✷ Λέιζερ
Το πλήρες όνομά του είναι Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.Αυτό σημαίνει κυριολεκτικά «ενίσχυση της διεγερμένης από το φως ακτινοβολίας».Είναι μια τεχνητή πηγή φωτός με διαφορετικά χαρακτηριστικά από το φυσικό φως, που μπορεί να εξαπλωθεί σε μεγάλη απόσταση σε ευθεία γραμμή και να συγκεντρωθεί σε μια μικρή περιοχή.
✷ Διαφορά μεταξύ λέιζερ και φυσικού φωτός
1. Μονοχρωματικότητα
Το φυσικό φως περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος από το υπεριώδες έως το υπέρυθρο.Τα μήκη κύματός του ποικίλλουν.
Φυσικό φως
Το φως λέιζερ είναι ένα μόνο μήκος κύματος φωτός, μια ιδιότητα που ονομάζεται μονοχρωματικότητα.Το πλεονέκτημα της μονοχρωματικότητας είναι ότι αυξάνει την ευελιξία του οπτικού σχεδιασμού.
Λέιζερ
Ο δείκτης διάθλασης του φωτός ποικίλλει ανάλογα με το μήκος κύματος.
Όταν το φυσικό φως περνά μέσα από έναν φακό, η διάχυση συμβαίνει λόγω των διαφορετικών τύπων μηκών κύματος που περιέχονται μέσα.Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται χρωματική εκτροπή.
Το φως λέιζερ, από την άλλη πλευρά, είναι ένα μόνο μήκος κύματος φωτός που διαθλάται μόνο προς την ίδια κατεύθυνση.
Για παράδειγμα, ενώ ο φακός μιας κάμερας πρέπει να έχει σχέδιο που να διορθώνει την παραμόρφωση λόγω χρώματος, τα λέιζερ πρέπει να λαμβάνουν υπόψη μόνο αυτό το μήκος κύματος, έτσι ώστε η δέσμη να μπορεί να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις, επιτρέποντας ακριβή σχεδίαση που συγκεντρώνει το φως σε ένα μικρό σημείο.
2. Κατευθυντικότητα
Κατευθυντικότητα είναι ο βαθμός στον οποίο ο ήχος ή το φως είναι λιγότερο πιθανό να διαχέονται καθώς ταξιδεύουν στο διάστημα.υψηλότερη κατευθυντικότητα υποδηλώνει μικρότερη διάχυση.
Φυσικό φως: Αποτελείται από φως που διαχέεται σε διάφορες κατευθύνσεις και για να βελτιωθεί η κατευθυντικότητα, απαιτείται ένα πολύπλοκο οπτικό σύστημα για την αφαίρεση του φωτός έξω από την προς τα εμπρός κατεύθυνση.
Λέιζερ:Είναι ένα φως υψηλής κατεύθυνσης και είναι ευκολότερο να σχεδιάσει κανείς οπτικά ώστε να επιτρέπει στο λέιζερ να ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή χωρίς να εξαπλώνεται, επιτρέποντας τη μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις και ούτω καθεξής.
3. Συνοχή
Η συνοχή δείχνει το βαθμό στον οποίο το φως τείνει να παρεμβαίνει μεταξύ τους.Εάν το φως θεωρηθεί ως κύματα, όσο πιο κοντά είναι οι ζώνες τόσο μεγαλύτερη είναι η συνοχή.Για παράδειγμα, διαφορετικά κύματα στην επιφάνεια του νερού μπορεί να ενισχύσουν ή να ακυρώσουν το ένα το άλλο όταν συγκρούονται μεταξύ τους, και με τον ίδιο τρόπο όπως αυτό το φαινόμενο, όσο πιο τυχαία είναι τα κύματα τόσο πιο αδύναμος είναι ο βαθμός παρεμβολής.
Φυσικό φως
Η φάση, το μήκος κύματος και η κατεύθυνση του λέιζερ είναι τα ίδια και μπορεί να διατηρηθεί ένα ισχυρότερο κύμα, επιτρέποντας έτσι τη μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις.
