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机器人研究的问题包含许许多多的领域，我们常见的几个研究的问题包括：建图(Mapping)、定位(Localization)和路径规划（Path Planning），如果机器人带有机械臂，那么运动规划（Motion Planning）也是重要的一个环节，SLAM需要机器人在未知的环境中逐步建立起地图，然后根据地区确定自身位置，从而进一步定位。
ROS系统通常由大量节点组成，其中任何一个节点均可以通过发布/订阅的方式与其他节点进行通信。举例来说，机器人上的一个位置传感器如雷达单元就可以作为ROS的一个节点，雷达单元可以以信息流的方式发布雷达获得的信息，发布的信息可以被其他节点如导航单元、路径规划单元获得。
ROS的通信机制：
ROS（机器人操作系统）中SLAM的一些功能包，也就是一些常用的SLAM算法，例如Gmapping、Karto、Hector、Cartographer等算法。我们不会去关注算法背后的数学原理，而是更注重工程实现上的方法，告诉你SLAM算法包是如何工作的，怎样快速的搭建起SLAM算法。
地图 ： ROS中的地图很好理解，就是一张普通的灰度图像，通常为pgm格式。这张图像上的黑色像素表示障碍物，白色像素表示可行区域，灰色是未探索的区域
地图在ROS中是以Topic的形式维护和呈现的，这个Topic名称就叫做 /map ，由于 /map 中实际上存储的是一张图片，为了减少不必要的开销，这个Topic往往采用锁存（latched）的方式来发布。地图如果没有更新，就维持着上次发布的内容不变，此时如果有新的订阅者订阅消息，这时只会收到一个 /map 的消息，也就是上次发布的消息；只有地图更新了（比如SLAM又建出来新的地图），这时 /map 才会发布新的内容。 这种方式非常适合变动较慢、相对固定的数据（例如地图），然后只发布一次，相比于同样的消息不定的发布，锁存的方式既可以减少通信中对带宽的占用，也可以减少消息资源维护的开销。
Gmapping ，Gmapping算法是目前基于激光雷达和里程计方案里面比较可靠和成熟的一个算法，它基于粒子滤波，采用RBPF的方法效果稳定，许多基于ROS的机器人都跑的是gmapping_slam。
gmapping的作用是根据激光雷达和里程计（Odometry）的信息，对环境地图进行构建，并且对自身状态进行估计。因此它得输入应当包括激光雷达和里程计的数据，而输出应当有自身位置和地图。
论文支撑：R-LINS: A Robocentric Lidar-Inertial State Estimator for Robust and Efficient Navigation
6轴 IMU：高频，聚焦自身运动，不采集外界环境数据 3D LiDAR：低频，聚焦车体运动，采集外界环境数据
R-LINS使用以上两种传感器来估计机器人的运动姿态， 对于任一传感器而言，单独的依靠自己的数据是很难实现地图构建的， 比如纯雷达模型使用的传感器是激光雷达，可以很好的探测到外界的环境信息。但是，同样的，也会受到这些信息的干扰，再长时间的运算中会产生一定的累计误差。为了防止这种误差干扰到后续的地图构建中，需要使用另一种传感器来矫正机器人自身的位姿信息， 即IMU传感器，IMU传感器由于是自身运动估计的传感器，所以，采集的都是自身运动的姿态信息。可以很好的矫正激光雷达里程计的位姿信息。所以，通常使用激光雷达和惯导来进行数据融合，实现姿态信息的矫正。
一共分为三大块：
本文仅供学习使用，并非商业用途，全文是针对哈尔滨工业大学刘文之的论文《移动机器人的路径规划与定位技术研究》进行提炼与学习。论文来源中国知网，引用格式如下： [1]刘文之. 基于激光雷达的SLAM和路径规划算法研究与实现[D].哈尔滨工业大学,2018.
相关坐标系转换原理已经在前一篇文章写完了，直接上转换方程。
这里他的运动模型选择的是基于里程计的运动模型，还有一种基于速度的运动模型，其实都差不多，整体思想都一样。里程计是通过计算一定时间内光电编码器输出脉冲数来估计机器人运动位移的装置，主要是使用光电码盘。根据光电码盘计算出此时轮子的速度，然后通过已知的轮子半径来获得单位时间 每个轮子 的位移增量。
高等数学可知单位时间位移增量就是速度，对速度在一定时间上进行积分就得到这一段时间所走过的路程。
根据上图，我们可以求出来机器人航向角角速度、圆弧运动半径和机器人角度变化量，由此可以解的机器人在当前时刻的位姿。
实际上也是有误差，所以单独依靠里程计会与实际结果产生较大误差，所以必须引入其他的外部传感器对外部环境的观测来修正这些误差，从而提高定位精度。
首先肯定需要将激光雷达所测得的端点坐标从极坐标、机器人坐标中转换到世界坐标中。
这张略过，暂时不需要看这个
路径规划算法介绍：
因为该算法会产生大量的无用临时途径，简单说就是很慢，所以有了其他算法。
了解两种代价之后，对于每一个方块我们采用预估代价与当前路径代价相加的方法，这样可以表示每一个路径点距离终点的距离。在BFS搜索过程的基础上，优先挑选总代价最低的那个路径进行搜索，就可以少走不少弯路。（算法讲解 ）
在局部路径规划算法之中，我们选用DWA算法（dynamic window approach），又叫动态窗口法。动态窗口法主要是在速度(v, w)空间中采样多组速度，并模拟机器人在这些速度下一定时间内的轨迹。在得到多组轨迹后，对这些轨迹进行评价，选取最优的轨迹所对应的速度来驱动机器人运动。 state sampling就是按照之前给出的全局路径规划，无论是Dijkstra还是A* 都可以方便的得到state sampling，DWA算法所需要提前建立的action sampling有两种：
但是无论是什么情况，上述所做的工作就是把机器人的位移转化到世界坐标中来，而不是机器人坐标系。速度采样结束之后，只需要对小车的轨迹进行评判，就可以得到最优解了。下面介绍速度采样的办法。
对速度进行采样一般有以下三个限制：
当确定了速度范围之后，就需要根据速度分辨率来对小车速度离散化，在每一时刻将小车在不同直线速度角速度组合下所即将要行驶的距离都可视化出来。
其中每一条轨迹都是很多小直线连接起来的。
需要用评价函数来对上述轨迹进行选择，选择最适合的轨迹
最后为了让三个参数在评价函数里所发挥的作用均等，我们使用归一化处理来计算权重。
算法流程整体如下：
SLAM是机器人或车辆建立当前环境的全局地图并使用该地图在任何时间点导航或推断其位置的过程。
SLAM常用于自主导航，特别是在GPS无信号或不熟悉的地区的导航。本文中我们将车辆或机器人称为“实体”。实体的传感器会实时获得周围环境的信息，并对信息进行分析然后做出决策。
SLAM是一种时间模型，它的目标是从复杂的信息中计算出一系列状态，包括预期环境，距离，以及根据之前的状态和信息得出的路径 。有许多种状态，例如，Rosales和Sclaroff（1999）使用状态作为行人边界框的3D位置来跟踪他们的移动。Davison 等人（2017）使用单目相机的相机位置，相机的4D方向，速度和角速度以及一组3D点作为导航状态。
SLAM一般包含两个步骤，预测和测量。为了准确表示导航系统，SLAM需要在状态之间以及状态和测量之间进行学习。SLAM最常用的学习方法称为 卡尔曼滤波 。
卡尔曼滤波是一种用于状态估计的贝叶斯滤波类型。它是一种递归算法，作为系统中不确定性的函数，使预测可以随着时间的推移进行校正。不确定性表示为当前状态估计和先前测量之间的权重，称为卡尔曼增益。该算法将实体先前的状态，观测和控制输入以及当前的观测和控制输入作为输入。过滤器包括两个步骤：预测和测量。预测过程使用运动模型，可以根据给定的先前位置和当前的输入估计当前位置。测量校正过程使用观察模型，该模型基于估计的状态，当前和历史观察以及不确定性来对当前状态进行最终估计。
第一步涉及了时间模型，该模型基于先前的状态和一些噪声生成预测。
公式1. 预测模型。μ表示状态的平均变化向量。ψ是状态数量的矩阵，将当前状态与先前的平均值相关联。ε是转换噪声，可以确定当前状态与前一个状态的紧密相关程度。
第二步是“校正”预测。传感器收集自主导航的测量值。有两类传感器：外传感器器和内传感器(proprioceptive)。外传感器从外部环境中收集信息，包括声纳，距离激光，相机和GPS。在SLAM中，这些是观察值。内传感器利用编码器，加速度计和陀螺仪等设备收集系统内部信息，如速度，位置，变化和加速度。在SLAM中，这些是单元控制，传感器结果输入到实体中进行计算。这些传感器各有利弊，但相互组合可以产生非常有效的反馈系统。
公式2. μₘ表示测量平均向量。Φ是状态数量的将测量的平均值与当前状态相关联。εₘ是测量噪声，通常以协方差Σₘ分布。
卡尔曼增益增强了测量的可信性。例如，如果相机失焦，我们就不会对拍摄内容的质量报太大期望。卡尔曼增益较小意味着测量对预测的贡献很小并且不可靠，而卡尔曼增益较大则正好相反。
公式 3.卡尔曼增益计算，Σ₊是预测的协方差。
更新过程如下：
公式4. 使用卡尔曼增益的卡尔曼滤波学习过程。图片来自Simon JD Prince（2012）。
虽然这种方法非常有用，但它还存在一些问题。卡尔曼滤波假定单模态分布可以用线性函数表示。解决线性问题的两种方法是扩展卡尔曼滤波器（EFK）和无迹卡尔曼滤波器（UFK）。EFK使用泰勒展开来逼近线性关系，而UFK使用一组质量点近似表示正态，这些质量点具有与原始分布相同的均值和协方差。一旦确定了质量点，算法就通过非线性函数传递质量点以创建一组新的样本，然后将预测分布设置为正态分布，均值和协方差等效于变换点。
由卡尔曼滤波强加的单模分布假设意味着不能表示其他状态假设。粒子滤波是解决这些问题的常用方法。
粒子滤波允许通过空间中的粒子来表示多个假设，高维度需要更多粒子。每个粒子都被赋予一个权重，该权重表示其所代表的状态假设中的置信度。预测从原始加权粒子的采样开始，并从该分布中采样预测状态。测量校正根据粒子与观测数据的一致程度（数据关联任务）来调整权重。最后一步是对结果权重进行归一化，使总和为1，因此它们是0到1的概率分布。
因为粒子的数量可以不断增多，因此对该算法的改进集中在如何降低采样的复杂性。重要性采样和Rao-Blackwellization分区是常用的两种方法。
下图来自Fuentes-Pacheco, J., Ruiz-Ascencio, J., & Rendón-Mancha, J. M. (2012)的论文“Visual simultaneous localization and mapping: a survey”，总结了到2010年的SLAM中的一些方法。他们的研究分为几个方面。核心方案是使用学习算法，其中一些在上文讨论过。地图的类型是捕获环境几何属性的度量图，或者是描述不同位置之间的连接的拓扑图。
在线跟踪中最常用的功能是显著特征和标记。标记是在环境中由3D位置和外观描述的区域（Frintrop和Jensfelt，2008）。显著特征是由2D位置和外观描述的图像区域。深度学习技术通常用于在每个时间点描述并检测这些显着特征，以向系统添加更多信息。检测是识别环境中的显著元素的过程，描述是将对象转换为特征向量的过程。
应用SLAM的方案有两种，一种是回环检测（loop closure），另一种是“机器人绑架（kidnapped robot）”。回环检测是识别已经访问过的任意长度的循环偏移，“机器人绑架”不使用先前的信息去映射环境。
SLAM是自主导航中常用的状态时间建模的框架。它主要基于概率原理，对状态和测量的后验和先验概率分布以及两者之间的关系进行推断。这种方法的主要挑战是计算复杂。状态越多，测量越多，计算量越大，在准确性和复杂性之间进行权衡。
[1] Fuentes-Pacheco, J., Ruiz-Ascencio, J., & Rendón-Mancha, J. M. (2012). Visual simultaneous localization and mapping: a survey. Artificial Intelligence Review, 43(1), 55–81.
