激光原理复习知识点

1、一 名词解释损耗系数及振荡条件: ,即。为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。线型函数：引入谱线的线型函数，线型函数的单位是S，括号中的表示线型函数的中心频率，且有，并在加减时下降至最大值的一半。按上式定义的称为谱线宽度。多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。纵模竞争效应：在均匀加宽激光器中，几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争，结果总是靠近中心频率的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭的现象。谐振腔的Q值:无论是LC振荡回路，还是光频谐振腔，都采用品质因数Q值来标识腔的特性。定义。为储存在腔内的总能量，p为单位时间内

2、损耗的总能量。为腔内电磁场的振荡频率。兰姆凹陷：单模输出功率P与单模频率的关系曲线，在单模频率等于0的时候有一凹陷，称作兰姆凹陷。锁模：一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施，总是得到多纵模输出，并且由于空间烧孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模，但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。光波模：在自由空间具有任意波矢K的单色平面波都可以存在，但在一个有边界条件限制的空间V内，只能存在一系列独立的具有特定波矢k的平面单色驻波;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。注入锁定：

3、用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中，控制一个强激光器输出光束的光谱特性及空间特性的锁定现象。（分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定）。谱线加宽：实际中的谱线加宽由于各种情况的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中心频率附近一个很小的频率范围内。这就叫谱线加宽。频率牵引：在有源腔中，由于增益物质的色散，使纵模频率比无源腔纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫频率牵引。自发辐射：处于高能级的一个原子自发的向跃迁，并产生一个能量为的光子受及辐射：处于高能级的一个原子在频率为的辐射场作用下，向跃迁，并产生一个能量为的光子激光器的组成部分：谐振器，工作物质，泵浦源腔的模式：将光学谐

4、振腔内肯能存在的电磁场的本征态称为。光子简并度：处于同一光子态的光子数。含义：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数 激光的特性：1.方向性好，最小发散角约等于衍射极限角2.单色性好3.亮度高4.相干性好粒子数反转：在外界激励下，物质处于非平衡状态，使得n2n1增益系数：光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数增益饱和：在抽运速率一定的条件下，当入射光的光强很弱时，增益系数是一个常数；当入射光的光强增大到一定程度后，增益系数随光强的增大而减小。Q值：是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标品质因数。纵模：在腔的横截面内场分布是均匀的，而沿腔的轴线方向即纵向

5、形成驻波，驻波的波节数由q决定将这种由整数q所表征的腔内纵向场分布称为纵模横模：腔内垂直于光轴的横截面内的场分布称为横模菲涅尔数：N,即从一个镜面中心看到另一个镜面上可划分的菲涅尔半波带的数目。表征损耗的大小。衍射损耗与N成反比。自在现模：把开腔镜面上经一次往返能再现的稳态场分布称为自在现模或横模。损耗系数：光通过单位距离后光强衰减的百分数 自激振荡：不管初始光强多微弱，只要放大器足够长，就总能形成确定大小的光强Im，满足振荡条件。多普勒效应：设一发光原子(光源)的中心频率为n0，当原子相对于接收器以速度vz运动时，接收器测得的光波频率变为（略）；多普勒加宽：由于作热运动的发光原子(分子)所发

6、出的辐射的多普勒频移引起的加宽谱线加宽：由于各种因素的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中心频率附近一个很小的频率范围内。谱线宽度：线型函数在n0时有最大值，下降至最大值的一半，对应得宽度。线性函数：归归一化的自发辐射光功率，描述单色辐射功率随频率变化的规律，定义为分布在某一频率附近单位频率间隔内的自发辐射功率与整个频率范围内的自发辐射总功率之比。用于表示谱线的形状。均匀加宽：引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的，包括自然加宽、碰撞加宽及晶格振动加宽每个发光原子都以整个线型发射，不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来，每一发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。非均匀加宽：原子

