✷ Laser
Jeho celý název je Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.To doslova znamená "zesílení světlem vybuzeného záření".Jedná se o umělý zdroj světla s odlišnými vlastnostmi než přirozené světlo, které se může šířit do velké vzdálenosti v přímé linii a může být shromážděno na malé ploše.
✷ Rozdíl mezi laserem a přirozeným světlem
1. Monochromatičnost
Přirozené světlo zahrnuje širokou škálu vlnových délek od ultrafialového po infračervené.Jeho vlnové délky se liší.
Přirozené světlo
Laserové světlo je jediná vlnová délka světla, vlastnost zvaná monochromatičnost.Výhodou monochromatičnosti je, že zvyšuje flexibilitu optického designu.
Laser
Index lomu světla se mění v závislosti na vlnové délce.
Když přirozené světlo prochází čočkou, dochází k difúzi v důsledku různých typů vlnových délek obsažených uvnitř.Tento jev se nazývá chromatická aberace.
Na druhé straně laserové světlo je jediná vlnová délka světla, která se láme pouze ve stejném směru.
Například, zatímco čočka fotoaparátu musí mít design, který koriguje zkreslení způsobené barvou, lasery musí vzít v úvahu pouze tuto vlnovou délku, takže paprsek může být přenášen na velké vzdálenosti, což umožňuje přesný design, který koncentruje světlo. na malém místě.
2. Směrovost
Směrovost je míra, do jaké se zvuk nebo světlo méně pravděpodobně rozptýlí, když se pohybuje prostorem;vyšší směrovost indikuje menší difúzi.
Přirozené světlo: Skládá se ze světla rozptýleného v různých směrech a pro zlepšení směrovosti je potřeba složitý optický systém k odstranění světla mimo dopředný směr.
Laser:Je to vysoce směrové světlo a je snazší navrhnout optiku, která umožní laseru pohybovat se v přímé linii bez šíření, což umožňuje přenos na dlouhé vzdálenosti a tak dále.
3. Soudržnost
Koherence označuje míru, do jaké má světlo tendenci se vzájemně rušit.Pokud je světlo považováno za vlny, čím blíže jsou pásy, tím vyšší je koherence.Například různé vlny na vodní hladině se mohou navzájem zesílit nebo rušit, když se navzájem srazí, a stejně jako tento jev platí, že čím náhodnější jsou vlny, tím slabší je stupeň interference.
Přirozené světlo
Fáze, vlnová délka a směr laseru jsou stejné a lze udržet silnější vlnu, což umožňuje přenos na velkou vzdálenost.
Špičky a prohlubně laseru jsou konzistentní
Vysoce koherentní světlo, které může být přenášeno na velké vzdálenosti bez šíření, má tu výhodu, že může být shromážděno do malých bodů přes čočku a může být použito jako světlo s vysokou hustotou tím, že přenáší světlo generované jinam.
4. Hustota energie
Lasery mají vynikající monochromatičnost, směrovost a koherenci a mohou být agregovány do velmi malých bodů za vzniku světla s vysokou hustotou energie.Lasery lze zmenšit až k hranici přirozeného světla, které přirozené světlo nemůže dosáhnout.(Bypass limit: Vztahuje se k fyzické neschopnosti soustředit světlo na něco menšího, než je vlnová délka světla.)
Zmenšením laseru na menší velikost lze intenzitu světla (hustotu výkonu) zvýšit až do bodu, kdy jej lze použít k řezání kovu.
Laser
✷ Princip laserové oscilace
1. Princip generování laseru
K produkci laserového světla jsou potřeba atomy nebo molekuly zvané laserová média.Laserové médium je externě energizováno (buzeno), takže atom přechází z nízkoenergetického základního stavu do vysokoenergetického excitovaného stavu.
Excitovaný stav je stav, ve kterém se elektrony v atomu pohybují z vnitřního do vnějšího obalu.
Poté, co se atom transformuje do excitovaného stavu, vrátí se po určité době do základního stavu (doba, kterou trvá návrat z excitovaného stavu do základního stavu, se nazývá životnost fluorescence).V této době je přijatá energie vyzařována ve formě světla, aby se vrátila do základního stavu (spontánní záření).
Toto vyzařované světlo má specifickou vlnovou délku.Lasery jsou generovány transformací atomů do excitovaného stavu a následnou extrakcí výsledného světla k jeho využití.
2. Princip zesíleného laseru
Atomy, které byly po určitou dobu přeměněny do excitovaného stavu, budou díky spontánnímu záření vyzařovat světlo a vrátí se do základního stavu.
Čím silnější je však excitační světlo, tím více se zvýší počet atomů v excitovaném stavu a zvýší se i spontánní záření světla, což má za následek fenomén excitovaného záření.
Stimulované záření je jev, při kterém po dopadu světla spontánního nebo stimulovaného záření na excitovaný atom toto světlo dodává excitovanému atomu energii, aby světlo dosáhlo odpovídající intenzity.Po excitovaném záření se excitovaný atom vrací do svého základního stavu.Právě toto stimulované záření se využívá pro zesílení laserů a čím větší je počet atomů v excitovaném stavu, tím více stimulovaného záření je nepřetržitě generováno, což umožňuje rychle zesilovat a extrahovat světlo jako laserové světlo.
✷ Konstrukce laseru
Průmyslové lasery jsou široce rozděleny do 4 typů.
1. Polovodičový laser: Laser, který využívá jako své médium polovodič se strukturou aktivní vrstvy (vrstva vyzařující světlo).
2. Plynové lasery: CO2 lasery využívající jako médium plyn CO2 jsou široce používány.
3. Pevné lasery: Obecně lasery YAG a lasery YVO4 s krystalickými laserovými médii YAG a YVO4.
4. Vláknový laser: použití optického vlákna jako média.
✷ O pulsních charakteristikách a účincích na obrobky
1. Rozdíly mezi YVO4 a vláknovým laserem
Hlavní rozdíly mezi lasery YVO4 a vláknovými lasery jsou špičkový výkon a šířka pulzu.Špičkový výkon představuje intenzitu světla a šířka pulzu představuje dobu trvání světla.yVO4 má vlastnost snadného generování vysokých špiček a krátkých pulzů světla a vlákno má charakteristiku snadného vytváření nízkých špiček a dlouhých pulzů světla.Když laser ozařuje materiál, může se výsledek zpracování značně lišit v závislosti na rozdílu v pulzech.
2. Vliv na materiály
Pulzy laseru YVO4 krátkodobě ozařují materiál vysoce intenzivním světlem, takže světlejší oblasti povrchové vrstvy se rychle zahřejí a následně ihned ochladí.Ozářená část se ve varném stavu ochladí do pěnového stavu a odpaří se za vzniku mělčího otisku.Ozařování končí před přenosem tepla, takže je malý tepelný dopad na okolí.
Pulzy vláknového laseru naproti tomu ozařují světlo nízké intenzity po dlouhou dobu.Teplota materiálu pomalu stoupá a zůstává po dlouhou dobu kapalná nebo odpařená.Vláknový laser je proto vhodný pro černé gravírování tam, kde se velikost rytiny zvětší, nebo kde je kov vystaven velkému množství tepla a oxiduje a je třeba jej černit.
Čas odeslání: 26. října 2023