[2] Durrant-Whyte, H., & Bailey, T. (2006). Simultaneous localization and mapping: Part I. IEEE Robotics and Automation Magazine, 13(2), 99–108.
[3] T. Bailey and H. Durrant-Whyte (2006). “Simultaneous localization and mapping (SLAM): part II,” in IEEE Robotics & Automation Magazine, vol. 13, no. 3, pp. 108–117. doi: 10.1109/MRA.2006.1678144
[4] Simon J. D. Prince (2012). Computer Vision: Models, Learning and Inference. Cambridge University Press.
[5] Murali, V., Chiu, H., & Jan, C. V. (2018). Utilizing Semantic Visual Landmarks for Precise Vehicle Navigation.
[6] Seymour, Z., Sikka, K., Chiu, H.-P., Samarasekera, S., & Kumar, R. (2019). Semantically-Aware Attentive Neural Embeddings for Long-Term 2D Visual Localization. (1).
[7] Fuentes-Pacheco, J., Ruiz-Ascencio, J., & Rendón-Mancha, J. M. (2012). Visual simultaneous localization and mapping: a survey. Artificial Intelligence Review, 43(1), 55–81.
本文仅供学习使用，并非商业用途，全文是针对哈尔滨工业大学刘文之的论文《移动机器人的路径规划与定位技术研究》进行提炼与学习。论文来源中国知网，引用格式如下： [1]刘文之. 基于激光雷达的SLAM和路径规划算法研究与实现[D].哈尔滨工业大学,2018.
相关坐标系转换原理已经在前一篇文章写完了，直接上转换方程。
这里他的运动模型选择的是基于里程计的运动模型，还有一种基于速度的运动模型，其实都差不多，整体思想都一样。里程计是通过计算一定时间内光电编码器输出脉冲数来估计机器人运动位移的装置，主要是使用光电码盘。根据光电码盘计算出此时轮子的速度，然后通过已知的轮子半径来获得单位时间 每个轮子 的位移增量。
高等数学可知单位时间位移增量就是速度，对速度在一定时间上进行积分就得到这一段时间所走过的路程。
根据上图，我们可以求出来机器人航向角角速度、圆弧运动半径和机器人角度变化量，由此可以解的机器人在当前时刻的位姿。
实际上也是有误差，所以单独依靠里程计会与实际结果产生较大误差，所以必须引入其他的外部传感器对外部环境的观测来修正这些误差，从而提高定位精度。
首先肯定需要将激光雷达所测得的端点坐标从极坐标、机器人坐标中转换到世界坐标中。
这张略过，暂时不需要看这个
路径规划算法介绍：
因为该算法会产生大量的无用临时途径，简单说就是很慢，所以有了其他算法。
了解两种代价之后，对于每一个方块我们采用预估代价与当前路径代价相加的方法，这样可以表示每一个路径点距离终点的距离。在BFS搜索过程的基础上，优先挑选总代价最低的那个路径进行搜索，就可以少走不少弯路。（算法讲解 ）
在局部路径规划算法之中，我们选用DWA算法（dynamic window approach），又叫动态窗口法。动态窗口法主要是在速度(v, w)空间中采样多组速度，并模拟机器人在这些速度下一定时间内的轨迹。在得到多组轨迹后，对这些轨迹进行评价，选取最优的轨迹所对应的速度来驱动机器人运动。 state sampling就是按照之前给出的全局路径规划，无论是Dijkstra还是A* 都可以方便的得到state sampling，DWA算法所需要提前建立的action sampling有两种：
但是无论是什么情况，上述所做的工作就是把机器人的位移转化到世界坐标中来，而不是机器人坐标系。速度采样结束之后，只需要对小车的轨迹进行评判，就可以得到最优解了。下面介绍速度采样的办法。
对速度进行采样一般有以下三个限制：
当确定了速度范围之后，就需要根据速度分辨率来对小车速度离散化，在每一时刻将小车在不同直线速度角速度组合下所即将要行驶的距离都可视化出来。
其中每一条轨迹都是很多小直线连接起来的。
需要用评价函数来对上述轨迹进行选择，选择最适合的轨迹
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股权激励论文开题报告范文
下面是我整理的股权激励论文开题报告范文，供大家参考。
1.1研究背景
随着全球经济的快速发展，资本的配置、流动及其运营逐渐成为影响生产力发展的一个至关重要的因素，资本市场已经成为各国经济发展的一个重要平台。
上市公司是证券市场的基石，信息披露是连接上市公司和证券市场的桥梁和纽带，是投资者投资决策的重要依据。
无疑，及时、准确的信息披露能够使股东充分了解企业的运营情况，从而做出正确的投资决策。但是，随着现代企业的发展，委托代理关系也进一步变化。
管理层作为企业直接运营者，相较于企业其他利益相关者，拥有信息优势。同时管理层拥有信息披露的决策权，因此管理层能够通过策略性信息披露方式使自己的利益达到最大化。不论是实践情况，还是理论研究都证明管理层利用自己所拥有的信息优势进行谋利。这种行为严重破坏了资本市场运行秩序。
股权激励是指在对公司进行业绩考评的基础上，以本公司股票、股票期权或股权的其他方式作为对管理层或其他核心人员奖励的激励方式。让公司管理层或核心员工持有公司的股票期权，使管理层与股东的利益趋向一致，减少因控制权和所有权分离产生的代理问题。正是在这样的基础上，股权激励作为一种消除代理问题的方式被广泛采用。但是，在另外一方面，随着对信息披露研究的深入，学者们发现由于管理层相较于外部的投资者具有对于公司的信息优势，同时又拥有信息披露的决策权，因此管理层通过策略性信息披露的方式使自己的利益达到最大化。而当管理层参与股权激励计划，其薪酬很大部分来源于股权激励计划，那么就有足够的动机通过策略性信息披露的方式使自己获得尽可能多的收益。
4月，金发科技高管因在股权激励行权后违规减持股票被证监会调查。随着调查的深入，更有一些学者发现金发科技的管理层为了能够使自己利益在行权的时候最大化，通过信息披露行为来操纵股价。对于管理层在行权日前后的行为，如减持公司股票，一直以来都是金融市场关注的焦点。但是对于在股权激励计划授权阶段前后管理层的信息披露行为，公众媒体和学术界都还没有给予很大的关注。
对于股权激励计划来说，授权阶段与行权阶段同样重要。根据《上市公司股权激励管理办法》(试行)，行权价格的确定是根据草案摘要公告前3个交易日的平均价格与前一个交易日孰高来确定的。为了使自己的利益最大化，管理层有动机通过各种方式，如策略性信息披露等方式操纵授权日之前的股价波动，以取得一个较为有利的行权价格。
在金发科技调查案中，证券报提出了这样的质疑“创始股东为何自己对自己进行股权激励”。在28年3月，证监会就己经出台《股权激励有关备忘录1号》(《备忘录》)，其中规定持股超过5%的股东或实际控制人不能成为股权激励的对象。可见，在股权激励计划中，大股东及其家族成员进行自我激励的公司己经引起了媒体与监管机构的注意。但《备忘录》的法规对由全部由职业经理人担任高管的企业缺乏足够的约束力，因为职业经理人通常只持有公司少量的股票或根本不在公司持股。因此，在《备忘录》之后，不同控制权特征的公司在股权激励计划实施中可能出现不同的信息披露行为。
在理论研究中，很多学者也证明管理层通过不同的信息披露行为为自己谋禾!]。过去的研究发现，在公司盈利信息报告中，管理层通过盈余管理等方式来调节反映在报告中盈余信息，扭曲经营成果，以提高自身的薪酬或保留自己在企业的职位。另外，也有学者证明，管理层在公司某种事件前后，通过策略性信息披露使自身的利益最大化，如公司回购股票，SEO等事件。近年来，随着股权激励计划被上市公司逐步采用，在股权激励计划事件前后的进行策略性信息披露行为也成为管理层为自身谋取最大化利益的途径之一。
管理层在股权激励授权阶段对信息披露进行管理，以达到影响股价的目的，而获得一个有利的行权价格。这种行为严重影响了金融市场秩序，应对其给予足够的重视。但目前对股权激励计划的研宄大多都集中于对股权激励计划的激励效果上，而忽视了股权激励计划本身对管理层信息披露行为的影响。
本文期望通过研宄上市公司在股权激励计划草案公告日前后的市场反应和信息披露公告的分布情况，对管理层在授权阶段的信息披露行为进行探讨，为监管机构规范市场行为提供参考。
1.2研究意义
从实践方面讲，本文首先对个案进行剖析，初步揭示了在股权激励授权阶段，上市公司管理层的信息披露行为特征。然后对颁布股权激励计划公司在授权阶段的市场反应进行深入探究，充分揭示管理层策略性信息披露行为对股价造成的影响，间接衡量管理层的.信息披露行为。最后，通过对在草案公告日前后的信息披露公告分布进行分析，揭示该行为的普遍规律。通过本文的研宄，可以让企业利益相关者建立对管理层在股权激励计划授权阶段的信息披露行为的深刻理解。