7、体系中每个原子只对谱线内与它的表现中心频率相应的部分有贡献，因而可以区分谱线上的某一频率范围是由哪一部分原子发射的，包括气体工作物质中的多普勒加宽和固体工作物质中的晶格缺陷加宽。激光器振荡阈值：工作物质自发辐射在光腔内因不断获得受激放大形成振荡所需要的门限条件，可用反转粒子数密度，阈值增益系数，阈值泵浦功率来表示。：不满足阈值条件，但处于集居数反转的工作物质对自发辐射光具有放大作用。增益的空间烧孔效应:在驻波腔激光器中，腔内形成一个驻波场,波腹处增益最小，而波节处增益最大，沿光腔方向增益系数的这种非均匀分布称为空间烧孔效应自选模：设三个纵模v1，v2，v3同时起振，随着振荡的持续光强I1，I2

8、，I3逐渐增大，当光强足够大，（可与Is比拟时）由于增益饱和，导致增益曲线在各频率处整体下降，结果各纵模由于增益系数小于阈值增益系数,先后熄灭，最后仅剩下最接近中心频率vo的一个纵模维持自激振荡，这一现象称。模式的空间竞争：由于空间烧孔效应的存在，不同的纵模可利用空间内不同的粒子反转数获得增益，从而实现多纵模振荡。称为。单模激光器的线宽极限：输出激光是一个略有衰减的有限长波列，具有一定的谱线宽度。由自发辐射产生的无法排除谱线宽度称为极限线宽。实际激光器中由于各种不稳定因素，纵模频率本身的漂移远远大于极限线宽总量子效率：发射荧光的光子数/工作物质从光泵吸收的光子数。物理意义：抽运到E3的例子，一

9、部分无辐射跃迁到E2，另一部分通过其他途径返回基态。到达E2的粒子，一部分自发辐射跃迁至E1发射荧光，一部分无辐射跃迁至E1。弛豫时间：某种状态的建立或消亡过程。 纵向弛豫时间T1：反转粒子数的增长与衰减所需时间。横向弛豫时间T2：宏观感应电极化的产生和消亡不是瞬时的。极化强度P(z, t)较E(z, t)落后的时间T2即是横向弛豫时间。驰豫振荡：固体脉冲激光器所输出的并不是平滑的光脉冲，而是一群宽度只有微秒量级的短脉冲序列，即所谓尖峰”序列。激励越强，则短脉冲之间的时间间隔越小。称作。反兰姆凹陷：在饱和吸收稳频中，把吸收管放在谐振腔内，并且腔内有一频率为n1的模式振荡，若n1 n0，购正向传

10、播的行波及反向传播的行坡分别在吸收曲线的形成两个烧孔。若n1 n0 ，刚正反向传播的行波共同在吸收曲线的中心频率处烧一个孔。若作出光强一定时吸收系数和振荡频率的关系曲线，则曲线出现凹陷，激光器输出功率出现一个尖锐的尖峰。二 简答题谱线加宽的类型？什么是均匀加宽，非均匀加宽？他们各自的特点是什么？类型:均匀加宽（自然加宽，碰撞加宽，晶格振动加宽），非均匀加宽（多普勒加宽，晶格缺陷加宽），综合加宽。均匀加宽及特点：引起加宽的物理因素对每个原子都是相同的。特点：每个发光原子都以整个线型发射，不能把线型函数上某一特定原子联系起来。每个发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。非均匀加宽特点：原子体系中每一个

11、原子只对谱线内与他的表观中心频率相应的部分有贡献，因而可以区分谱线中的某一频率范围是哪一部分原子发射的。什么是激光工作物质的纵模和横模烧孔效应？他们对激光器工作模式的影响。在非均匀加宽工作物质中，频率为的强光只在附近宽度约为的范围内引起反转集聚数饱和，对表观中心频率处在烧孔范围外的反转集聚数没有影响。若有一频率V的弱光同时入射，如果频率V处在强光造成的烧孔范围之内，则由于集聚数反转的减少，弱光增益系数将小于小信号增益系数。如果频率V在烧孔范围之外，则弱光增益系数不受强光的影响，、而仍等于小信号增益系数。所以在增益系数-频率曲线上，频率为处产生一个凹陷。此现象称为增益曲线的烧孔效应。烧孔效应一般

