✷ Лазер
Його повна назва — підсилення світла шляхом вимушеного випромінювання випромінювання.Дослівно це означає «посилення випромінювання, що збуджується світлом».Це штучне джерело світла з відмінними характеристиками від природного світла, яке може поширюватися на велику відстань по прямій лінії та може бути зібрано на невеликій площі.
✷ Різниця між лазером і природним світлом
1. Монохроматичність
Природне світло охоплює широкий діапазон довжин хвиль від ультрафіолетового до інфрачервоного.Його довжини хвиль різняться.
Природне світло
Лазерне світло — це світло з однією довжиною хвилі, ця властивість називається монохроматичністю.Перевага монохроматичності полягає в тому, що вона збільшує гнучкість оптичного дизайну.
Лазерна
Показник заломлення світла змінюється в залежності від довжини хвилі.
Коли природне світло проходить через лінзу, відбувається дифузія через різні типи довжин хвиль, що містяться всередині.Це явище називається хроматичною аберацією.
З іншого боку, лазерне світло — це світло з однією довжиною хвилі, яке заломлюється лише в одному напрямку.
Наприклад, у той час як об’єктив камери повинен мати конструкцію, яка коригує спотворення через колір, лазери повинні враховувати лише цю довжину хвилі, щоб промінь міг передаватись на великі відстані, забезпечуючи точну конструкцію, яка концентрує світло в невеликому місці.
2. Спрямованість
Спрямованість — це ступінь меншої ймовірності розсіювання звуку або світла під час його проходження в просторі;вища спрямованість вказує на меншу дифузію.
Природне світло: Він складається зі світла, розсіяного в різних напрямках, і для покращення спрямованості потрібна складна оптична система, яка видаляє світло за межі прямого напрямку.
Лазер:Це високоспрямоване світло, і легше розробити оптику, щоб дозволити лазеру рухатися по прямій лінії без розповсюдження, що забезпечує передачу на великі відстані тощо.
3. Зв'язність
Когерентність показує ступінь, до якої світло має тенденцію заважати один одному.Якщо світло розглядати як хвилі, то чим ближче смуги, тим вище когерентність.Наприклад, різні хвилі на поверхні води можуть підсилювати або гасити одна одну, коли вони стикаються одна з одною, і подібно до цього явища, чим більш випадкові хвилі, тим слабший ступінь інтерференції.
Природне світло
Фаза, довжина хвилі та напрямок лазера однакові, і можна підтримувати сильнішу хвилю, що забезпечує передачу на великі відстані.
Лазерні піки та спади узгоджуються
Висококогерентне світло, яке може передаватися на великі відстані без розповсюдження, має перевагу в тому, що його можна зібрати в невеликі плями за допомогою лінзи та використовувати як світло високої щільності, пропускаючи світло, створене в іншому місці.
4. Щільність енергії
Лазери мають відмінну монохроматичність, спрямованість і когерентність, і їх можна об’єднувати в дуже маленькі точки для формування світла високої щільності енергії.Лазери можна зменшити майже до межі природного освітлення, яка не може бути досягнута природним світлом.(Обмеження обходу: це означає фізичну нездатність сфокусувати світло на щось менше, ніж довжина хвилі світла.)
Зменшивши лазер до меншого розміру, інтенсивність світла (щільність потужності) можна збільшити до точки, коли його можна буде використовувати для прорізання металу.
Лазерна
✷ Принцип лазерних коливань
1. Принцип лазерної генерації
Для виробництва лазерного світла потрібні атоми або молекули, які називаються лазерними середовищами.Лазерне середовище піддається зовнішньому напрузі (збудженню), так що атом переходить з низькоенергетичного основного стану в високоенергетичний збуджений стан.
Збуджений стан — це стан, у якому електрони всередині атома переміщуються від внутрішньої до зовнішньої оболонки.
Після того, як атом переходить у збуджений стан, він повертається в основний стан через деякий період часу (час, необхідний для повернення зі збудженого стану в основний стан, називається часом життя флуоресценції).У цей час отримана енергія випромінюється у вигляді світла для повернення в основний стан (спонтанне випромінювання).
Це випромінюване світло має певну довжину хвилі.Лазери генеруються шляхом переведення атомів у збуджений стан, а потім вилучення отриманого світла для його використання.
2. Принцип роботи посиленого лазера
Атоми, переведені протягом певного часу в збуджений стан, будуть випромінювати світло за рахунок спонтанного випромінювання і повертатися в основний стан.
Однак, чим сильніше світло збудження, тим більше буде збільшуватися кількість атомів у збудженому стані, і спонтанне випромінювання світла також збільшуватиметься, що призведе до явища збудженого випромінювання.
Стимульоване випромінювання — це явище, при якому після падіння світла спонтанного або стимульованого випромінювання на збуджений атом це світло забезпечує збуджений атом енергією, щоб зробити світло відповідної інтенсивності.Після збудженого випромінювання збуджений атом повертається в основний стан.Саме це стимульоване випромінювання використовується для посилення лазерів, і чим більше число атомів у збудженому стані, тим більше стимульованого випромінювання постійно генерується, що дозволяє швидко посилювати світло та вилучати його як лазерне світло.
✷ Конструкція лазера
Промислові лазери загалом поділяють на 4 типи.
1. Напівпровідниковий лазер: лазер, який використовує напівпровідник зі структурою активного шару (світловіпромінюючого шару) як середовище.
2. Газові лазери: CO2-лазери, що використовують газ CO2 як середовище, широко використовуються.
3. Твердотільні лазери: зазвичай це лазери YAG і лазери YVO4 з кристалічним лазерним середовищем YAG і YVO4.
4. Волоконний лазер: використання оптичного волокна як середовища.
✷ Про характеристики імпульсу та вплив на деталі
1. Відмінності між YVO4 і волоконним лазером
Основними відмінностями між лазерами YVO4 і волоконними лазерами є пікова потужність і ширина імпульсу.Пікова потужність являє собою інтенсивність світла, а ширина імпульсу являє собою тривалість світла.yVO4 має властивість легко генерувати високі піки та короткі імпульси світла, а волокно має характеристику легко генерувати низькі піки та довгі імпульси світла.Коли лазер опромінює матеріал, результат обробки може сильно відрізнятися залежно від різниці в імпульсах.
2. Вплив на матеріали
Імпульси лазера YVO4 опромінюють матеріал світлом високої інтенсивності протягом короткого періоду часу, так що більш світлі ділянки поверхневого шару швидко нагріваються, а потім негайно охолоджуються.Опромінена частина охолоджується до стану спінювання в стані кипіння та випаровується, утворюючи дрібніший відбиток.Опромінення закінчується до того, як тепло передається, тому термічний вплив на навколишнє середовище є незначним.
З іншого боку, імпульси волоконного лазера випромінюють світло низької інтенсивності протягом тривалого часу.Температура матеріалу підвищується повільно і залишається рідким або випаровується протягом тривалого часу.Таким чином, волоконний лазер підходить для чорного гравіювання, коли кількість гравірування стає великою, або коли метал піддається великій кількості тепла та окислюється, і його потрібно чорнити.
Час публікації: 26 жовтня 2023 р