从理论方面讲，本文的研究意义在于可以丰富上市公司信息披露行为和股权激励计划的研究内容。在过去的研究中，很多学者对如增发、股票回购等情形下的信息披露行为进行研究。但对股权激励下的管理层信息披露行为的研究还很少，因此本文的研宄可以对该方面进行补充。同时，目前对股权激励的研究内容主要集中于股权激励的激励效应宄，对股权激励计划下的信息披露行为进行研究的还比较少。因此，本文对股权激励授权阶段的管理层信息披露行为进行探讨，可以丰富股权激励计划的研宄内容。
1.3研究内容与框图
1.3.1研究内容本文主要通过案例分析和利用市场反应及信息公告分布的实证分析来研究股权激励授权阶段管理层信息披露行为。
第一章为导论。
本章主要介绍了本文的研宄背景，研究意义和研究方法。现阶段，管理层利用策略性信息披露方式进行自利，特别是在股权激励计划实施的时候，但是不论是监管机构还是学术界，对这种策略性的信息披露行为都还没有予以足够的重视。在这样的背景下，利用股权激励计划事件研究我国上市公司管理层的信息披露行为可以丰富学术界对于股权激励和信息披露的研究，也可以为监管机构立法立规提供一定的参考。同时，本文釆用的主要研究方法包括案例分析和实证研究。
第二章为股权激励计划实施与其信息披露行为相关理论。
主要介绍了与股权激励，信息披露和策略性信息披露相关的理论，并对信息披露衡量方法进行总结。
通过对股权激励实施的基础理论、股权激励的类型、实施动机和效果的讨论，为本文讨论股权激励授权阶段的管理层信息披露行为做出铺垫。然后通过阐述信息披露相关的基础理论，基本概念和内容，对信息披露进行基本了解。然后归纳信息披露行为衡量方法中基于指数体系和市场反应的衡量方法，为所采取的研究方法提供理论依据。最后，本章总结管理层策略性信息披露的概念、基础理论、动机和经济后果，为本文整体的研宄奠定理论基础。
第三章为股权激励计划授权阶段管理层信息披露机理及案例分析。
主要介绍了我国与股权激励相关的制度，和影响信息披露行为的因素，并选取典型公司进行案例分析，为后续的研究奠定基础。我国与股权激励相关的法规很多，这些法规在一定程度上限定或影响管理层的信息披露行为。同时，前后的研宄也表明控制权特征和两职是否合一等因素会影响管理层的信息披露行为。因此，在我国特殊的制度基础上，研宄不同特征企业信息披露行为的差异是具有实际意义。最后，本章选取了典型公司一一金发科技，进行案例分析，揭露其策略性信息披露行为。
第四章为基与管理层信息披露市场反应的实证研究。
本章主要对草案公告日前后的市场反应进行分析。通过讨论信息披露行为的市场反应，间接对信息披露行为进行衡量。在对总体样本的市场反应进行研宄的基础，本文并讨论了在不同控制特征，不同管理层获授权比例，及两职是否合一情形下，草案公告日前后的市场反应的差异，以衡量不同特征企业的信息行为是否存在差异。
第五章为基于管理层信息披露公告分布的实证研究。
本章主要对在草案公告日前后信息披露公告的分布进行研究。通过讨论信息披露公告的分布，直接研究管理层的信息披露行为的特点。并通过建立模型，检验在不同的控制权特征，在管理层获授权比例，和两职是否合一下，在草案公告日前后信息披露公告分布是否存在差异。
第六章为研究结论及建议。主要对本文得到的研宄结论进行总结，并根据研宄所得的结论提出建议，并分析在整个研究过程中存在的不足。
1.4研究方法
本文主要采用案例研宄及实证分析的研究方法。通过案例研宄，本文对典型上市公司在股权激励计划授权阶段信息披露的具体操作行为进行剖析，为后续研究提供思路和奠定基础。接着，本文通过实证分析研宄上市公司在股权激励计划授权阶段的市场反应和信息披露公告分布情况。并通过建立模型，利用SPSS专业分析软件分析在不同控制权特征、不同管理层获授权比例及两职是否合一下企业在股权激励授权阶段的信息披露行为差异。
员工激励是企业 人力资源管理 的一项重要工作，激励问题在一定程度上决定企业成败。下面是我为大家整理的企业员工激励研究论文，供大家参考。
摘要：随着社会经济的飞速发展，事业单位的发展也极为迅速，而事业单位的薪酬管理制度是否合理将直接影响着职工工作的积极性，影响到事业单位的办事效率，因此，事业单位必须将薪酬管理与薪酬激励重视起来!通过合理设置薪酬管理制度以及薪酬激励方式，更好地满足职工的需求，让职工所得到的薪酬与付出的劳动相符，促进事业单位的长远发展!
关键词：事业单位;薪酬管理;薪酬激励
近些年来，笔者在对一些事业单位的调查中发现，一些事业单位薪酬管理中存在着很多的问题，薪酬管理制度不合理"薪酬激励 方法 不科学等，造成事业单位职工工作的积极性不高，从而影响到事业单位的可持续发展!
一"当前事业单位薪酬管理与薪酬激励存在的弊端
薪酬管理是事业单位工作的重点，必须将其重视起来，而且，在社会经济飞速发展下，事业单位的薪酬管理也应进行不断地改进和创新，这样才能满足事业单位的发展需求!然而，从大量的实践调查中却发现，当前事业单位的薪酬管理与薪酬激励中存在一定的弊端，影响到薪酬管理的质量，甚至制约了事业单位的发展，主要存在的弊端分析如下!
(一)薪酬管理过于职务化
薪酬管理是事业单位发展的关键，因此，要保证事业单位的稳定发展，则必须科学地进行薪酬管理以及薪酬激励![1]一般情况下，薪酬管理应与薪酬激励有效结合，充分体现出激励的作用，这样才能调动职工工作的积极性，从而提升职工的工作效率，而在实际的调查中发现，当前很多事业单位的薪酬管理过于职务化，过度地注重学历资历"职务职称，新 入职 的职工如何努力都没有职称高"资历老职工的薪酬高，在这种情况下薪酬也将呈现出身份象征性，使得新入职的职工工作积极性不高，从而影响到职工整体工作效率，不利于事业单位的可持续发展!
(二)薪酬管理缺乏激励性
薪酬管理工作主要根据职工的职能"工作性质"岗位等进行薪酬的分配，而且，薪酬分配的模式应逐级审查之后，才能将薪酬工资分配到各个事业单位的财务部门，再由财务部门根据实际的情况分配相应的薪酬![2]然而，就当前事业单位薪酬管理的运行情况来看，由于薪资管理缺乏激励机制"工资分配模式不合理等问题，再加上职工在没有工资增长利益的驱动下，使得职工工作长期处在消极的状态"工作时经常会出现一些失误，工作不认真，做事考虑的不够全面，从而造成事业单位的办事效率不高!
(三)薪酬激励方式不够科学
薪酬激励应充分体现出对职工工作积极性的调动作用，而且，应从职工的工作态度"工作能力"工作业绩"职工的出勤率等方面进行考核，根据考核的结果对职工实施物质结算![3]另外，事业单位为了进一步提高职工的工作能力以及工作的积极性，适当地增加职工的规模化培训，根据职工的专业技能分配相应的岗位，并根据职工在岗位的表现给予相应的薪资以及奖励，从而对职工起到激励的作用，将职工的效能最大程度地发挥出来!然而，当前事业单位薪酬激励方式存在很多不合理地方，如，职工经常会遭受到不公平的工资待遇"一些老职工不思进取坐享其成等，不仅影响到职工工作的积极性，甚至会产生内部矛盾，不利于事业单位的稳定发展!
二"事业单位薪酬管理与薪酬激励的完善 措施
当前事业单位薪酬管理与薪酬激励工作中存在很多的弊端，进而会出现不公平问题，尤其是薪资方面，经常出现职工的付出得不到相应的回报，打消了职工工作的积极性，从而影响到工作效率!对此，必须采取有效的完善措施!
(一)实施按劳分配的薪酬分配制度
通过以上的分析了解到，当前事业单位在发展的过程中，薪酬管理中存在着诸多的问题，未能将薪酬激励的作用充分发挥出来，从而影响到薪酬管理的效率，也使得工作人员的积极性不高，制约了事业单位的可持续发展，对此，必须实施按劳分配的薪酬分配制度![4]首先，事业单位的薪酬管理应打破传统分配的约束，逐渐从原有的职务化转变成劳务化，根据职工的工作量分配相应的薪酬，使职工的付出能够得到相应的回报，这样才能使职工的心理平衡，消除一些消极的因素，切实有效地提升职工工作的积极性!尤其是对事业单位的年轻才干来说，在这种环境下更能激发他们的潜力，活跃思维;而且，他们朝气蓬勃的精神面貌也能使事业单位的工作气氛更加活跃，从而促进事业单位的长远发展!其次，事业单位在薪酬管理方面，除了职工应得的工资之外，还有一些补贴，主要包括交通补贴"特殊贡献补贴"室外高温补贴"出差补贴等;事业单位应根据职工的工作量给予相应的补贴，这样才能起到激励的作用，调动职工工作的积极性，将其能力最大程度地发挥出来!其次，应完善事业单位职工福利政策，如，医疗 保险 "养老保险"住房公积金等;应根据职工的工作年限"工作任务"所完成的工作量等方面的统计，根据这些统计数据为职工缴纳相应的保险，充分体现出事业单位人性化管理!另外，事业单位还应结合实际的情况制定不同的补贴标准以及补贴工资种类，以此来调动职工的工作积极性，推动事业单位的发展!
(二)重视职工考核，激发职工工作的积极性
职工工作的积极性将直接影响到事业单位的办事效率，如果薪酬管理不合理，将无法发挥出薪酬激励的作用，从而影响到职工工作的积极性，这种现象是当前事业单位薪酬管理中最普遍存在的问题，对此，应对薪酬管理进行合理的改革，重视职工的考核，充分激发职工工作的积极性，提升事业单位的办事效率![5]首先，在事业单位的薪酬管理中应重视绩效考核工作，通过绩效考核制度的实施来有效衡量职工的工作情况，并分配相应的薪酬数量，使职工能够得到应有的薪酬回报，对职工的绩效考核内容主要包括职工的工作量"工作日考勤等!其次，职工的薪资应与自身的工作相结合，对于一些超额完成上级部门指派的任务，相关领导应给职工相应的奖励，以此来激励职工，调动职工工作的积极性，从而有效地提升职工的工作效率，提升事业单位的办事效率!如果在正常工作时间内，一些职工人员出现迟到"早退"无故缺席以及工作中出现大纰漏而导致事业单位出现经济损失的情况下，事业单位应严格按照单位的 规章制度 ，结合实际情况对职工进行有效的惩戒，从而对职工的工作态度起到很好的鞭策作用，进一步确保职工工作的质量，提升事业单位的办事效率，促进事业单位长远发展!