12、使激光器工作于多纵模和多横模的情况，不利于提高光的相干性但有利于增加光的能量或功率。锁模的目的和意义及其方法。目的是为了得到更窄的脉冲。方法：主动锁模（振幅调制锁模和相位调制锁模），被动锁模。简述速率方程所说明的问题及应用情况。速率方程表征激光器腔内光子数和工作物质各有关能级上的原子数随时间变化的微分方程组。它只能给出激光的强度特性，而不能揭示出色散(频率牵引)效应，也不能给出与激光场的量子起伏有关的特性。对于烧孔效应、兰姆凹陷、多模竞争等，则只能给出粗略的近似描述。简述稳定球面腔中横模形成的过程及分布特点。设想一均匀平面波垂直入射到传输线的第一个孔阑上，第一个孔面波的强度分布应该是均匀的。由

13、于衍射，再穿过该孔后波前将发生变化，并且波束将产生若干旁瓣，也就是说，已不再是均匀平面波了。当它达到第二孔时，其边缘部分将比中心部分小。而且第二个孔面将不再是等相位面了。通过第二个孔时，波束又将发生衍射然后经过第三个孔每经过一个孔波的振幅和相位将发生一次改变，通过若干个孔后，波的振幅和相位分布被改变成这样的形状，以至于他们不再受衍射的影响。当通过足够多的孔阑时，镜面上的场的振幅和相位分布将不再发生变化，即形成横模。镜面中心附近的场振幅和相位分布可以用厄米特-高斯函数描述。横模在镜面上振幅分布的特点取决于厄米特多项式和高斯分布函数的乘积。厄米特多项式的零点决定场的节线，厄米特多项式的正负交替变化

14、与高斯函数随X,Y的增大而单调下降的特性决定场分布的外形轮廓。由于m阶厄米特多项式有m个零点，因此横模在X方向有m条节线，沿y方向有n条节线。简述Q调制技术原理。为了得到更高的峰值功率和窄的单个脉冲，采用Q调制技术。它是通过某种方法是谐振腔的损耗因子按照规定的程序变化，在泵浦激励刚开始的时候，使光腔具有高损耗因子，激光器由于阈值高而不能产生激光振荡，于是亚稳态上的粒子数便可以积累到较高的水平。然后在适当的时刻，使腔的损耗因子突然降到，阈值也随之突然降低，此时反转集聚数大大超过阈值，手机辐射也迅速的增强。于是在极短的时间内上能级储存的大部分粒子的能量转变为激光能量，形成一个很强的激光巨脉冲输出。

15、方法：电光调Q，声光调Q，被动调Q。激光器的组成部分及作用。激光器应该包括光放大器和光谐振腔两部分，但对光腔的作用归结为两点：模式选择。保证激光器的单模振荡，从而提高激光器的相干性。提供轴向光波模的反馈。q参数的定义及应用q参数可以用来分析高斯光束的传输问题；用于分析高斯光束的聚焦和准直；分析高斯光束的自再现变换。9.电光调节q开关注意的问题要获得一高峰值功率的窄脉冲，对同步电路的要求是： a 给出可靠的触发信号去点燃氙灯。 b在点燃氙灯的同时，给出一脉冲信号经过一段延迟时间后，退去晶体上的电压，打开Q开关。延迟时间可靠、准确、可调。c退电压要快开关速度快。 d晶体上加四分之一波长电压，要求稳

