人類生活在地球上，沒有光，就沒有生命，因而光是人類賴以生存的基本條件之一。光以許多不同的途徑給予我們靈感。而雷射是一種特別有吸引力的光，然而令人驚訝的是，大多數情況下你是看不到雷射的，只有作用于工件上所產生之巨大雷射時，我們才能體會到光的能量存在。

過去的30年，雷射幾乎進入了工業加工的每一個領域。雷射清洗是20~21世紀以來人類在醫美及工業上的一種新型的表面處理技術。因此引起越來越多的科學家、工程師、航空、天文、環保界、建筑界、藝術家、歷史學家和文物工作者的興趣與重視。雷射清洗屬于干洗制成，不需要任何有機溶劑與藥劑，沒有廢料排放，殘渣少，因此不會造成環境污染。而能有效清除其它方法難以去除干凈的污染物質，另附著于物體表面的微粒子也能輕而易舉的去除。此技術效率高、可控性好、易于選定區域精密清洗，易于遠距離遙控清洗難以到達或危險的地方。

雷射清洗與傳統清洗在工業上有各式各樣的清洗模式，大多是利用化學藥劑和機械方法進行清洗。在我國環境保護法規等要求下對于環境的綠化要求越來越嚴格，人們又對于環保與安全意識形態日益增強的今天，工業生產在清洗需求中可以使用的化學藥劑種類就將變得越來越少。那么我們如何尋找更清潔更有效率，且不具損傷性的清洗方式是我們不得不思考的課題。而雷射清洗正是我們研究的目標與選擇，因為它具有無研磨、無接觸、無熱效應更適用于各種材質的物體等清洗特點，被認為是最可靠、最有效的解決辦法。同時，雷射清洗可以解決采用傳統清洗方式無法解決的問題。金屬材料使用一段時間后，由于加工作業的接觸磨耗與長時間接觸空氣中的濕氣與污染物銹蝕等原因，表面會生成銹跡或附著臟污。它不但影響美觀，而且對材料或零件的性能會造成很大影響，甚至影響結構性問題，造成設備或建筑物損壞。所以，實時將對象表面的臟污與銹蝕有效的去除，是一項非常重要的工作。

我們以雷射清潔為概念起點作技術精進升級，透過雷射的非接觸清潔方式，開發一個便于攜帶之輕量化、后背式雷射清潔系統，讓施工人員可以方便的攜帶至任意場所進行大面積清潔作業。

雷射清潔技術利用雷射的高同調性、高能量等特性，把雷射集中在很小的一片區域內，利用高強度的激光脈沖將銹蝕或污漬瞬間汽化，將臟污去除的一種非接觸式技術。雷射清潔技術為一種非接觸式清潔方式，既不需要使用化學品，也不需要對工件表面進行機械式摩擦，可用來清潔表面細微結構或表面結構復雜的工件，這種技術可適用于各種行業。

其清潔機制為材料吸熱之瞬間汽化現象，針對材料上欲清潔的銹蝕或污漬，提供高強度激光脈沖加熱，因污漬與本體材料吸收率的不同而導致升溫效果不同，當材料的瞬時溫度超過其汽化溫度，即直接汽化而移除，達到清潔成效。相同區域的銹蝕或污漬被移除后，底材的金屬對雷射的反射率高，且其整體結構的導熱效果佳，因此已清潔過的金屬材質縱使再打上雷射，該部位也幾乎不會再被汽化，對金屬本體與污漬具有高度選擇性，可達到污漬與材料本體分離的效果。

雷射清潔技術的原理簡述如下：
a)雷射源發射的高強度光束被金屬表面的污染層吸收而汽化揮發。
b)大能量的吸收形成急劇膨脹的等離子氣體，產生沖擊波使污染物變成碎片并剝除。

圖1、雷射清潔機制

研究雷射光刀金屬表面污漬清潔技術，利用體積小、輕量化之高功率雷射二極管光源模塊融入后背式機架設計，完成一個便于攜帶之輕量化、后背式雷射清潔系統，分析雷射清潔之各項參數并進行優化，建立雷射表面清潔系統之參數最佳組合，讓施工人員可以方便的攜帶至任意場所進行大面積清潔作業。

 雷射光刀金屬表面污漬清潔技術開發技術示意圖

本計劃執行后之重要技術指標及產業變化如下：


高功率雷射二極管直接輸出模塊技術：

傳統的自由空間式或全光纖式增益放大器架構的雷射源系統體積龐大，無法輕便式攜帶，本計劃采用高功率二極管雷射源直接輸出為應用載具，將高質量915nm二極管雷射直接作為雷射光源，應用于輕量化、手持式雷射表面清潔系統的開發中。因為少了龐大的放大器架構，其重量與體積皆比傳統雷射改善，且材料成本也較傳統雷射降低一半，更具有體積小、便于攜帶與轉換效率高等優點。

后背式機身設計，便于戶外攜帶加工

現有產品皆為落地式設計，主機非常笨重，需要利用滾輪拖行到工作地點才能進行清潔作業，但在施工現場，常常有通行路徑與施工空間的限制，大型設備不易進入。

將體積小、輕量化之高功率雷射二極管光源模塊融入后背式機架設計，完成一個便于攜帶之后背式雷射清潔系統，讓施工人員可以方便的攜帶且工作時可不受限制的輕松移動，進行大面積清潔作業。

透過計劃內容的協助推動，開發高功率雷射二極管直接輸出模塊技術與后背式機架與手持掃描裝置技術，預期將產出第一部自有技術開發之高功率、手持式雷射表面清潔系統，提升雷射產業應用設備與服務項目，創造高功能性與高值化雷射應用產品，可望為雷射應用產業創造整體產值效益，增加產業國際競爭力。

功能規格

技術應用范圍

雷射清潔技術可應用于：
1. 金屬表面除銹、表面除漆與脫漆
2. 建筑產業之鋼材表面除銹與清潔
3. 表面油污、污漬與污垢清洗
4. 石材、木料表面附著物與灰塵清除
5. 金屬模具表面殘留物清潔

（佑升雷射股份有限公司  董事長  潘忠義）