✷ Laser
Numele său complet este Amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiații.Aceasta înseamnă literal „amplificarea radiației excitate de lumină”.Este o sursă de lumină artificială cu caracteristici diferite față de lumina naturală, care se poate răspândi pe o distanță lungă în linie dreaptă și poate fi adunată într-o zonă mică.
✷ Diferența dintre laser și lumină naturală
1. Monocromaticitate
Lumina naturală cuprinde o gamă largă de lungimi de undă, de la ultraviolet la infraroșu.Lungimile sale de undă variază.
Lumina naturala
Lumina laser este o singură lungime de undă a luminii, o proprietate numită monocromaticitate.Avantajul monocromaticității este că crește flexibilitatea designului optic.
Laser
Indicele de refracție al luminii variază în funcție de lungimea de undă.
Când lumina naturală trece printr-o lentilă, difuzia are loc datorită diferitelor tipuri de lungimi de undă conținute în interior.Acest fenomen se numește aberație cromatică.
Lumina laser, pe de altă parte, este o singură lungime de undă a luminii care refractă doar în aceeași direcție.
De exemplu, în timp ce obiectivul unei camere trebuie să aibă un design care să corecteze distorsiunile din cauza culorii, laserele trebuie să țină cont doar de acea lungime de undă, astfel încât fasciculul să poată fi transmis pe distanțe mari, permițând un design precis care concentrează lumina într-un loc mic.
2. Directivitate
Direcționalitatea este gradul în care sunetul sau lumina este mai puțin probabil să difuzeze pe măsură ce călătorește prin spațiu;direcționalitatea mai mare indică o difuzie mai mică.
Lumina naturala: Este alcătuit din lumină difuză în diferite direcții, iar pentru a îmbunătăți direcționalitatea, este nevoie de un sistem optic complex pentru a elimina lumina în afara direcției înainte.
Laser:Este o lumină foarte direcțională și este mai ușor să proiectați optica pentru a permite laserului să călătorească în linie dreaptă fără a se răspândi, permițând transmisia pe distanțe lungi și așa mai departe.
3. Coerența
Coerența indică gradul în care lumina tinde să interfereze una cu cealaltă.Dacă lumina este considerată unde, cu cât benzile sunt mai apropiate, cu atât coerența este mai mare.De exemplu, diferitele valuri de pe suprafața apei se pot îmbunătăți sau anula reciproc atunci când se ciocnesc unele de altele și, în același mod ca acest fenomen, cu cât valurile sunt mai aleatorii, cu atât gradul de interferență este mai slab.
Lumina naturala
Faza, lungimea de undă și direcția laserului sunt aceleași, iar o undă mai puternică poate fi menținută, permițând astfel transmisia pe distanțe lungi.
Vârfurile și văile laser sunt consistente
Lumina foarte coerentă, care poate fi transmisă pe distanțe mari fără răspândire, are avantajul că poate fi adunată în puncte mici printr-o lentilă și poate fi folosită ca lumină de densitate mare prin transmiterea luminii generate în altă parte.
4. Densitatea energetică
Laserele au o monocromaticitate, directivitate și coerență excelente și pot fi agregate în puncte foarte mici pentru a forma lumină cu densitate mare de energie.Laserele pot fi reduse până aproape de limita luminii naturale, care nu poate fi atinsă de lumina naturală.(Limita de ocolire: se referă la incapacitatea fizică de a focaliza lumina în ceva mai mic decât lungimea de undă a luminii.)
Prin micșorarea laserului la o dimensiune mai mică, intensitatea luminii (densitatea puterii) poate fi mărită până la punctul în care poate fi folosit pentru a tăia metalul.
Laser
✷ Principiul Oscilației Laserului
1. Principiul generarii laserului
Pentru a produce lumină laser, sunt necesari atomi sau molecule numite medii laser.Mediul laser este energizat extern (excitat), astfel încât atomul se schimbă dintr-o stare fundamentală cu energie scăzută la o stare excitată cu energie mare.