(三)采取科学合理的薪酬激励方式
通过以上的分析了解到，当前事业单位薪酬激励方式不合理，使得事业单位经常出现内部矛盾，影响到职工工作的积极性，不利于事业单位的稳定发展，针对此种情况需要采取科学合理的薪酬激励方式!首先，事业单位的薪酬管理应实施差异化管理，应有着一定的差异性，根据职工的工作岗位来分配相应的薪酬;这需要管理人员根据各个岗位的工作性质，制定多种岗位薪酬激励机制，将其应用到相应的岗位中，对提升职工的工作效率有着极大的作用!通过大量的实践证明，在这种薪酬激励方式下，对调动职工的工作积极性也有着极大的作用，因此，在未来的发展中，事业单位的薪酬管理与薪酬激励工作应结合实际的岗位发展情况采取针对性的管理措施，这样才能将薪酬管理工作的作用充分地发挥出来!其次，应明确不同岗位所要承担的任务以及不同的职责，在不同工作岗位的职工所获取的报酬也必然是不同的;一个做后勤清洁的保洁员和一个进行人事管理的部门经理在所获得的薪酬方面应该是有很大差距的，只有达到这样的差距效果，事业单位制定的薪资制度才是合情合理的!因此，事业单位要参照劳动力市场上的工资指导价位，根据不同岗位制定合理的薪酬标准!再次，在市场经济飞速发展之下，薪酬激励方式也应进行不断地改进和创新，满足当今市场的发展要求，同时，还应加强对职工的监督，了解职工的需求!并将其融入到薪酬管理中，这样才能有效地激发职工工作的热情，将薪酬的激励作用充分地发挥出来，从而有效地调动职工工作的积极性，实现事业单位的长远发展![6]
综上所述，随着社会经济的飞速发展，事业单位的发展也极为迅速，而且，事业单位的的薪酬管理工作也应该结合事业单位的发展进行不断地改进和创新，这样才能促进事业单位的可持续发展，同时调动职工工作的积极性!通过对事业单位薪酬管理与薪酬激励的探讨，作者主要对当前事业单位薪酬管理与薪酬激励中存在的弊端进行剖析，同时，作者也提出了几方面改进的措施，如，实施按劳分配的薪酬分配制度"制定科学合理的薪酬激励方式"采取科学合理的薪酬激励方式等，希望能够有益于推动事业单位的快速发展!
参考文献：
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[2]王晓燕$浅析事业单位薪酬管理存在的问题及对策!’#$企业家天地：理论版
[3]石雪清$浅析中国事业单位薪酬管理的现状"问题及对策!’#$经济研究导刊
[4]李旭晔，陈旭辉，王新永，徐亮，韩军，雷磊$事业单位人力资源管理中的激励机制研究!.#$上海：华东政法大学
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摘要：员工是企业发展过程中主要的参与者，因此，企业在管理中需要实行相应的激励机制，才能有效调动员工的工作积极性，有利于提高企业整体的工作效率。企业激励机制的构建，离不开 企业 文化 的发展以及一些良好的经营理念，同时，良好的企业文化以及经营理念也能够促进员工的生产积极性。企业在管理过程中，采取良好的激励机制不仅能够营造良好的工作氛围，还能够有效促进经济效益的提高。本文针对相关问题进行分析，以供参考。
关键词：企业管理;激励机制;应用
一、企业管理中应用日的主要关键是激励机制
企业内部激励机制的好坏对企业的整体发展有着重要的意义，企业有没有采取一定的激励机制和企业的发展阶段、企业的管理方式和企业的发展前景之间都有着紧密联系。从各个角度来看，采用激励机制能够使员工工作更有激情，从而使效果更加明显。如果只是靠死工资的话，没有办法更好的调动员工的积极性，所以说，如果企业想要有更长远的发展，就应该实行非常标准的保质保量的激励机制政策。尤其是新一代的年轻人，他们对未来满怀信心，希望能够得到企业重视，实现自身价值。企业激励机制是否合理，直接影响着企业前景。同时企业的激励机制还能和企业的发展目标配合，从而更好地为企业提供助力，提高企业在现代化市场竞争中的优势。激励机制在企业管理的应用过程中，采用最为科学的成本核算和绩效考核，对员工的工作能力进行各种考核，更好的贯彻此政策的应用理念，实现企业内部管理的权利、责任和利益相结合，从而贯穿此管理内容。
二、企业管理中激励机制应用存在的问题
1.激励机制需要具备完善的制度保证
企业必须制定科学、合理的激励机制。虽然有的企业并没有针对激励机制方面制定相关的管理规定和制度，随意性比较大，尤其是中小型企业并没有建立健全的激励机制，奖惩机制也不完善，企业管理者往往是根据自身的主观判断奖励、惩罚企业员工，而且通常对于惩罚更加看重，并没有特别重视奖励对于员工的激励作用，奖惩标准也不统一。比如员工加班的问题并未配置相关的工资激励制度，加班的费用非常少，这样很难有效确保员工的积极性、主动性。虽然有的企业制定了一定的激励制度，然而相对于惩罚条款而言，奖励条款少之又少，导致大多数工作人员处于一种高度紧张、高压力的工作状态，这对于员工的工作积极性、主动性以及工作效率会造成严重的影响，这样也会在很大程度上影响员工对于企业的忠诚度。
2.企业在激励过程中存在一定的盲目性
企业进行良好的激励机制能够有效促进企业发展，但是，在目前的企业激励中，存在一定的盲目性，例如：在进行考核时，一些管理能力相对较低的人员进行管理，不能达到良好的绩效考核结果，这在一定程度上影响了员工之间的和睦，不利于企业文化建设;还有一些企业在奖惩过程中，奖励的少，惩罚的多，这样很容易让员工产生负面情绪，不能促进员工工作积极性的提高。另外，一些企业在进行激励时，存在盲目性，奖惩不能够保证一定的公平性;还有一些企业在进行激励的时候，缺乏形式创新，只是单纯的照搬其他企业激励形式，因此，不能达到良好的效果。
三、新时期企业管理中促进激励机制完善的措施
1.制定相应层次的激励策略
动机需要启发，行动需要激励，不同动机需要不同的激励手段。建立全方位立体化的激励体系以适应复杂的员工需要。注重个体激励和群体激励相结合;物质激励和精神激励交叉覆盖：超额奖金、加薪、升职、期权红利、及时给予工作的认可和欣赏、提供健康检查及咨询、建立融洽的上下级关系、充分授权的工作氛围、给予带薪休假、安排弹性工作时间、提供家庭支持服务等方式都可纳入激励措施。最重要一点：激励手段与员工内心强烈渴望要相匹配，正中靶心注重实效。
2.保证激励的公平性
企业在发展中，只有保证一定的公平性，才能有效的促进企业发展。在企业公平制度制定的过程中，要结合基础员工的意见进行制定，同时还要在激励的过程中严格执行;企业在进行激励机制的实行中，要和绩效考核制度进行结合，这样能够保证激励机制的公平合理性，同时还能够有效的加强企业员工的竞争意识;两者通过结合能够有效的促进企业员工的工作积极性，一定程度上能够挖掘出员工的潜力。在实际的激励过程中，只有把工作进行细化，才能保证制度的执行力度，因此企业只有系统的对员工的绩效进行客观的评价，这样才能达到激励的效果，促进企业工作效率的提高。
3.把握好适当的激励时机
企业的管理者在制定激励制度时，应该给所有员工制定一个目标，但是其意义不能过高或过低。如果设定的目标过高，他们就无法实现，从而会造成员工的消极情绪。反之如果目标设定过低，那他们很快就可以达到了，也就失去了激励的目的。同时在应用的过程中还要准确地运用好时间，在员工努力地完成了一项任务之后或者是取得了成就之后就应该立即激励，及时的起到关注重视的作用，这样才能使企业长久有效的和员工融为一体。
4.加强晋升激励以及权力激励
企业应该给员工合理的物质激励，同时应该加强员工培训以及 教育 ，多为员工提供一些学习的机会和平台，不断提高员工的个人素质和能力，而且应该建立合理的晋升 渠道 ，这样可以使员工在实际工作中感受到自己被认可、被尊重，在工作中获得成就感。其次，企业应该采用适当的权力激励手段，赋予企业工作人员相关的权力，这样可以使员工觉得自己被重视，被委以重任，感觉到企业对自己的信任，更加积极、主动参与到实际工作中，不断进步，不断在实际工作中实现自我价值，将自己的影响力以及内在潜能充分发挥出来。
四、结束语
综上所述，企业要想实现自身的经济实力，就必须要把人力资源管理中的激励机制提上议程，激励机制的执行要随时应变，使其与每个员工的自身行为相融合，不仅能实现资源的优化配置还能够激励员工充分激发自身的潜能，同时还可以使企业获得更长远的发展。
参考文献
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[2]何旭辉.浅谈企业管理激励机制对企业发展的影响[J].现代经济信息，2013，(3)：76-77.
[3]张美珍.如何发挥激励机制在企业管理中的作用[J].中小企业管理与科技旬刊，2015，(21)：2.
