✷ Лазер
Его полное название — «Усиление света путем стимулированного излучения».Буквально это означает «усиление светового излучения».Это искусственный источник света с характеристиками, отличными от естественного света, который может распространяться на большие расстояния по прямой линии и собираться на небольшой площади.
✷ Разница между лазером и естественным светом
1. Монохромность
Естественный свет охватывает широкий диапазон длин волн от ультрафиолета до инфракрасного.Его длины волн различаются.
Естественный свет
Лазерный свет представляет собой свет с одной длиной волны, свойство, называемое монохроматичностью.Преимущество монохроматичности в том, что она увеличивает гибкость оптической конструкции.
Лазер
Показатель преломления света меняется в зависимости от длины волны.
Когда естественный свет проходит через линзу, происходит диффузия из-за различных типов длин волн, содержащихся в ней.Это явление называется хроматической аберрацией.
Лазерный свет, с другой стороны, представляет собой свет с одной длиной волны, который преломляется только в одном направлении.
Например, в то время как объектив камеры должен иметь конструкцию, которая корректирует искажения, вызванные цветом, лазерам необходимо учитывать только эту длину волны, чтобы луч мог передаваться на большие расстояния, что позволяет создать точную конструкцию, концентрирующую свет. в небольшом месте.
2. Направленность
Направленность — это степень, в которой звук или свет с меньшей вероятностью будут рассеиваться при прохождении через пространство;более высокая направленность указывает на меньшую диффузию.
Естественный свет: Он состоит из света, рассеянного в различных направлениях, и для улучшения направленности необходима сложная оптическая система для отвода света за пределы прямого направления.
Лазер:Это узконаправленный свет, и легче спроектировать оптику, позволяющую лазеру двигаться по прямой линии, не растекаясь, что позволяет передавать его на большие расстояния и так далее.
3. Согласованность
Когерентность указывает на степень, в которой свет имеет тенденцию мешать друг другу.Если рассматривать свет как волны, то чем ближе полосы, тем выше когерентность.Например, различные волны на поверхности воды могут усиливать или подавлять друг друга при столкновении друг с другом, и точно так же, как и в этом явлении, чем более случайны волны, тем слабее степень интерференции.
Естественный свет
Фаза, длина волны и направление лазера одинаковы, и можно поддерживать более сильную волну, что обеспечивает передачу на большие расстояния.
Лазерные пики и впадины совпадают
Высококогерентный свет, который может передаваться на большие расстояния без распространения, имеет то преимущество, что его можно собирать в небольшие пятна с помощью линзы и использовать в качестве света высокой плотности, передавая свет, генерируемый в другом месте.
4. Плотность энергии
Лазеры обладают превосходной монохроматичностью, направленностью и когерентностью и могут объединяться в очень маленькие пятна для формирования света с высокой плотностью энергии.Лазеры могут быть уменьшены почти до предела естественного света, которого невозможно достичь с помощью естественного света.(Предел обхода: это относится к физической неспособности сфокусировать свет во что-то меньшее, чем длина волны света.)
Уменьшив размер лазера, интенсивность света (плотность мощности) можно увеличить до такой степени, что его можно будет использовать для резки металла.
Лазер
✷ Принцип лазерной генерации
1. Принцип генерации лазера
Для производства лазерного света необходимы атомы или молекулы, называемые лазерными средами.Лазерная среда подается извне (возбуждается), так что атом переходит из основного состояния с низкой энергией в возбужденное состояние с высокой энергией.
Возбужденное состояние — это состояние, в котором электроны внутри атома перемещаются из внутренней оболочки во внешнюю.
После перехода атома в возбужденное состояние он через некоторое время возвращается в основное состояние (время, необходимое для возврата из возбужденного состояния в основное состояние, называется временем жизни флуоресценции).В это время полученная энергия излучается в виде света, чтобы вернуться в основное состояние (спонтанное излучение).
Этот излучаемый свет имеет определенную длину волны.Лазеры генерируются путем преобразования атомов в возбужденное состояние и последующего извлечения полученного света для его использования.
2. Принцип усиленного лазера
Атомы, перешедшие в возбужденное состояние в течение определенного периода времени, будут излучать свет за счет спонтанного излучения и возвращаться в основное состояние.
Однако чем сильнее возбуждающий свет, тем больше будет увеличиваться число атомов в возбужденном состоянии, а также будет увеличиваться спонтанное излучение света, что приводит к явлению возбужденного излучения.
Вынужденное излучение - это явление, при котором после падения света спонтанного или вынужденного излучения на возбужденный атом этот свет снабжает возбужденный атом энергией, чтобы сделать свет соответствующей интенсивности.После возбужденного излучения возбужденный атом возвращается в основное состояние.Именно это стимулированное излучение используется для усиления лазеров, и чем больше число атомов в возбужденном состоянии, тем больше стимулированного излучения генерируется непрерывно, что позволяет быстро усиливать свет и извлекать его в виде лазерного света.
✷ Конструкция лазера
Промышленные лазеры условно делятся на 4 типа.
1. Полупроводниковый лазер: лазер, в котором в качестве среды используется полупроводник со структурой активного слоя (светоизлучающего слоя).
2. Газовые лазеры. Широко используются CO2-лазеры, в которых в качестве среды используется газ CO2.
3. Твердотельные лазеры: Обычно это лазеры YAG и лазеры YVO4 с кристаллическими лазерными средами YAG и YVO4.
4. Волоконный лазер: в качестве среды используется оптическое волокно.
✷ Об импульсных характеристиках и воздействии на детали
1. Различия между YVO4 и волоконным лазером
Основными различиями между лазерами YVO4 и волоконными лазерами являются пиковая мощность и ширина импульса.Пиковая мощность представляет интенсивность света, а ширина импульса представляет продолжительность света.yVO4 имеет свойство легко генерировать высокие пики и короткие импульсы света, а волокно имеет свойство легко генерировать низкие пики и длинные импульсы света.При облучении материала лазером результат обработки может сильно различаться в зависимости от разницы импульсов.
2. Воздействие на материалы
Импульсы лазера YVO4 облучают материал светом высокой интенсивности в течение короткого периода времени, поэтому более легкие участки поверхностного слоя быстро нагреваются, а затем сразу же охлаждаются.Облученная часть в кипящем состоянии охлаждается до пенистого состояния и испаряется с образованием более мелкого отпечатка.Облучение заканчивается до передачи тепла, поэтому тепловое воздействие на окружающую среду незначительно.
С другой стороны, импульсы волоконного лазера излучают свет низкой интенсивности в течение длительных периодов времени.Температура материала повышается медленно и длительное время остается жидким или испаренным.Поэтому волоконный лазер подходит для черной гравировки там, где объем гравировки становится большим или где металл подвергается большому количеству тепла, окисляется и его необходимо чернить.
Время публикации: 26 октября 2023 г.