Starea excitată este starea în care electronii dintr-un atom se deplasează din învelișul interior în cel exterior.
După ce un atom se transformă într-o stare excitată, acesta revine la starea fundamentală după o perioadă de timp (timpul necesar pentru a reveni din starea excitată la starea fundamentală se numește durata de viață a fluorescenței).În acest moment energia primită este radiată sub formă de lumină pentru a reveni la starea fundamentală (radiație spontană).
Această lumină radiată are o lungime de undă specifică.Laserele sunt generate prin transformarea atomilor într-o stare excitată și apoi extragerea luminii rezultate pentru a o utiliza.
2. Principiul laserului amplificat
Atomii care au fost transformați într-o stare excitată pentru o anumită perioadă de timp vor radia lumină din cauza radiației spontane și vor reveni la starea fundamentală.
Cu toate acestea, cu cât lumina de excitație este mai puternică, cu atât numărul de atomi în stare excitată va crește, iar radiația spontană a luminii va crește, de asemenea, rezultând fenomenul de radiație excitată.
Radiația stimulată este fenomenul în care, după lumina incidentă a radiației spontane sau stimulate către un atom excitat, acea lumină oferă atomului excitat energie pentru a face din lumină intensitatea corespunzătoare.După radiația excitată, atomul excitat revine la starea sa fundamentală.Această radiație stimulată este cea care este utilizată pentru amplificarea laserelor și, cu cât este mai mare numărul de atomi în starea excitată, cu atât mai multă radiație stimulată este generată în mod continuu, ceea ce permite luminii să fie rapid amplificată și extrasă ca lumină laser.
✷ Construcția Laserului
Laserele industriale sunt clasificate în general în 4 tipuri.
1. Laser cu semiconductor: Un laser care folosește un semiconductor cu o structură de strat activ (strat emițător de lumină) ca mediu.
2. Laserele cu gaz: laserele cu CO2 care utilizează gaz CO2 ca mediu sunt utilizate pe scară largă.
3. Lasere cu stare solidă: În general, lasere YAG și lasere YVO4, cu medii laser cristaline YAG și YVO4.
4. Laser cu fibră: folosind fibra optică ca mediu.
✷ Despre caracteristicile pulsului și efectele asupra pieselor de prelucrat
1. Diferențele dintre YVO4 și laserul cu fibră
Diferențele majore dintre laserele YVO4 și laserele cu fibră sunt puterea de vârf și lățimea impulsului.Puterea de vârf reprezintă intensitatea luminii, iar lățimea impulsului reprezintă durata luminii.yVO4 are caracteristica de a genera cu ușurință vârfuri înalte și impulsuri scurte de lumină, iar fibra are caracteristica de a genera ușor vârfuri scăzute și impulsuri lungi de lumină.Când laserul iradiază materialul, rezultatul procesării poate varia foarte mult în funcție de diferența de impulsuri.
2. Impactul asupra materialelor
Impulsurile laserului YVO4 iradiază materialul cu lumină de mare intensitate pentru o perioadă scurtă de timp, astfel încât zonele mai ușoare ale stratului de suprafață se încălzesc rapid și apoi se răcesc imediat.Porțiunea iradiată este răcită până la o stare de spumare în stare de fierbere și se evaporă pentru a forma o amprentă mai mică.Iradierea se termină înainte ca căldura să fie transferată, astfel încât există puțin impact termic asupra zonei înconjurătoare.
Pe de altă parte, impulsurile laserului cu fibră iradiază lumină de intensitate scăzută pentru perioade lungi de timp.Temperatura materialului crește încet și rămâne lichidă sau evaporată mult timp.Prin urmare, laserul cu fibră este potrivit pentru gravarea neagră în cazul în care cantitatea de gravură devine mare sau unde metalul este supus unei cantități mari de căldură și se oxidează și trebuie să fie înnegrit.
Ora postării: Oct-26-2023