【摘 要】本文从理论与实践相结合的角度出发，在目前应用较为广泛的理论支撑下，对如何进行人力资源管理中的有效激励进行探讨。提出了人的需要是有效激励的出发点，要重视个人目标与组织目标的结合，强调制定健全和完善的管理制度，鼓励员工参与管理可增强组织凝聚力，并最大限度的激励员工的工作积极性和创造性。
【关键词】激励;竞争力;有效人力资源管理
1.激励的含义以及其在人力资源管理中的作用
激励指的是企业或者组织设计一定的外部奖励形式，并营造出一定的工作环境来激发、引导、保持并规划组织成员的行为，从而最大限度地实现组织和成员个人的目标的系统性活动。在一定程度上来说，激励是想要达到一个双赢的局面，努力提高员工的工作积极性，从而提高工作效率和效益。
在现代企业管理中，激励越来越被普遍提及和认可，对员工的有效激励也起着重要作用。一是激励有助于调动员工的工作积极性，充分挖掘人力资源潜力。持久的激励能够培养员工的主人翁意识，帮助员工通过实现组织目标而达到个人愿望，鼓励员工树立为团队目标而努力责任感，充分激发和调动员工的生产、工作积极性和士气，从而充分挖掘人力资源。二是激励有助于增强凝聚力，有利于吸引所需人才。良好的组织具有凝聚力，良好的组织氛围可以创造温馨的人际氛围和良好的工作、生产、生活环境，而有利于吸引所需的人才，留住所需的人才。三是激励有助于良好企业文化的形成。良好的企业文化是任何企业生存和发展的基础，而其培育则离不开正反两方面力量的强化，通过交替运用奖惩手段，促进追求优异工作的价值观的形成，可以塑造良好的企业文化氛围。
2.现行主要激励理论
(1)内容型激励理论。着重研究激发人们行为动机的各种因素。由于需要是人类行为的原动力，因此这一理论实际上是围绕人们的各种需要来进行研究的，故又把这种理论称之为需要理论，如赫兹伯格的双因理论。
(2)过程型激励理论。着重研究人从动机产生到采取行动的心理过程。这类理论表明，要使员工出现企业期望的行为，须在员工的行为与员工需要的满足之间建立起必要的联系，如弗隆姆的期望理论。
(3)强化型激励理论。着重研究人的行为的结果对行为的反作用。他发现，当行为的结果有利于个体时，这种行为就可能重复出现，行为的频率就会增加。凡能影响行为频率的刺激物，即称为强化物(在企业中常常为各种各样的奖酬)。
3.人力资源管理中激励机制存在的问题及产生原因分析
3.1缺乏科学的人才引进机制
企业没有完善、科学的人才引进机制，人才输入渠道狭窄，外部的人才进入较难;由于人才来源单一，所受教育背景趋同，容易导致思路闭塞;这样，就很容易陷入人才流失加速，而无法吸引外来人才的困境，直至危及企业的长远发展。
3.2缺乏有效的激励机制
每个人都希望得到上级的赏识、重用、认可和尊重，有学习和发展的机会，获得情感上的释放或满足等。但在企业里，普遍存在的问题有两个：一方面，大多数企业过于依赖组织中的管理制度和流程来约束员工，造成员工内动力不足，积极性不高;另一方面，在激励手段的运用上，通常只采用加薪的方式，认为只要员工的薪酬提高了就可最大限度发挥其潜能。
3.3激励手段单一，结构不合理
随着国际间的合作，国内企业薪资开始与国际接轨，但是，企业在执行激励的时候，缺乏更多的有效手段，更多的时候加薪似乎成为唯一选择。工资构成的比例不合理。不同地区的员工收入存在较大的区别，不同部门、不同职务、不同级别员工的收入存在明显差别。现行的薪酬制度不能很好地反映员工的工作业绩与实际才能，难以通过工资来体现激励机制，难以调动员工的积极性。
4.人力资源管理中有效激励的措施
4.1做好激励的需求分析
当单位的领导需要员工实现某种目标和行为时，就必须考虑员工的需求，才能真正调动员工的积极性。在采取激励措施前应先做好单位和员工的需求分析，发现其主导需求。根据单位的需求，设置激励的目标;根据员工的需求，选择合适的激励方法，投其所需，把组织目标和个人目标相结合，使单位和员工都获得需求的满足，实现有效激励。
4.2建立综合系统激励机制
建立相互协调的人力资源管理机制，才会使激励的效果达到最佳。选择激励方法应与本单位和员工的现状相适应。例如，如果单位是扁平的组织结构，晋升的激励方法就不再适合;强调以团队为主要作业形式的单位，单独使用个人激励的方法也不会有很好的效果。增强激励的效果还应该把物质激励与精神激励相结合、外部激励与内部激励相结合、个人激励与团队激励相结合、正激励与负激励相结合，充分发挥激励的协同优势，增强激励的效果。
4.3使用多途径的激励手段
4.3.1薪酬激励
薪酬是单位满足员工生理需求的基本保证，也是员工社会地位的具体体现。许多单位本着实现多劳多得的原则，将员工工资酬劳与劳动成果直接结合起来，意在以工资杠杆调动员工的积极性。在运用此激励手段时应注意以下几方面：第一是确保组织内部的公平，也就是要做到员工的同工同酬;第二是奖励优良的工作业绩，以达到激励员工的目的;第三应考虑下列因素：工作危险性、职务高低、年龄与工龄、单位负担能力及财务状况、地区与行业间的差异等。
4.3.2股权激励
股权激励的集中体现方式是职工持股计划。好处是一方面，它在一定程度上改变了单位股东股权结构，也更直接的把职工利益跟单位利益挂钩，从而密切了职工与单位的关系;另一方面，职工入股，不仅提高了职工参与管理的积极性，而且增加了对管理部门听取职工意见、加强民主管理的压力。
4.3.3智力激励
智力激励是指通过一定的方式开发智力资源，提高人的智力效能，增强智力劳动创造的价值，更好地完成群体目标。其主要方式有学习培训、参与决策，竞赛评比等。学习培训要注意机会均等，否则容易引起职工的消极和不满情绪。领导者吸引员工参与决策，可以实现决策的民主化，科学化;而且可以提高员工的荣誉感和责任感。通过竞赛评比这种形式有效地激发起员工的创造热情，增强员工的集体荣誉感和责任心。
4.3.4目标激励
目标激励是指通过设置适当的目标，鼓舞和激发人的正确的动机和行为，达到充分调动人的积极性和创造性的目的。设置目标的时候必须注意设置总目标与阶段性目标相结合，这样可以有效地调动员工的积极性。
4.3.5情感激励
一是与下属建立起一种亲密友善的情感关系，以情感沟通和情感鼓励作为手段调动员工的积极性。二是塑造亲和的单位文化氛围，增强员工的认同感。
综上所述，人力资源管理是一门充满技巧的学问，人员激励这项工作本身也是非常复杂和艰苦的，这需要管理者合理运用种种激励机制的同时要做到公平合理，不能因为人的地位，家庭背景的不同而区别对待，做到激励及时，把握及时，时过境迁，效果就会大打折扣，付出与汇报无法达成正比;更要尊重人的生命价值、兴趣;生活方式和劳动成果，在工作中采取人性化的管理、强调激励、沟通，使员工能积极主动创造性地开展工作，让组织成为员工产生自尊、自信、实现自身价值，活出生命意义的重要场所，让人与组织共同发展。只有把人看成是组织中的活的资源，才能将“尊重知识，尊重人才”变成现实，在组织中创造一种留得住最优秀人才的环境，从而实现人力资源管理中的有效激励，充分发挥人力资源巨大的竞争优势，服务于社会。
【参考文献】
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1. 浅谈企业知识型员工的激励策略研究
2. 人力资源管理中激励机制的应用探讨论文
3. 论激励在现代企业人力资源管理中的作用论文
4. 知识型员工激励机制的构建探讨论文
5. 事业单位人力资源管理中的激励措施探究论文
激光——人类创造的神奇之光激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践 迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。激光的产生原理：受激辐射基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”， 一段激活物质就是一个激光放大器。激光的特点：（一）定向发光普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。（二）亮度极高在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。（三）颜色极纯光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氪灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氪灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10-9纳米，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。（四）能量密度极大光子的能量是用E=hγ来计算的，其中h为普朗克常量，γ为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846*10^(14)Hz到7.895*10^(14)Hz.激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一个点），短时间里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。目前激光技术及其应用研究内容包括：⑴超快超强激光：超快超强激光主要以飞秒激光的研究与应用为主，作为一种独特的科学研究的工具和手段，飞秒激光的主要应用可以概括为三个方面，即飞秒激光在超快领域内的应用、在超强领域内的应用和在超微细加工中的应用。其中飞秒激光超微细加工是当今世界激光、光电子行业中的一个极为引人注目的前沿研究方向。⑵新型激光器研究：激光测距仪是激光在军事上应用的起点，将其应用到火炮系统，大大提高了火炮射击精度。激光雷达相比于无线电雷达，由于激光发散角小，方向性好，因此其测量精度大幅度提高。由于同样的原因，激光雷达不存在"盲区"，因此尤其适宜于对导弹初始阶段的跟踪测量。但由于大气的影响，激光雷达并不适宜在大范围内搜索，还只能作为无线电雷达的有力补足。⑶激光医疗：激光在医学上的应用分为两大类：激光诊断与激光治疗，前者是以激光作为信息载体，后者则以激光作为能量载体。多年来，激光技术已成为临床治疗的有效手段，也成为发展医学诊断的关键技术。它解决了医学中的许多难题，为医学的发展做出了贡献。现在，在基础研究、新技术开发以及新设备研制和生产等诸多方面都保持持续的、强劲的发展势头。⑷激光化学：激光化学的应用非常广泛。制药工业是第一个得益的领域。应用激光化学技术，不仅能加速药物的合成，而又可把不需要的副产品剔在一旁，使得某些药物变得更安全可靠，价格也可降低一些。又如，利用激光控制半导体，就可改进新的光学开关，从而改进电脑和通信系统。激光化学虽然尚处于起步阶段，但其前景十分光明。目前全球业界公认的发展最快的、应用日趋广泛的最重要的高新技术就是光电技术。而在光电技术中，其基础技术之一就是激光技术。21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信，并将引发一场照明技术革命，小巧、可靠、寿命长、节能半导体(LED)将主导市场。光电技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步，激光产品已成为现代武器的"眼睛"和"神经"。激光的研究必将对相关领域进步起到巨大推动作用。