16、定可调。 e保证Q开关关的及时。YAG 激光器开始工作时泵浦等上有高压，调制是不要碰及,实验中激光器输出的光能量高、功率密度大，应避免直射到眼睛。特别是532nm 绿光。避免用手接触激光器的输出镜，晶体的镀膜面，膜片应防潮。10.简述用扫描干涉仪确定激光器输出光中纵横模的原理扫描干涉仪接受的信号连接到示波器上，拍下示波器上的纵横模分布图。根据干涉序个数和频谱的周期性，确定哪些模式属于同一个干涉序。在同一个干涉序内，根据纵模的定义，测出纵模频率间隔确定示波器荧光屏上频率增加的方向，一遍确定同一个纵模序数内哪些模是基横模，哪些是高阶横模。测出不同横模的频率间隔观察激光器在远处屏上的光斑形状，辨认出

17、每个横模的序数，即mn。11.简述Nd：YAG激光器的结构和输出特性 Nd：YAG激光器以Nd:YAG晶体为工作物质，它属四能级系统，并具有量子效率高、受激辐射面大的优点。其阈值非常小，而且钇铝石榴石晶体还具有较高的热导率，易于散热，因此Nd：YAG激光器不仅可以单次脉冲运转，出功率已超过1000W，每秒5000次重复频率的输出峰值功率已达千瓦以上，每秒几十次还可以高重复率或者联系运转。目前，Nd：YAG激光器的最大输重复频率的调Q激光器的峰值功率可达几百瓦.。Nd：YAG激光器的应用非常广泛，它主要用在加工方面，用于打孔、切割、划片、焊接、阻值微调、打标和表面改性等。12.Ne激光器的结构和

18、输出特性He-Ne激光器的基本结构由激光管和电源两部分组成,其中,激光管主要包括放电管、电极和谐振腔三部分,放电管是He-Ne激光器的核心。放电管通常由毛细管和储气室构成。当在电极上施加高压后,毛细管中的气体开始放电,使氖原子产生粒子数反转。按照谐振腔与放电管的放置方式不同,可分为内腔式、外腔式和半内腔式 特点： He-Ne激光器输出连续光,主要工作波段在可见光到近红外区域,其中,最常用的工作波长为632.8nm(红光),其次是1.15m和3.39m以及1.52m、543.5nm等。He-Ne激光器输出光束质量很高,表现为单色性好(20Hz)和方向性好(Q1mrad)。由于增益低,输出功率一般

19、为毫瓦量级(0.5100mW)。器件结构简单,造价低廉。应用：He-Ne激光器广泛应用于准直、精密计量、信息处理、医疗、照排印刷等领域13. co2激光器 CO2激光器的输出特性有两个显著的特点:其一是输出功率或能量相当大,能量转换效率高。 CO2 激光器连续输出功率可达数十万瓦,是所有激光器中连续输出功率最高的器件;脉冲输出能量可达数万焦,脉宽可压缩到纳秒量级,脉冲功率密度可达太瓦量级。 其二是输出波长分布在918m波段,已观察到的激光谱线二百多条。 其中,911m红外波段中最重要的输出波长10.6m处于大气传输的窗口,有利于激光测距、激光制导、大气通信等方面的应用,且该波长对人眼安全。 1

20、4.红宝石激光器从应用观点看,红宝石激光器输出可见光极具吸引力,一是因为光电探测器件的响应波长大多位于可见光区,而大多数稀土元素四能级系统固体激光器工作波长则位于近红外区域,二是对于全息照相等应用,需要使用可见光作为光源。 缺点:能级结构属三能级系统,器件阈值高;晶体性能随温度变化明显,室温下不适于做连续和高重频器件。15.钛宝石激光器激活离子为三价钛离子(Ti3+)，激光波长在660nm1.1m叫范围内连续可调，峰值波长在800nm附近，是目前调谐范围最宽的激光器之一。钛宝石激光器的激光上能级寿命较短，只有3.2s，用灯泵较困难，通常用氩离子激光、Nd:YAG倍频激光泵浦。采用自锁模技术，钦

