✷ Laser
Jeho celý názov je Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.To doslova znamená "zosilnenie svetlom vybudeného žiarenia".Je to umelý zdroj svetla s odlišnými vlastnosťami ako prirodzené svetlo, ktoré sa môže šíriť na veľkú vzdialenosť v priamej línii a môže byť zhromaždené na malej ploche.
✷ Rozdiel medzi laserom a prirodzeným svetlom
1. Monochromatickosť
Prirodzené svetlo zahŕňa široký rozsah vlnových dĺžok od ultrafialového po infračervené.Jeho vlnové dĺžky sa líšia.
Prirodzené svetlo
Laserové svetlo je jedna vlnová dĺžka svetla, vlastnosť nazývaná monochromatickosť.Výhodou monochromatickosti je, že zvyšuje flexibilitu optického dizajnu.
Laser
Index lomu svetla sa mení v závislosti od vlnovej dĺžky.
Keď prirodzené svetlo prechádza šošovkou, dochádza k difúzii v dôsledku rôznych typov vlnových dĺžok, ktoré sú v nej obsiahnuté.Tento jav sa nazýva chromatická aberácia.
Na druhej strane laserové svetlo je jediná vlnová dĺžka svetla, ktorá sa láme iba v rovnakom smere.
Napríklad, zatiaľ čo šošovka fotoaparátu musí mať dizajn, ktorý koriguje skreslenie spôsobené farbou, lasery musia brať do úvahy iba túto vlnovú dĺžku, takže lúč môže byť prenášaný na veľké vzdialenosti, čo umožňuje presný dizajn, ktorý koncentruje svetlo. na malom mieste.
2. Smerovosť
Smerovosť je miera, do akej je menej pravdepodobné, že sa zvuk alebo svetlo šíria priestorom;vyššia smerovosť indikuje menšiu difúziu.
Prirodzené svetlo: Pozostáva zo svetla rozptýleného v rôznych smeroch a na zlepšenie smerovosti je potrebný zložitý optický systém na odstránenie svetla mimo smer dopredu.
Laser:Je to vysoko smerové svetlo a je jednoduchšie navrhnúť optiku, ktorá umožní laseru pohybovať sa v priamej línii bez rozširovania, čo umožňuje prenos na veľké vzdialenosti atď.
3. Súdržnosť
Koherencia označuje mieru, do akej má svetlo tendenciu sa navzájom rušiť.Ak sa svetlo považuje za vlny, čím bližšie sú pásy, tým vyššia je koherencia.Napríklad rôzne vlny na vodnej hladine sa môžu navzájom zosilniť alebo zrušiť, keď sa navzájom zrážajú, a rovnako ako tento jav, čím náhodnejšie sú vlny, tým slabší je stupeň rušenia.
Prirodzené svetlo
Fáza, vlnová dĺžka a smer lasera sú rovnaké a možno zachovať silnejšiu vlnu, čo umožňuje prenos na veľké vzdialenosti.
Laserové vrcholy a údolia sú konzistentné
Vysoko koherentné svetlo, ktoré sa môže prenášať na veľké vzdialenosti bez šírenia, má tú výhodu, že sa dá zhromaždiť do malých bodov cez šošovku a môže sa použiť ako svetlo s vysokou hustotou prenášaním svetla generovaného inde.
4. Hustota energie
Lasery majú vynikajúcu monochromatickosť, smerovosť a koherenciu a môžu sa agregovať do veľmi malých bodov, aby vytvorili svetlo s vysokou hustotou energie.Lasery je možné zmenšiť až k hranici prirodzeného svetla, ktoré prirodzené svetlo nedosiahne.(Obtokový limit: Vzťahuje sa na fyzickú neschopnosť sústrediť svetlo na niečo menšie, ako je vlnová dĺžka svetla.)
Zmenšením lasera na menšiu veľkosť možno intenzitu svetla (hustotu výkonu) zvýšiť až do bodu, kedy ho možno použiť na rezanie kovu.
Laser
✷ Princíp laserovej oscilácie
1. Princíp generovania lasera
Na výrobu laserového svetla sú potrebné atómy alebo molekuly nazývané laserové médiá.Laserové médium je externe nabudené (excitované), takže atóm sa zmení z nízkoenergetického základného stavu do vysokoenergetického excitovaného stavu.