目 录一、激光加工的起源和原理-------------------------------------------------------5二、激光加工的特点---------------------------------------------------------------5三、激光加工的应用---------------------------------------------------------------6四、激光的发展趋势---------------------------------------------------------------7五、结论-----------------------------------------------------------------------------8六、致谢-----------------------------------------------------------------------------9现代制造技术特种加工---激光加工1、激光加工的起源和原理随着科学技术的发展和社会需求的多样化，产品的竞争越来越激烈，更新换代的周期也越来越短。为此，要求不但能根据市场的要求尽快设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出原型，从而进行性能测试和修改，最终形成定型产品。而在传统制造系统中，需要大量的模具设计、制造和调试等工作，成本高，周期长，已不能适应日新月异的市场变化。为了提高研发和生产速度，快速而精确地制作出高质量、低成本的模具和产品，能对市场变化做出敏捷响应，人们作了大量的研究和探索工作。随着工业激光器价格的不断下降和工业激光加工技术的日益成熟，给模具制造和产品生产工艺带来了重大变革激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。2、激光加工的特点激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：2.1由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。2.2它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。2.3激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。2.4激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。2.5它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。2.6由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。2.7使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。3、激光加工的应用激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、焊接、热处理等。 某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激辐射，输出大量的光能。激光加工的应用主要有以下几个方面：3.1、激光打孔采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为0.1～1毫秒,特别适于打微孔和异形孔,孔径约为0.005～1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。 3.2、激光切割、划片与刻字在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状,又有较高的加工效率。对小工件的切割常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。在微电子学中，常用激光切划硅片或切窄缝，速度快、热影响区小。用激光可对流水线上的工件刻字或打标记，并不影响流水线的速度，刻划出的字符可永久保持（图1）。 图1激光刻字 3.3、激光微调采用中、小功率激光器除去电子元器件上的部分材料，以达到改变电参数（如电阻值、电容量和谐振频率等）的目的。激光微调精度高、速度快，适于大规模生产。利用类似原理可以修复有缺陷的集成电路的掩模，修补集成电路存储器以提高成品率，还可以对陀螺进行精确的动平衡调节。 3.4、激光热处理用激光照射材料，选择适当的波长和控制照射时间、功率密度，可使材料表面熔化和再结晶，达到淬火或退火的目的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度，可以选择和控制热处理部位，工件变形小,可处理形状复杂的零件和部件,可对盲孔和深孔的内壁进行处理。例如，气缸活塞经激光热处理后可延长寿命；用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。激光加工的应用范围还在不断扩大，如用激光制造大规模集成电路，不用抗蚀剂，工序简单,并能进行0.5微米以下图案的高精度蚀刻加工，从而大大增加集成度。此外，激光蒸发、激光区域熔化和激光沉积等新工艺也在发展中。3.5、激光焊接激光焊接强度高、热变形小、密封性好，可以焊接尺寸和性质悬殊，以及熔点很高(如陶瓷)和易氧化的材料。激光焊接的心脏起搏器，其密封性好、寿命长，而且体积小。4、激光的发展趋势激光加工用于再制造业和应用于其他制造业一样，有其不可替代的优点，并优于其它加工技术。激光加工用于再制造业是由相变硬化发展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂层发展到复合涂层及陶瓷涂层，从而使得激光表面加工技术成为再制造的一项重要手段。它主要是采用5KW~10KWCO2高功率激光器及其系统。 与国际上激光加工系统相比，我国的激光加工系统差距甚大，仅占全球销售额的4%左右。主要表现为：高档激光加工系统很少，甚至没有；主力激光器不过关；微细激光加工装备缺口较大；而这些领域我国的生产 加工企业正在积蓄力量稳步进入，国内应用市场有很大发展空间。预测今后2-3年内，我国激光加工销售额将会由2008年的35亿人民币上升翻一倍，也就是说会达到70亿元产值。 国内各类制造业接受了激光加工技术，它可使他们的产品增加技术含量，加快产品更新换代，为适应21世纪高新技术的产业化、满足宏观与微观制造的需要，研究和开发高性能光源势在必行。目前正在积极研制超紫外、超短脉冲、超大功率、高光束质量等特征的激光，尤其是能适应微制造技术要求的激光光源更是倍受关注，并已形成国际性竞争。5结论本文对激光加工的原理、起源、应用、发展趋势等做了详细的介绍，并结合激光加工等常见的问题作出分析，对激光加工工艺的理解有一定的帮助。参考文献[1]刘晋春、赵家齐、赵万生.特种加工（第4版）[M].机械工业出版社，2007.[2]宋威廉，激光加工技术的发展[M].北京：机械工业出版社，2008.[3]赵万生.特种加工技术[M].北京：机械工业出版社，2004.[4]张辽远.现代加工技术[M].北京：机械工业出版社，2002.[5]刘振辉，杨嘉楷.特种加工[M].重庆：重庆大学出版社，1991.
《模具工业》2001. No . 4 总 242 40激 光 加 工 技 术 在 模 具 制 造 中 的 应 用江苏理工大学(江苏镇江 212013) 张 莹 周建忠 戴亚春[摘要]随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光设备价格的逐渐下降 ,给产品和模具的制造工艺带来了新的变革 ,在模具制造、 模具表面强化与维修、 取代模具等 3个方面 ,就激光优化模具制造工艺作了较为详细的分析和探讨。关键词 模具 激光 工艺优化[ Abstract ]Wi t h t he mat uri ng of t he las e r p r oces si ng t echnology and t he dec r easi ng of p rice of t hei ndus t rial la r ge - p owe r las e r e quipme nt , a new i nnovat ion was br ought t o t he manuf act uri ngt echnology of t he p r oduct s and t he dies and moulds . A r elat ively de t ailed analysis and dis cus sionwas made on t he las e r op t imized manuf act uri ng p r oces s f or dies and moulds f r om t hr e e asp ect s ofmanuf act uri ng , s urf ace r ei nf orceme nt and mai nt e nance , and s ubs t i t ut ive dies or moulds .Key words die and mould , las e r , t echnological p r oces s op t imizat ion1 引 言激烈的市场竞争使制造企业对快速响应市场需求和一次制造成功等要求日益迫切。而在常规制造系统中 , 产品生产所需大量模具的设计、制造和装配调试不仅耗费大量资金 , 更严重的是延长了产品生产的准备时间 , 从而延长了新产品开发周期 ,形成制造过程中的瓶颈。因此 , 如何快速有效地制造出高质量、低成本的模具及产品 , 就成为人们不断探索的课题。随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光器设备价格的下降 , 给产品和模具制造工艺带来了重大变革。本文在模具制造、模具表面强化与维修、取代模具等 3个方面 , 就激光加工在模具制造中的应用作一些探讨。2 模具制造2. 1 模具的激光叠加制造1982年 ,日本东京大学的中川教授等人提出用薄片叠加法制造拉伸模 , 1985年 , 美国加州某公司推出了模具的激光叠加制造法 , 并获得专利 , 其工艺流程见图 1 ,原理为将激光切割的多层薄板叠加 ,并使其形状逐渐发生变化 , 最终获得所需的模具立体几何形状。日本在冲模的激光叠加制造方面已达到实用阶段 ,所制的凸、 凹模质量高 ,加工尺寸精度— — —— — —— — —— — —— — —— — ——收稿日期:2000年8月10日已达 ±0. 01mm ,切割厚度为 12mm。 经激光切割后 ,在切口表面形成深 0. 1～0. 2mm、 硬度为 800HV 的硬化层 ,用来冲裁 1mm 厚的钢板 ,单凭自冷硬化层就可冲压 10 000 件 , 如在激光切割后再经火焰淬火 ,则可冲压 3～5万件。 由于各薄板间的连接简单 ,故用叠加法制作冲模 ,成本可降低一半 ,生产周期大大缩短。用来制造复合模、落料模和级进模等都取得了显著的经济效益。图 1 激光叠加模具制造工艺流程由模具 CAD 和激光切割相结合构成一个完整的模具 CAD/ CAM 系统 ,实现板料切割的 FMS ,适用于多品种小批量生产。用激光切割的薄板来叠加合成任意三维曲面的制造系统 , 不仅为在塑性加工和模具领域中实行 FMS 提供了思路 , 而且对于内部结构复杂的模具制造 ,如型孔、 中孔体及复杂的冷却管道等 ,也是快速而经济的制造模具的有效方法 ,并且能带动其他技术如固相扩散等的发展。2. 2 快速模具制造模具 CAD三维设计二维外形NC 程序激光切割去除梯级创层面精加工成形模具装配薄片连结精加工NC 程序模 具 制 造 技 术《模具工业》2001. No . 4 总 242 41快速成型制造技术(RPM)是 80年代后期出现的一项制造技术 , 目前 RPM 技术已发展了十几种工艺方法。基于 RPM 技术快速制造模具的方法多为间接制模法 , 即利用 RPM 原型间接地翻制模具。(1) 软质简易模具 (如汽车覆盖件模具) 的制作。采用硅橡胶、低熔点合金等将原型准确复制成模具 , 或对原型表面用金属喷涂法或物理蒸发沉积法镀上一层熔点极低的合金来制作模具。这些简易模具的寿命为 50～5 000件 ,由于其制造成本低 ,制作周期短 , 特别适用于产品试制阶段的小批量生产。(2) 钢质模具制作。