✷ Лазер
Пълното му име е усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация.Това буквално означава "усилване на светлинно възбудено лъчение".Това е изкуствен източник на светлина с различни характеристики от естествената светлина, който може да се разпространява на голямо разстояние по права линия и може да се събира в малка площ.
✷ Разлика между лазерна и естествена светлина
1. Монохроматичност
Естествената светлина обхваща широк диапазон от дължини на вълните от ултравиолетови до инфрачервени.Неговите дължини на вълните варират.
Естествена светлина
Лазерната светлина е светлина с една дължина на вълната, свойство, наречено монохроматичност.Предимството на монохроматичността е, че увеличава гъвкавостта на оптичния дизайн.
Лазер
Коефициентът на пречупване на светлината варира в зависимост от дължината на вълната.
Когато естествената светлина преминава през леща, възниква дифузия поради различните видове дължини на вълните, съдържащи се вътре.Това явление се нарича хроматична аберация.
Лазерната светлина, от друга страна, е светлина с една дължина на вълната, която се пречупва само в същата посока.
Например, докато обективът на фотоапарата трябва да има дизайн, който коригира изкривяването, дължащо се на цвета, лазерите трябва да вземат предвид само тази дължина на вълната, така че лъчът да може да се предава на дълги разстояния, позволявайки прецизен дизайн, който концентрира светлината на малко място.
2. Насоченост
Насочеността е степента, до която звукът или светлината е по-малко вероятно да се разпръснат, докато пътуват в пространството;по-високата насоченост показва по-малка дифузия.
Естествена светлина: Състои се от светлина, разпръсната в различни посоки, и за подобряване на насочеността е необходима сложна оптична система за премахване на светлината извън посоката напред.
Лазер:Това е силно насочена светлина и е по-лесно да се проектира оптика, която да позволи на лазера да се движи по права линия, без да се разпространява, позволявайки предаване на дълги разстояния и т.н.
3. Съгласуваност
Кохерентността показва степента, до която светлината е склонна да взаимодейства една с друга.Ако светлината се разглежда като вълни, колкото по-близо са лентите, толкова по-висока е кохерентността.Например, различни вълни на водната повърхност могат да се усилват или отменят една друга, когато се сблъскат една с друга и по същия начин като това явление, колкото по-случайни са вълните, толкова по-слаба е степента на интерференция.
Естествена светлина
Фазата, дължината на вълната и посоката на лазера са еднакви и може да се поддържа по-силна вълна, което позволява предаване на дълги разстояния.
Лазерните пикове и спадове са последователни
Силно кохерентната светлина, която може да се предава на дълги разстояния, без да се разпространява, има предимството, че може да се събира в малки петна чрез леща и може да се използва като светлина с висока плътност чрез предаване на светлината, генерирана другаде.
4. Енергийна плътност
Лазерите имат отлична монохроматичност, насоченост и кохерентност и могат да бъдат агрегирани в много малки петна, за да образуват светлина с висока енергийна плътност.Лазерите могат да бъдат намалени почти до границата на естествената светлина, която не може да бъде достигната от естествена светлина.(Ограничение за байпас: Отнася се до физическата неспособност да се фокусира светлината в нещо по-малко от дължината на вълната на светлината.)
Чрез свиване на лазера до по-малък размер, интензитетът на светлината (плътността на мощността) може да се увеличи до точката, в която може да се използва за рязане на метал.
Лазер
✷ Принцип на лазерната осцилация
1. Принцип на лазерно генериране
За производството на лазерна светлина са необходими атоми или молекули, наречени лазерни среди.Лазерната среда е външно енергизирана (възбудена), така че атомът преминава от нискоенергийно основно състояние към високоенергийно възбудено състояние.
Възбуденото състояние е състоянието, в което електроните в атома се движат от вътрешната към външната обвивка.
След като атомът се трансформира във възбудено състояние, той се връща в основното състояние след определен период от време (времето, необходимо за връщане от възбудено състояние в основно състояние, се нарича живот на флуоресценцията).По това време получената енергия се излъчва под формата на светлина, за да се върне в основното състояние (спонтанно излъчване).
Тази излъчена светлина има определена дължина на вълната.Лазерите се генерират чрез трансформиране на атоми във възбудено състояние и след това извличане на получената светлина, за да се използва.
2. Принцип на усиления лазер
Атомите, които са били трансформирани във възбудено състояние за определен период от време, ще излъчват светлина поради спонтанно излъчване и ще се върнат в основното състояние.
Въпреки това, колкото по-силна е възбуждащата светлина, толкова повече ще се увеличи броят на атомите във възбудено състояние и спонтанното излъчване на светлина също ще се увеличи, което ще доведе до феномена на възбудено излъчване.
Стимулираното лъчение е явлението, при което след падане на спонтанна или стимулирана светлина към възбуден атом, тази светлина осигурява на възбудения атом енергия, за да направи светлината със съответния интензитет.След възбудено излъчване възбуденият атом се връща в основното си състояние.Това е това стимулирано лъчение, което се използва за усилване на лазерите и колкото по-голям е броят на атомите във възбудено състояние, толкова повече стимулирано лъчение се генерира непрекъснато, което позволява светлината да бъде бързо усилена и извлечена като лазерна светлина.
✷ Конструкция на лазера
Индустриалните лазери са широко категоризирани в 4 вида.
1. Полупроводников лазер: Лазер, който използва полупроводник със структура на активен слой (светлоизлъчващ слой) като среда.
2. Газови лазери: CO2 лазерите, използващи CO2 газ като среда, са широко използвани.
3. Твърдотелни лазери: Обикновено YAG лазери и YVO4 лазери, с YAG и YVO4 кристална лазерна среда.
4. Фибърен лазер: използва оптично влакно като среда.
✷ Относно импулсните характеристики и ефектите върху детайлите
1. Разлики между YVO4 и фибролазер
Основните разлики между лазерите YVO4 и лазерите с влакна са пиковата мощност и ширината на импулса.Пиковата мощност представлява интензитета на светлината, а ширината на импулса представлява продължителността на светлината.yVO4 има характеристиката лесно да генерира високи пикове и къси импулси светлина, а влакното има характеристиката лесно да генерира ниски пикове и дълги импулси светлина.Когато лазерът облъчи материала, резултатът от обработката може да варира значително в зависимост от разликата в импулсите.
2. Въздействие върху материалите
Импулсите на YVO4 лазера облъчват материала със светлина с висок интензитет за кратък период от време, така че по-светлите участъци от повърхностния слой се нагряват бързо и след това веднага се охлаждат.Облъчената част се охлажда до състояние на пяна в състояние на кипене и се изпарява, за да образува по-плитък отпечатък.Облъчването приключва преди топлината да се прехвърли, така че има малко топлинно въздействие върху околната среда.
Импулсите на фибролазера, от друга страна, облъчват светлина с нисък интензитет за дълги периоди от време.Температурата на материала се повишава бавно и остава течен или изпарен за дълго време.Следователно, фибролазерът е подходящ за черно гравиране, където количеството на гравирането става голямо или където металът е подложен на голямо количество топлина и се окислява и трябва да бъде почернен.
Време на публикуване: 26 октомври 2023 г