Excitovaný stav je stav, v ktorom sa elektróny v atóme pohybujú z vnútorného obalu do vonkajšieho.
Po premene atómu do excitovaného stavu sa po určitom čase vráti do základného stavu (čas, ktorý trvá návrat z excitovaného stavu do základného stavu, sa nazýva životnosť fluorescencie).V tomto čase je prijatá energia vyžarovaná vo forme svetla, aby sa vrátila do základného stavu (spontánne žiarenie).
Toto vyžarované svetlo má špecifickú vlnovú dĺžku.Lasery sa generujú transformáciou atómov do excitovaného stavu a následnou extrakciou výsledného svetla na jeho využitie.
2. Princíp zosilneného lasera
Atómy, ktoré boli na určitý čas prevedené do excitovaného stavu, budú vďaka spontánnemu vyžarovaniu vyžarovať svetlo a vrátia sa do základného stavu.
Čím silnejšie je však excitačné svetlo, tým viac sa zvýši počet atómov v excitovanom stave a zvýši sa aj spontánne vyžarovanie svetla, výsledkom čoho je fenomén excitovaného žiarenia.
Stimulované žiarenie je jav, pri ktorom po dopade svetla spontánneho alebo stimulovaného žiarenia na excitovaný atóm toto svetlo dodáva excitovanému atómu energiu, aby svetlo malo zodpovedajúcu intenzitu.Po excitovanom žiarení sa excitovaný atóm vráti do svojho základného stavu.Práve toto stimulované žiarenie sa využíva na zosilnenie laserov a čím väčší je počet atómov v excitovanom stave, tým viac stimulovaného žiarenia sa kontinuálne generuje, čo umožňuje rýchle zosilnenie svetla a jeho extrakciu ako laserové svetlo.
✷ Konštrukcia lasera
Priemyselné lasery sú široko kategorizované do 4 typov.
1. Polovodičový laser: Laser, ktorý využíva ako médium polovodič so štruktúrou aktívnej vrstvy (vrstva vyžarujúca svetlo).
2. Plynové lasery: CO2 lasery využívajúce ako médium plyn CO2 sú široko používané.
3. Pevné lasery: Vo všeobecnosti lasery YAG a lasery YVO4 s kryštalickým laserovým médiom YAG a YVO4.
4. Vláknový laser: ako médium sa používa optické vlákno.
✷ O charakteristikách impulzov a účinkoch na obrobky
1. Rozdiely medzi YVO4 a vláknovým laserom
Hlavné rozdiely medzi lasermi YVO4 a vláknovými lasermi sú špičkový výkon a šírka impulzu.Špičkový výkon predstavuje intenzitu svetla a šírka impulzu predstavuje trvanie svetla.yVO4 má vlastnosť ľahkého generovania vysokých špičiek a krátkych impulzov svetla a vlákno má vlastnosť ľahkého vytvárania nízkych špičiek a dlhých impulzov svetla.Keď laser ožaruje materiál, výsledok spracovania sa môže značne líšiť v závislosti od rozdielu v impulzoch.
2. Vplyv na materiály
Impulzy lasera YVO4 krátkodobo ožarujú materiál svetlom s vysokou intenzitou, takže sa svetlejšie oblasti povrchovej vrstvy rýchlo zahrejú a následne okamžite ochladia.Ožiarená časť sa vo vriacom stave ochladí do speneného stavu a odparí sa, čím sa vytvorí plytší odtlačok.Ožarovanie končí skôr, ako sa teplo prenesie, takže je malý tepelný dopad na okolitú oblasť.
Pulzy vláknového lasera na druhej strane vyžarujú svetlo s nízkou intenzitou po dlhú dobu.Teplota materiálu pomaly stúpa a zostáva dlho tekutá alebo odparovaná.Vláknový laser je preto vhodný na čierne gravírovanie tam, kde sa množstvo gravírovania zväčší, alebo kde je kov vystavený veľkému množstvu tepla a oxiduje a je potrebné ho černiť.
Čas odoslania: 26. októbra 2023