21、宝石激光器可直接输出脉宽短至6.5fs的激光脉冲，这是所有激光器中从谐振腔直接输出的最窄激光脉冲。调谐范围最宽和锁模脉宽最窄两大特点使得钛宝石激光器成为目前最重要的激光器之一16.N2激光器氮分子激光器是一种重要的近紫外相干光源。它的输出峰值功率高（Peak power_45 kW ），脉冲持续时间短（3.5 ns），而且结构简单，制造容易，因此受到人们的广泛重视。它可以作为有机染料激光器的泵浦光源，可以获得从近红外到近紫外的连续可调激光输出，是激光喇曼光谱仪的一种理想光源。此外，氮激光器在激光分离同位素、荧光诊断、超高速摄影、污染检测以及医疗卫生、农业育种等方面也得到广泛应用。由于其短波长更

22、易聚焦得到小光斑，因此被用于加工亚微米量级的元件了，例如光掩模、复杂的集成电路、薄膜电阻的生产。17.影响模式的因素不同的激光器结构输出模式不同；自发辐射使得谱线加宽，烧孔效应、模式竞争等会使得多纵模输出；不稳定因素的影响使得频率漂移；振荡线宽与纵模间隔之间的关系，纵模间隔大于振荡线宽，可单模输出.18.谐振腔与激光模式之间的关系，由谐振腔结构确定激光模式的常用方法。腔的模式:光学谐振腔内可能存在的电磁场的本征态称。场的每一个本征态将具有一定的振荡频率和一定的空间分布。腔与模的关系： 腔内电磁场的本征态应由麦克斯韦方程组及腔的边界条件决定。不同类型和结构的谐振腔的模式各不相同。不管是开腔闭腔，

23、一旦给定了腔的具体结构，则其中振荡模的特征也随之确定下来。模的基本特征：模在腔的横截面内的场分布，模的谐振频率，模在腔内往返的相对功率损耗；模的光束发散角。常用方法：方形镜共焦腔：输出光斑为轴对称；圆形镜共焦腔，输出的是旋转对称的；环形腔，一般可以实现单纵模振荡；均匀激光器一般为单纵模振荡。非均匀激光器一般为多模振荡。附录资料：不需要的可以自行删除 竹材重点知识1竹材及非木质材料作为原料的应用特点与局限A非木质原料应用中具有的优点来源广泛，价格低廉；原料单一，对稳定产品质量有利，生产工艺易于控制；备料工段设备简单（竹材除外）；工业生产中动力消耗较木质原料少（加工、干燥等）。B不利因素原料收获季

24、节性强。为保证常年生产，工厂需储备8-9个月的原料，而该类原料体积蓬松，占用地面与空间很大，造成储存场地之困难；原料收购局限性强。非木质原料质地松散，造成收集与运输上的不便，为降低成本，收集半径一般不超过100公里；非木质原料储藏保管较难。非木质原料所含糖类、淀粉及其它易分解的物质较木质材料高，易于虫蛀或产生霉变与腐烂（采取的措施：高密度打包储存，切段堆积储存，干燥后储存，喷洒药剂储存等，但增加了工序和成本）；非木质原料含杂杂物多（蔗渣含20%以上的蔗髓，棉杆含残花和泥沙，芦苇有苇髓和叶鞘，稻壳含米坯等），对产品质量有影响，生产前应分离，增加了工序与成本；其它尚未解决的问题：棉杆皮韧性大，缠绕

25、设备造成堵塞、起火；原料易水解，湿法生产中造成的污染大；稻壳板硬度大，对刀具磨损十分严重等，目前尚无参考模式，有待进一步研究克服。2.分布概况： 竹子是森林资源之一。中国竹类资源分为四个区：黄河-长江竹区、长江-南岭竹区、华南竹区、西南高山竹区。3地下茎：竹类植物在土中横向生长的茎部，有明显的分节，节上生根，节侧有芽，可萌发而为新的地下茎或发笋出土成竹，俗称竹鞭，亦名鞭茎。因竹种不同，地下茎有下列三种类型：单轴型、合轴型、复轴型。4.竹秆：竹秆是竹子的主题部分，分为秆柄、秆基和秆茎三部分。1）秆柄：竹秆的最下部分，与竹鞭或母竹的秆基相连，细小、短缩、不生根，俗称螺丝钉或龙眼鸡头，是竹子地上和地

