 个光斑，并均匀覆盖大面积区域。
Holo/Or 根据客户需要定制光束整形方案，在同一平面元件上整合多种光学功能。
TL; DR - 问答
什么是激光冲击强化？
激光冲击强化 (LSP)是一种机械加工工艺，利用脉冲高功率光束调整工件表面的微观结构以减少材料表面磨损。
LSP工艺的工作原理是什么？
LSP工艺利用限定聚焦激光束撞击工件，继而产生冲击波反应。这种冲击波穿过材料并产生压缩残余应力。该工艺的机械特性（非热特性）使金属工件的形状与特性得以保留。
LSP工艺的应用范围？
LSP工艺用于减少对材料的压力，提高材料薄截面强度，加强材料表面硬度，以延长部件寿命。该工艺的应用领域包括航空、汽车、发电、钻探等。
哪些光束整形光学元件可用于改进LSP工艺？
用于LSP工艺的光束整形光学器件包括：高效宽带散射片、用于多模输入光束均匀化整形的衍射扩散器，或者用于增加产量的衍射分束器。