RPM 原型 — — — 三维砂轮— — — 整体石墨电极 — — — 钢模 ,一个中等大小、 较为复杂的电极一般 4～8h 即可完成。 美国福特汽车公司用此技术制造汽车覆盖件模具取得了满意的效果 ,与传统机械加工制作模具相比 , 快速模具制造省去了耗时、 昂贵的 CNC加工 ,加工成本及周期大大降低 ,具有广阔的应用前景。3 模具表面强化与修复为提高模具的使用寿命 , 常常需对模具表面进行强化处理。常用的模具表面强化处理工艺有化学处理 (如渗碳、 碳氮共渗等) 、 表层复合处理 (如堆焊、 热喷涂、 电火花表面强化、 PVD 和 CVD 等) 以及表面加工强化处理(如喷丸等) 。这些方法大多工艺较为复杂 , 处理周期较长 , 且处理后存在较大的变形。采用激光技术来强化和修复模具 , 具有柔性大 , 表面硬度高 , 工艺周期短 , 工作环境洁净等优点 ,因此具有很强的生命力。3. 1 激光相变硬化激光相变硬化 (激光淬火) 是利用激光辐照到金属表面 , 使其表面以很高的升温速度达到相变温度 (但低于熔化温度) 而形成奥氏体 ,当激光束离开后 , 利用金属表面本身热传导而发生自淬火 , 使金属表面发生马氏体转变 , 形成硬度高、抗磨损的表层 , 从而使金属表面得到强化。所用设备为三轴联动的数控激光加工机。影响激光强化的主要因素有激光功率、光斑尺寸和扫描速度。在强化过程中要对这些参数进行优化 , 并对具体材料选择合适的激光处理参数。对于CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 铸铁等的常用模具材料 , 在激光处理后 , 其组织性能较常规热处理普遍改善。 例如 ,CrWMn 钢在常规加热时易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物 , 显著增加工件脆性 ,降低冲击韧性 ,使用在模具刃口或关键部位寿命较低。采用激光淬火后可获得细马氏体和弥散分布的碳化物颗粒 ,清除网状 ,并获得最大硬化层深度以及最大硬度 1 017. 2HV。Cr12MoV 钢激光淬火后的硬度、抗塑性变形和抗粘磨损能力均较常规热处理有所提高。对 T8A 钢制造的凸模和Cr12Mo 钢制造的凹模 ,激光硬化深 0. 12mm ,硬度1 200HV , 寿命提高 4～6倍 , 既由冲压 2万件提高到 10～14万件。 对于 T10钢 ,激光淬火后可获得硬度 1 024HV、 深 0. 55mm 的硬化层;对于 Cr12 ,激光淬火后可获得硬度 1 000HV、 深 0. 4mm 的硬化层 ,使用寿命均得到了较大的提高。3. 2 激光涂覆激光涂覆是用激光在基体表面覆盖一层薄的具有一定性能的涂覆材料 , 这类材料可以是金属或合金 ,也可以是非金属 ,还可以是化合物及其混合物。在涂覆过程中 , 涂覆层在激光作用下与基体表面通过熔合迅速结合在一起。它与激光合金化的主要区别在于经激光作用后涂层的化学成分基本上不变化 , 基体的成分基本上不进入涂层内。激光涂覆工艺实用的材料范围很广 , 正在研究的母体材料有低碳钢、 合金钢、 铸铁、 镍铬钛耐热合金等 ,研究的添加材料有钴基合金、 铁基合金和镍基合金等。采用激光技术在有送粉器的 2kW CO2 激光器上 , 对 4Cr5MoV1Si 钢基体表面涂覆一层由镍基高温合金和 WC + W2C 粒子组成的高温耐磨合金粉末 ,在激光功率 P = 1 500W ,送粉量为 10g/ min ,工件移动速度为 2～3mm/ s 条件下 ,获得多道搭接的大面积高温耐磨合金。 在试验温度为 600℃ 时 ,硬度为 550～580HV0 .2 ; 在温度为 950℃时 , 硬度为100～200HV0 .2。 可见在 1 000℃ 左右高温下 ,涂覆层仍有很高的强硬性 , 是较理想的高温模具耐磨合金。另外 , 采用激光涂覆方法来修复已磨损的冲模及拉伸模等 ,可大大延长模具的使用寿命 ,降低模具的使用成本。3. 3 激光堆焊对于一些汽车覆盖件冲裁修边模具 , 为提高使用寿命 ,节省优质模具材料 ,刃口往往采用在较差的基体材料上堆焊一层性能优异的合金。 过去 ,堆焊大多采用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法 ,这种方法虽然设备《模具工业》2001. No . 4 总 242 42费用低 ,但功率密度不高(102～103W/ cm 2) ,且难以进行精确控制 , 因而堆焊质量和生产率都较低。70年代以来 , 开发成功了等离子粉末堆焊技术 , 由于其具有较高的功率密度且控制性能也较好 , 因而得到了广泛的应用。但等离子堆焊存在着电极寿命短、 堆焊层母材稀释率较高等问题。80年代以来出现的激光堆焊法与使用同一材料的氧 —乙炔火焰堆焊法相比 ,激光堆焊层组织细微、 致密 ,不良品率仅为前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快 ,生产率比氧— 乙炔火焰堆焊高 1. 75倍 , 而堆焊的材料使用量仅为其 1/ 2。而且激光堆焊层的室温硬度比氧 — 乙炔火焰堆焊的高 50HV 左右。 激光堆焊质量与激光的光束模式、 功率及堆焊速度等因素有关。4 激光加工替代模具冲压加工4. 1 激光切割替代薄板件的冲裁模激光切割替代钣金件及汽车车身制造中的冲裁修边模大有可为。三维激光切割技术 , 由于其本身具有加工灵活和保证质量的特性 , 在 80 年代就开始在汽车车身制造中应用。切割时只需用平直的支撑块来支撑工件 , 因此夹具的制作不仅成本低而且快速。由于与 CAD/ CAM 技术相结合 ,切割过程易于控制 , 可实现连续生产和并行加工 , 从而实现高效率的切割生产。切割板材所使用的激光器主要有两大类 , 即CO2 激光器和 Nd : YA G激光器 ,功率为 100～1 500W , 因为功率小于 1 500W 的激光器其振动模式为单模 , 切缝宽度为 0. 1～0. 2mm , 切割面也很整洁 ,而输出功率大于 1 500W 时激光器的振动模式为多模 , 割缝宽度近 1mm , 切割面质量较差。因 Nd :YA G的激光可通过光导纤维输送 , 比较灵活方便 ,适用于机器人手执激光喷嘴配程序控制进行精确操作 , 因此在三维切割时大多采用。影响激光切割工件质量的主要因素有切割速度、焦点位置、辅助气体压力、 激光输出功率及模式。美国福特和通用汽车公司以及日本的丰田、日产等汽车公司 , 在汽车生产线上普遍采用激光切割技术 , 它不必采用各种规格的金属模具 , 除了快速方便地切割各种不同形状的坯料外 , 还用来大量切割加工因规格不同需要更改的零件安装孔位置 , 如汽车标志灯、 车架、 车身两侧装饰线等。通用汽车公司生产的卡车仅车门就有直径为 <2. 8～<39mm 的20种孔 , 公司采用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通过光纤连接到装在机械手的焊头上 , 用以切割这些孔 ,1min 就完成一扇门开孔的加工 ,孔边缘光滑 ,背面平整 。<2. 8mm 孔的公差为 0. 03～0. 08mm ,<12mm 孔的公差为 - 0. 25mm～ + 0. 03mm。该公司生产的卡车和客车有 89 种孔径和孔位配置不同的底盘 ,经过优化设计 ,现在只需要冲压 5种不同的底盘 ,然后再由激光切割出配置不同的孔 ,简化了工艺 ,提高了效率 ,降低了成本。我国自然科学基金委在 1997 年把大功率 CO2及 YA G激光三维焊接和切割理论与技术作为重点项目进行资助 , 国家产学研激光技术中心的课题组成员对此进行了系统的研究 , 为在我国汽车车身制造业中应用三维激光立体加工技术做出了很大贡献。该中心为一汽轿车公司、宝山钢铁公司等国有大型企业的技术改造开展了重大工程项目攻关 , 其中开发红旗加长型轿车覆盖件的三维激光制造工艺技术 , 在我国轿车生产中是首次采用。在汽车用薄厚钢板激光大拼板拼接工艺试验研究中首次采用了激光切割替代精裁工艺技术 , 取得了较好的技术经济效果。三维激光切割在车身装配后的加工也十分有用 ,例如开行李架固定孔、 顶盖滑轨孔、 天线安装孔、修改车轮挡泥板形状等。在新车试制中用于切割轮廓和修正 ,既缩短了试制周期又节省了模具 ,充分体现出采用激光切割加工的优点。4. 2 激光打标替代冲模打标企业在其生产的零部件上常常需要打上企业自己的标志或特定的符号与数字 , 以往的方法是使用冲模打标或用铸模成型 , 打标质量不高。采用数控激光机打标不仅速度快 , 而且克服了冲模打标中常见的毛边、尖锐的边缘和畸变。由于采用计算机控制 , 因此可以打出任意复杂的图案 , 省去了模具设计、 制造及调试等环节 ,大大缩短了产品的开发制造周期 , 同时也降低了成本。因激光打标机所需功率小 ,成本低 ,打出的标记美观、 漂亮 ,现已为大多数企业所采用。4. 3 激光成形替代弯曲模成形金属板料的激光成形技术是一种利用聚焦光束以一定的速度扫描金属板料表面 (扫描速度应足够快以防止表面熔化) ,使热作用区内的材料产生明显的温度梯度 ,导致非均匀分布的热应力 ,从而使板料塑性变形的方法。与常规成形方法相比 , 激光成形《模具工业》2001. No . 4 总 242 43具有许多优点: ① 属于无模成形 ,生产周期短 ,柔性大 , 可不受加工环境限制 , 通过优化激光加工工艺参数 , 精确控制热作用区域以及热应力的分布 , 将板料无模成形; ② 因其是一种仅靠热应力而不用模具使板料变形的塑性加工方法 , 因此属无外力成形; ③ 为非接触式成形 ,所以不存在模具制作、 磨损和润滑等问题 ,也不存在贴模、 回弹现象 ,成形精度高; ④ 可使板料通过复合成形得到形状复杂的异形件(如球形件、 锥形件和抛物形件等) 。激光成形机理的实质就是弯曲机理。当激光加热板料时 , 一方面在激光作用区及其周围产生热应力 , 同时降低了被加热区域板料的屈服极根 , 从而使热应力作用区的热态材料产生非均匀的塑性变形 ,实现板料的弯曲成形。试验表明 ,激光每扫描一道次 ,金属板料可弯曲 1° ～5° ,不同的扫描轨迹和工艺参数组合能够产生不同的成形效果和不同程度的变形量 , 即可得到各种复杂形状的工件。图 2表示在工艺参数为激光速功率 1. 5kW , 激光束直径5. 4mm , 材料 SUS304 , 厚 1mm , 碳涂覆面的条件下 ,激光扫面速度与材料弯曲角之间的变化关系。图 2 激光扫描速度对弯曲角的影响现在世界上许多国家都投入较大的人力、物力对激光成形技术进行专项研究 , 在某些领域现已开始了初步的工业应用。波兰基础技术研究所的HFrackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒形件、 球形件、 波纹管和金属管的扩口缩口、 弯曲成形等;德国学者 MGeiger 等将激光成形与其他加工工序复合运用于汽车制造业 , 进行了汽车覆盖件的柔性校平和其他成形件的成形 , 而且对弯曲成形过程进行计算机闭环控制 , 提高了成形精度。德国Trumpf 公司于 1997 年开发了商品化激光成形多用机床 Trumat ic L 3030。 相信随着研究的不断深入以及其他相关技术的发展 , 激光成形技术将逐趋成熟 ,进入实用化阶段。5 结束语激光加工技术作为一种先进的加工工艺 , 在国外各行业已得到了广泛的应用 ,我国机械行业在 “九五”期间也将其作为十大技术之一。国家自然科学基金委也把激光加工工艺和激光加工设备的研究作为重点研究项目进行资助 , 并明确指出其主要应用领域应该在汽车制造业。模具作为一种工具 , 其生产周期、质量和成本直接影响产品的制造过程和销售。而激光作为一种万能加工工具 , 在减少模具制造装备 ,缩短模具制造周期 ,降低制造成本和保证模具质量等方面具有很大的优势。如何在实际生产中应用激光加工技术来优化模具制造工艺 , 对传统的模具制造工艺进行改进和组合 , 需要我们做出不断的努力。参 考 文 献1 陈大明 ,徐有容 . 