Οι κορυφές και οι κοιλάδες λέιζερ είναι συνεπείς
Το εξαιρετικά συνεκτικό φως, το οποίο μπορεί να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις χωρίς να εξαπλωθεί, έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να συγκεντρωθεί σε μικρά σημεία μέσω ενός φακού και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φως υψηλής πυκνότητας μεταδίδοντας το φως που παράγεται αλλού.
4. Ενεργειακή πυκνότητα
Τα λέιζερ έχουν εξαιρετική μονοχρωματικότητα, κατευθυντικότητα και συνοχή και μπορούν να συγκεντρωθούν σε πολύ μικρά σημεία για να σχηματίσουν φως υψηλής ενεργειακής πυκνότητας.Τα λέιζερ μπορούν να μειωθούν κοντά στο όριο φυσικού φωτός που δεν μπορεί να προσεγγιστεί με φυσικό φως.(Όριο παράκαμψης: Αναφέρεται στη φυσική αδυναμία εστίασης του φωτός σε κάτι μικρότερο από το μήκος κύματος του φωτός.)
Με τη συρρίκνωση του λέιζερ σε μικρότερο μέγεθος, η ένταση του φωτός (πυκνότητα ισχύος) μπορεί να αυξηθεί σε σημείο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κοπή μετάλλου.
Λέιζερ
✷ Αρχή της ταλάντωσης λέιζερ
1. Αρχή δημιουργίας λέιζερ
Για την παραγωγή φωτός λέιζερ, χρειάζονται άτομα ή μόρια που ονομάζονται μέσα λέιζερ.Το μέσο λέιζερ ενεργοποιείται εξωτερικά (διεγερμένο) έτσι ώστε το άτομο να αλλάζει από θεμελιώδη κατάσταση χαμηλής ενέργειας σε διεγερμένη κατάσταση υψηλής ενέργειας.
Η διεγερμένη κατάσταση είναι η κατάσταση στην οποία τα ηλεκτρόνια μέσα σε ένα άτομο μετακινούνται από το εσωτερικό στο εξωτερικό κέλυφος.
Αφού ένα άτομο μετατραπεί σε διεγερμένη κατάσταση, επιστρέφει στη θεμελιώδη κατάσταση μετά από ένα χρονικό διάστημα (ο χρόνος που χρειάζεται για να επιστρέψει από τη διεγερμένη κατάσταση στη θεμελιώδη κατάσταση ονομάζεται διάρκεια ζωής φθορισμού).Αυτή τη στιγμή η λαμβανόμενη ενέργεια ακτινοβολείται με τη μορφή φωτός για να επιστρέψει στη θεμελιώδη κατάσταση (αυθόρμητη ακτινοβολία).
Αυτό το ακτινοβολούμενο φως έχει συγκεκριμένο μήκος κύματος.Τα λέιζερ παράγονται μετατρέποντας τα άτομα σε διεγερμένη κατάσταση και στη συνέχεια εξάγοντας το προκύπτον φως για να το χρησιμοποιήσουν.
2. Αρχή Ενισχυμένου Λέιζερ
Τα άτομα που έχουν μετατραπεί σε διεγερμένη κατάσταση για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα θα ακτινοβολούν φως λόγω της αυθόρμητης ακτινοβολίας και θα επιστρέψουν στη βασική κατάσταση.
Ωστόσο, όσο ισχυρότερο είναι το φως διέγερσης, τόσο περισσότερο θα αυξάνεται ο αριθμός των ατόμων στη διεγερμένη κατάσταση και θα αυξάνεται επίσης η αυθόρμητη ακτινοβολία του φωτός, με αποτέλεσμα το φαινόμενο της διεγερμένης ακτινοβολίας.