26、下系统连接输导的枢纽。2）秆基：竹秆的入土生根部分，由数节至10数节组成，节间短缩而粗大。秆基各节密集生根，称为竹根，形成竹株独立根系。秆基、秆柄和竹根合称为竹蔸。3）秆茎：竹秆的地上部分，端正通直，一般形圆而中空有节，上部分枝着叶。每节有两环，下环为箨环，又叫鞘环，是竹箨脱落后留下的环痕；上环为秆环，是居间分生组织停止生长后留下的环痕。两环之间称为节内，两节之间称为节间。相邻两节间有一木质横隔，称为节隔，着生于节内。竹秆的节、节间形状和节间长度因竹种而有变化。5.竹子各部位之间的关系 竹连鞭，鞭生芽，芽孕笋，笋长竹，竹又养鞭，循环增殖，互为因果，鞭竹息息相关的统一有机整体。6竹林的采伐竹林采

27、伐时必须做到“采育兼顾”，才能达到竹林永续利用、资源永不枯竭之目的。正确确定伐竹年龄、采伐强度、采伐季节、采伐方法四个技术环节是竹林采伐的关键所在。7.采伐竹龄：竹林为异龄林，一般只能采取龄级择伐方式，根据竹类植物的生长发育规律，竹笋成竹后，秆形生长基本结束，体积不再有变化，但材质生长仍在进行，密度和力学强度仍在增长和变化，根据其变化情况可分为三个阶段，即材质增进期，材质稳定期和材质下降期。竹子的采伐年龄最好在竹材材质稳定期，遵循“存三（度）砍四（度）不留七（度）”的原则。8.伐竹季节：春栽夏劈秋冬伐。 一般竹林应该在冬季采伐，应在出笋当年的晚秋或冬季（小年春前）。花年竹林，应砍伐竹叶发黄、即

28、将换叶的小年竹，而不应砍伐竹叶茂密正在孵笋的大年竹；丛生竹林，一般夏秋季节出笋，采伐季节选在晚秋或早春，使新竹能发枝展叶。 原因：a.该季节竹子处于休眠状态，竹液流动慢，同化作用较弱； b.可溶性物质变成复杂的有机物储存，竹材力学性质好，不易虫蛀； c.冬季，林地中主要害虫处于越冬状态，不会对采伐后的竹林造成伤害； d.该季节新竹尚未发出，可避免采伐时造成损伤。9.竹材的储藏与保管具体要求：1）按照不同质量分类保管；2）按照规格大小，分别存放；3）先进先出，推陈出新；4）防虫防蛀，喷熏药物。10.竹材的缺陷及其发生规律：1）虫蛀和霉腐一般发生规律如下：a.竹黄较竹青严重；b.6-7年生竹材较轻

29、，3-5年生以下较重；c.冬季采伐的较轻，秋季次之，春季采伐的较重；e.山地生长的较平地生长的轻；f.通风透光储藏遭受损害的较少，阴暗不透风的则多。11.竹壁：竹秆圆筒状的外壳。一般根部最厚，至上部递减，自内向外分为竹青、竹肉和竹黄三个部分。 12.影响竹材密度的因素：竹种：与其地理分布有一定的关系，分布在气温较低、雨量较少的北部地区的竹材（如刚竹）密度较大，反之，则密度较小。竹龄：随着年龄的增长，密度不断的提高和变化（因竹材细胞壁和内容物是随竹龄的增加而逐渐充实和变化的），可根据其规律性作为确定竹材合理采伐年龄的理论依据之一。立地条件：气候温暖多湿，土壤深厚肥沃的条件下生长好，竹竿粗大，但组