模具钢表面激光熔覆硬面合金层改性研究.金属热处理 ,1998 , (1)2 李懦荀 ,平雪良.连续激光强化模具刃口的工艺研究.电加工 ,1995 , (6)3 孙中发 . 我国激光产业发展对策.上海交通大学学报 ,1997 , (10)4 曹 能 ,冯 梅.激光加工技术在汽车工业中的应用 ,宝钢技术 ,1998 , (3)5 管延锦 ,孙升.激光快速成形与制造技术及其在汽车工业中的应用.汽车工艺与材料 ,1999 , (9)6 A Domenico . 加工汽车车身部件的三维激光切割技术 .机电信息 ,1999 , (6)7 周建忠 ,袁国定.应用激光强化技术提高覆盖件模具寿命.模具工业 ,2000 , (4)8 胡晓峰 . 基于数控激光切割的快速制模方法研究 . 江苏理工大学硕士论文 ,1997.9 M Geiger ,F Voll tert sen. 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学科概况 根据2015年12月研究所官网显示，中国科学院上海应用物理研究所是1981年国务院学位委员会批准的博士、硕士学位授予权单位之一。1989年，研究所设立物理学博士后科研流动站。2003年，设立核科学技术博士后科研流动站。研究所设有一级学科博士学位授权点2个，博士学位授权学科（专业）点5个，一级学科硕士学位授权点3个，硕士学位授权学科（专业）点14个（其中专业学位4个）并设有2个博士后科研流动站 。博士后科研流动站：物理学、核科学技术 学位点设置培养层次门类一级学科二级学科（专业）博士 理学 物理学 粒子物理与原子核物理 光学 无机化学 工学 核科学与技术 核技术及应用 核能科学与工程 硕士 理学 物理学 粒子物理与原子核物理 光学 化学 无机化学 高分子化学与物理 生物物理学 工学 核科学与技术 核技术及应用 核能科学与工程 信号与信息处理 光学工程 电磁场与微波技术 专业学位类别名称 专业学位领域名称 工程硕士 光学工程 电子与通信工程 核能与核技术工程 生物工程 资料来源： 学科方向 2004年，中国科学院上海应用物理研究所创新三期学科方向调整为四个： 先进光源和束线的科学与技术研究； 基于N&NBIU（核技术与纳米、生物、信息和成像、超快技术）汇聚技术的交叉科学研究； 核物理实验和理论研究； 核技术科学的应用研究。 根据2015年12月研究所官网显示，中国科学院上海应用物理研究所于1964年招收物理专业研究生2人，“文革”停止招收研究生。1978年，重新恢复招收研究生，首批招收人数为4人，均为物理专业的硕士研究生。历年来共培养硕士毕业生265人，博士毕业生230人；2008年，有在读研究生345人，其中硕士生189人、博士生156人。2007年，开始招收外国留学生，招收物理专业留学生3人。 截至2014年底，研究所共有在学研究生402人，其中硕士生195人、博士生207人）。 截至2008年7月底，研究所共招收博士后研究人员47名，其中2名为与企业博士后工作站联合培养。研究所博士后研究人员在站期间共申请到国家、中科院和上海市各类博士后科研工作资助21项，4人次获得“中国科学院优秀博士后”和“上海市优秀博士后”称号。 获奖人论文获奖名称赵杰 《相对论重离子碰撞（RHIC)实验中双轻子的产生》 2014至2015年度上海市研究生优秀成果（学位论文）奖 冯超 《高增益自由电子激光新运行机制的理论与实验研究》 2014年中国科学院百篇优秀博士学位论文 薛亮博 《反物质氦4原子核的实验观测及其产生机制研究》 2013年中国科学院百篇优秀博士学位论文 裴昊 《基于DNA的功能化纳米材料的设计及其在生物诊断中的应用》 2013年中国科学院百篇优秀博士学位论文 邓海啸 《基于谐波运行的中等能量束团X射线自由电子激光》 2012年中国粒子加速器学会 “希望杯”青年优秀论文一等奖 资料来源：
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【新智元导读】 2月25日，清华大学工程物理系唐传祥研究组与合作团队在《自然》上发表研究论文《稳态微聚束原理的实验演示》，报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」的首个原理验证实验。与之相关的极紫外光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
最现代的研究用光源是基于粒子加速器的。
这些都是大型设施，电子在其中被加速到几乎是光速，然后发射出具有特殊性质的光脉冲。
在基于存储环的同步辐射源中，电子束在环中旅行数十亿转，然后在偏转磁体中产生快速连续的非常明亮的光脉冲。
相比之下，自由电子激光器(FEL)中的电子束被线性加速，然后发出单次超亮的类似激光的闪光。
近年来，储能环源以及FEL源促进了许多领域的进步，从对生物和医学问题的深入了解到材料研究、技术开发和量子物理学。
现在，一个中德团队证明，在同步辐射源中可以产生一种脉冲模式，结合了两种系统的优点。
2月25日，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）以及德国联邦物理技术研究院（PTB）的合作团队在Nature上发表了题为《稳态微聚束原理的实验演示》（ Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching ）的论文。
报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」（Steady-state microbunching，SSMB）的首个原理验证实验。
该研究与极紫外（EUV）光刻机光源密切相关，有望为EUV光刻机提供新技术路线。
SSMB光源首个原理验证实验，中德团队登上Nature
同步辐射源提供短而强烈的微束电子，产生的辐射脉冲具有类似于激光的特性（与FEL一样），但也可以按顺序紧密跟随对方（与同步辐射光源一样）。
大约十年前，斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授、著名加速器理论家赵午和他的博士生Daniel Ratner以提出了「稳态微束」（SSMB）。
赵午教授
该机制还应该使存储环不仅能以高重复率产生光脉冲，而且能像激光一样产生相干辐射。
来自清华大学的青年物理学家邓秀杰在他的博士论文中提出了这些观点，并对其进行了进一步的理论研究。
2017年，赵午教授联系了HZB的加速器物理学家，他们除了在HZB操作软X射线源BESSY II外，还在PTB操作计量光源（MLS）。
MLS是世界上第一个通过设计优化运行的光源，在所谓的 「低α模式 」下运行。
在这种模式下，电子束可以大大缩短。10多年来，那里的研究人员一直在不断开发这种特殊的运行模式。
HZB的加速器专家Markus Ries解释说：「现在，这项开发工作的成果使我们能够满足具有挑战性的物理要求，在MLS实证确认SSMB原理」。
「SSMB团队中的理论小组在准备阶段就定义了实现机器最佳性能的物理边界条件。这使我们能够用MLS生成新的机器状态，并与邓秀杰一起对它们进行充分的调整，直到能够检测到我们正在寻找的脉冲模式」，HZB的加速器物理学家Jörg Feikes说。
HZB和PTB专家使用了一种光学激光器，其光波与MLS中的电子束在空间和时间上精确同步耦合。
这就调制了电子束中电子的能量。
「这使得几毫米长的电子束在存储环中正好转了一圈后分裂成微束（只有1微米长），然后发射光脉冲，像激光一样相互放大」，Jörg Feikes解释道。
「对相干态的实验性探测绝非易事，但我们PTB的同事开发了一种新的光学检测装置，成功地进行了探测。」
SSMB概念提出后，赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。
2017年，唐传祥与赵午发起该项实验，唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计，并开发测试实验的激光系统，与合作单位进行实验，并完成了实验数据分析与文章撰写。
揭示SSMB作为未来光子源潜力的关键一步，是在真实机器上演示其机制。在新的论文中，研究人员报告了SSMB机制的实验演示。
SSMB原理验证实验示意图
实验表明，存储在准等时环中的电子束可以产生亚微米级的微束和相干辐射，由1,064纳米波长激光器诱导的能量调制后一个完整的旋转。
结果验证了电子的光相可以在亚激光波长的精度上逐次相关。
SSMB原理验证实验结果
在这种相位相关性的基础上，研究人员通过应用相位锁定的激光器与电子轮流相互作用来实现SSMB。
该图示直观地展示了如何通过激光调制电子束来产生发射激光的微束，是实现基于SSMB的高重复性、高功率光子源的一个里程碑。
有望解决EUV卡脖子难题
没有顶尖的光刻机，是我国半导体行业发展的最大瓶颈。
光刻机的曝光分辨率与波长直接相关，半个多世纪以来，光刻机光源的波长不断缩小，芯片工业界公认的新一代主流光刻技术是采用波长为13.5纳米光源的EUV（极紫外光源）光刻。
大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。简而言之，光刻机需要的EUV光，要求是波长短，功率大。
EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光，在晶圆上「雕刻」电路，最后将让指甲盖大小的芯片包含上百亿个晶体管，这种设备工艺展现了人类 科技 发展的顶级水平。
而昂贵的EUV光刻机也正是实现7nm的关键设备，目前，荷兰ASML是全球唯一一家能够量产EUV光刻机的厂商，而由于禁令，我国中芯国际订购的一台EUV仍未到货。
如果中国大陆无法引入ASML的EUV光刻机，则意味着大陆将止步于7nm工艺。
目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶，形成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源，功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小，预计对EUV光源功率的要求将不断提升，达到千瓦量级。
SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源。它们产生的类似激光的辐射也超出了 "光 "的可见光谱，例如在EUV范围内，最后阶段，SSMB源可以提供一种新的辐射特性。脉冲是强烈的、集中的和窄带的。可以说，它们结合了同步辐射光的优势和FEL脉冲的优势。
可以说，基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率，并具备向更短波长扩展的潜力，为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。
EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
关于作者
本文的通讯作者唐传祥教授是清华大学的博士生导师。
1992年9月－1996年3月，考入 清华大学工程物理系硕博连读。1996年3月获得工学博士学位， 博士学位论文为“用于北京自由电子激光装置的多腔热阴极微波电子枪的研究”。
1996年4月获得博士学位后，留校工作。
1996年7月 1998年6月期间，作为访问学者到德国DESY工作2年。在DESY工作期间，主要进行超导加速结构的优化及测量研究，并与J. Sekutowicz, M.Ferrario等合作提出了Superstructure的超导加速结构。
1998年6月回国后，继续在清华大学从事加速器物理、高亮度注入器、汤姆逊散射X射线源、自由电子激光、新加速原理与新型加速结构、电子直线加速器关键物理及技术、加速器应用等方面的研究。
参考资料：