Διεγερμένη ακτινοβολία είναι το φαινόμενο κατά το οποίο, μετά το προσπίπτον φως της αυθόρμητης ή διεγερμένης ακτινοβολίας σε ένα διεγερμένο άτομο, το φως αυτό παρέχει στο διεγερμένο άτομο ενέργεια για να κάνει το φως την αντίστοιχη ένταση.Μετά από διεγερμένη ακτινοβολία, το διεγερμένο άτομο επιστρέφει στη βασική του κατάσταση.Είναι αυτή η διεγερμένη ακτινοβολία που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση των λέιζερ και όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των ατόμων σε διεγερμένη κατάσταση, τόσο περισσότερη διεγερμένη ακτινοβολία παράγεται συνεχώς, η οποία επιτρέπει στο φως να ενισχύεται γρήγορα και να εξάγεται ως φως λέιζερ.
✷ Κατασκευή του Laser
Τα βιομηχανικά λέιζερ κατηγοριοποιούνται ευρέως σε 4 τύπους.
1. Λέιζερ ημιαγωγών: Λέιζερ που χρησιμοποιεί ως μέσο έναν ημιαγωγό με δομή ενεργού στρώματος (στρώμα εκπομπής φωτός).
2. Λέιζερ αερίου: Τα λέιζερ CO2 που χρησιμοποιούν αέριο CO2 ως μέσο χρησιμοποιούνται ευρέως.
3. Λέιζερ στερεάς κατάστασης: Γενικά λέιζερ YAG και λέιζερ YVO4, με κρυσταλλικά μέσα λέιζερ YAG και YVO4.
4. Λέιζερ ινών: χρησιμοποιώντας οπτική ίνα ως μέσο.
✷ Σχετικά με τα χαρακτηριστικά παλμού και τις επιδράσεις στα τεμάχια εργασίας
1. Διαφορές μεταξύ YVO4 και laser ινών
Οι κύριες διαφορές μεταξύ των λέιζερ YVO4 και των λέιζερ ινών είναι η μέγιστη ισχύς και το πλάτος παλμού.Η μέγιστη ισχύς αντιπροσωπεύει την ένταση του φωτός και το πλάτος του παλμού αντιπροσωπεύει τη διάρκεια του φωτός.Το yVO4 έχει το χαρακτηριστικό της εύκολης δημιουργίας υψηλών κορυφών και σύντομων παλμών φωτός, και η ίνα έχει το χαρακτηριστικό ότι παράγει εύκολα χαμηλές κορυφές και μεγάλους παλμούς φωτός.Όταν το λέιζερ ακτινοβολεί το υλικό, το αποτέλεσμα επεξεργασίας μπορεί να ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τη διαφορά στους παλμούς.
2. Επιπτώσεις στα υλικά
Οι παλμοί του λέιζερ YVO4 ακτινοβολούν το υλικό με φως υψηλής έντασης για σύντομο χρονικό διάστημα, έτσι ώστε οι ελαφρύτερες περιοχές του επιφανειακού στρώματος να θερμαίνονται γρήγορα και στη συνέχεια να κρυώνουν αμέσως.Το ακτινοβολημένο τμήμα ψύχεται σε κατάσταση αφρισμού σε κατάσταση βρασμού και εξατμίζεται για να σχηματίσει ένα πιο ρηχό αποτύπωμα.Η ακτινοβολία τελειώνει πριν μεταφερθεί η θερμότητα, επομένως υπάρχει μικρή θερμική επίδραση στη γύρω περιοχή.
Οι παλμοί του λέιζερ ινών, από την άλλη πλευρά, ακτινοβολούν φως χαμηλής έντασης για μεγάλα χρονικά διαστήματα.Η θερμοκρασία του υλικού ανεβαίνει αργά και παραμένει υγρό ή εξατμισμένο για μεγάλο χρονικό διάστημα.Επομένως, το λέιζερ ινών είναι κατάλληλο για μαύρη χάραξη όπου η ποσότητα της χάραξης γίνεται μεγάλη ή όπου το μέταλλο υποβάλλεται σε μεγάλη ποσότητα θερμότητας και οξειδώνεται και χρειάζεται μαύρισμα.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-26-2023