30、织疏松，维管束密度小，从而密度小，反之密度大。竹秆部位：同一竹种，自基部至稍部，密度逐渐增大，同一高度上，竹壁外侧高于内侧，有节部分大于无节部分。13竹材特性竹材与木材相比，具有强度高、韧性大，刚性好、易加工等特点，使竹材具有多种多样的用途，但这些特性也在相当程度上限制了其优越性的发挥，竹材的基本特性如下：1）易加工，用途广泛：剖篾、编织、弯曲成型、易染色漂白、原竹利用等；2）直径小，壁薄中空，具有尖削度：强重比高，适于原竹利用，但不能像木材一样直接进行锯切、刨切和旋切，经过一定的措施可以获得高得率的旋切竹单板和纹理美观的刨切竹薄木；3）结构不均匀：给加工利用带来很多不利影响（如竹青、竹黄对胶

31、粘剂的湿润、胶合性能几乎为零，而竹肉则有良好的胶合性能；4）各向异性明显：主要表现在纵向强度大，横向强度小，容易产生劈裂5）易虫蛀、腐朽和霉变：竹材比木材含有更多的营养物质造成；6）运输费用大，难以长期保存：壁薄中空，体积大，车辆实际装载量小，不宜长距离运输；易虫蛀、腐朽和霉变，不宜长时间保存；砍伐季节性强，规模化生产与原竹供应之间矛盾较为突出。14. 竹材人造板的构成原则：以克服竹材本身固有的某些缺陷，使竹材人造板具有幅面大且不变形、不开裂等特点为出发点的，主要遵循以下两个原则：对称原则：对称中心平面两侧的对应层，竹种、厚度、层数、纤维方向、含水率、制造方法相互对应。奇数性原则：主要针对非定

32、向结构的多层人造板15.竹材人造板的结构特性：1）结构的对称性：尽可能的克服各向异性2）强度的均齐性：材料在各个方向强度大小的差异，以均齐系数表达（竹纤维板、碎料板趋于1）。 3）材质的均匀性：能提高板材外观质量，也可减少应力集中造成的破坏。(板材优于竹材，结构单元越小的板材均匀性越好).16.胶层厚度：不产生缺胶的情况下，越薄越好（2050微米）？1）薄胶层变形需要的应力比厚胶层大2）随着胶层厚度的增加，流动或蠕变的几率增大3）胶层越厚，由膨胀差而引起界面的内应力与热应力大4）坚硬的胶粘剂，胶合界面在弯曲应力的作用下，薄胶层断裂强度高5）胶层越厚，气泡或其他缺陷数量增加，早期破坏几率增加17

33、. 竹材胶合板：是将竹材经过高温软化展平成竹片毛坯，再以科学的、比较简便的、连续化的加工方法和尽可能少改变竹材厚度和宽度的结合形式获得最大厚度和宽度的竹片，减少生产过程中的劳动消耗和胶粘剂用量，从而生产出保持竹材特性的强度高、刚性好、耐磨损的工程结构用竹材人造板。竹材的高温软化-展平是该项工艺的主要特征。A原竹截断截断：先去斜头；由基至稍，分段截取；截弯存直，提高等级；留足余量。B竹片软化的目的：将半圆形的竹筒展平，则竹筒的外表面受压应力，内表面受拉应力，其应力大小为：=ES/2r减小E值是减小竹材展平时反向应力的有效手段，从而可以减少展平时竹材内表面的裂缝的宽度和深度。减小竹材弹性模量的方法

34、和措施统称为竹材软化。C.软化方法 ：在目前的技术条件下，提高竹筒含水率和温度是提高竹材本身塑性、减小竹材弹性模量，从而达到减小展开过程中方向弯曲时拉伸应力的有效措施。D.刨削加工目的：1）去青去黄，改善竹材表面性能，提高胶粘效果； 2）使竹片全长上具有同一厚度，以获得较高胶粘性能和较小的厚度偏差。E.竹片干燥: 实践证明，使用PF时，竹片的含水率应低于8%，而使用UF时，应小于12%，才能获得理想的胶合强度。预干燥：目的为了提高竹片的干燥效率，主要设备是高效螺旋燃烧炉竹片干燥窑，干燥周期较长，一般10-12小时，终含水率由35-50%降至12-15%。定型干燥：因竹片是由圆弧状经水煮、高温软

35、化、展平而成平直状，但在自然状态中仍具有较大的弹性恢复力，故需采用加压的干燥和设备。F组坯：将面、背板竹片和涂过胶的芯板竹片组合成板坯的过程成为组坯。1）板坯厚度的确定：s=100s合/（100-）式中：s为板坯厚度（各层竹片厚度之和，mm），s合为竹材胶合板厚度（mm），为板坯热压时的压缩率（%）。板坯的压缩率与热压时的温度、压力和竹材的产地、竹龄等多种因素有关。通常温度为140-145，单位压力为3.0-3.5Mpa时，板坯的压缩率为13.0%-16.0%。2）组坯操作注意事项：a. 面、背板竹片应预先区分好。b.组坯时芯板与面、背板竹片纤维方向应互相垂直。面板与背板竹片组坯时，竹青面朝外

36、，竹黄面朝内；芯板竹片组坯时，为防止竹材胶合板由于结构不对称而产生变形，应将每张竹片的竹青、竹黄的朝向依次交替排列。c.竹片厚度较大，宽度较小（平均100毫米左右），涂胶量不大，因而其吸水膨胀值（绝对值）不大，故芯板组坯时不必留有吸水膨胀后的间隙，只需将竹片涂胶后紧靠排列即可。d.组坯时面、背板及芯板竹片组成的板坯要做到“一边一角一头”平齐，可为锯边工序提供纵边和横边两个基准面。G热压胶合1)工艺过程：竹片涂胶以后组成板坯，经过加温加压使胶粘剂固化，胶合成竹材胶合板的过程称为热压胶合，这是一个十分复杂的物理和化学变化过程。可压力变化情况可分为三个阶段：A第一阶段：从放第一张板坯进入热压板至全部

37、热压板闭和并达到要求的单位压力，称为自由加热期。B第二阶段：从热压板内的板坯达到要求的单位压力至降压开始，称为压力保持期；C第三阶段：从热压板的板坯降压开始到热压板全部张开，称为降压期。在降压期，因压力降低，板坯中的水蒸气急剧向外溢散，同时呈过热状态的水也很快变为水蒸气，因此产生板坯内外压力不平衡的现象，降压越快，压力不平衡就越大，严重的可使胶层剥离，即“鼓泡”，层数越多，鼓泡现象越多。所以降压时务必缓慢进行，应在板坯内外的压力基本保持平衡的状态下进行，为防止“鼓泡”现象的发生，通常要求实行三段降压，即:由工作压力降至“平衡压力”（即与板坯内部蒸汽压力保持平衡的外部压力，PF胶一般为0.3-0

38、.4Mpa，这一阶段的降压速度可以快一点，一般3层板掌握在10-15s内完成）；由“平衡压力”降至零，该阶段易发生鼓泡或“脱胶”，降压速度要缓慢，要求降压速度与水蒸气从板坯中排除的速度相适应，一般3层板约在30-50s内完成，多层板应适当延长；由零到热压板完全张开，该段可打开阀门，以最大速度卸载，使热压板张开。应注意的是压机最下面一个工作间隔中的板坯，在表显示为零的时候，实际上还承受着所有热压板自重的压力，因此压板张开要适当放慢速度，以防“鼓泡”。2）影响胶合质量的因素：A.压力的影响：压力过大，重者压溃被胶合的材料，破坏其自身的结构，轻者加大了热压时的压缩百分率，增大了材料的消耗，降低了竹材的利用率。适宜的单位压力是保证胶合质量和材料利用率的重要因素。目前生产中使用的单位压力是3.0-3.5Mpa，板坯的压缩率为13-16%，随着竹片加工精度的提高，热压时的单位压力可随之下降。B.温