✷ Laser
Njegovo polno ime je ojačanje svetlobe s stimulirano emisijo sevanja.To dobesedno pomeni "ojačitev svetlobno vzbujenega sevanja".Je umetni vir svetlobe z drugačnimi lastnostmi od naravne svetlobe, ki se lahko širi na veliko razdaljo v ravni črti in se lahko zbere na majhnem območju.
✷ Razlika med lasersko in naravno svetlobo
1. Monokromatičnost
Naravna svetloba obsega širok razpon valovnih dolžin od ultravijoličnega do infrardečega.Njegove valovne dolžine se razlikujejo.
Naravna svetloba
Laserska svetloba je svetloba z eno valovno dolžino, kar se imenuje monokromatičnost.Prednost monokromatičnosti je, da poveča fleksibilnost optične zasnove.
Laser
Lomni količnik svetlobe se spreminja glede na valovno dolžino.
Ko naravna svetloba prehaja skozi lečo, pride do difuzije zaradi različnih vrst valovnih dolžin, ki jih vsebuje.Ta pojav se imenuje kromatska aberacija.
Laserska svetloba pa je svetloba z eno valovno dolžino, ki se lomi le v isti smeri.
Na primer, medtem ko mora imeti leča fotoaparata obliko, ki popravlja popačenje zaradi barve, morajo laserji upoštevati le to valovno dolžino, tako da se lahko žarek prenaša na velike razdalje, kar omogoča natančno zasnovo, ki koncentrira svetlobo na majhnem mestu.
2. Usmerjenost
Usmerjenost je stopnja, do katere je manj verjetno, da se bosta zvok ali svetloba razpršila med potovanjem skozi prostor;večja usmerjenost pomeni manjšo difuzijo.
Naravna svetloba: Sestavljen je iz svetlobe, razpršene v različnih smereh, za izboljšanje usmerjenosti pa je potreben zapleten optični sistem za odstranitev svetlobe izven smeri naprej.
Laser:Je zelo usmerjena svetloba in lažje je oblikovati optiko, ki omogoča, da laser potuje v ravni črti brez širjenja, kar omogoča prenos na dolge razdalje itd.
3. Skladnost
Koherenca označuje stopnjo, do katere svetloba nagiba k medsebojnim motnjam.Če svetlobo obravnavamo kot valove, čim bližje so pasovi, večja je koherenca.Na primer, različni valovi na vodni površini se lahko okrepijo ali izničijo, ko trčijo drug ob drugega, in na enak način kot ta pojav velja, da bolj ko so valovi naključni, manjša je stopnja interference.
Naravna svetloba
Faza, valovna dolžina in smer laserja so enaki, vzdržuje se močnejši val, kar omogoča prenos na velike razdalje.
Laserski vrhovi in padci so dosledni
Visoko koherentna svetloba, ki se lahko prenaša na velike razdalje brez širjenja, ima to prednost, da jo je mogoče z lečo zbrati v majhne lise in jo je mogoče uporabiti kot svetlobo visoke gostote s prenosom svetlobe, ustvarjene drugje.
4. Gostota energije
Laserji imajo odlično monokromatičnost, usmerjenost in koherenco ter jih je mogoče združiti v zelo majhne točke, da tvorijo svetlobo z visoko energijsko gostoto.Laserje je mogoče zmanjšati skoraj do meje naravne svetlobe, ki je naravna svetloba ne more doseči.(Bypass limit: nanaša se na fizično nezmožnost fokusiranja svetlobe v nekaj, kar je manjše od valovne dolžine svetlobe.)
S pomanjšanjem laserja na manjšo velikost lahko intenzivnost svetlobe (gostoto moči) povečate do točke, ko jo lahko uporabite za rezanje kovine.
Laser
✷ Princip laserskega nihanja
1. Princip laserske generacije
Za proizvodnjo laserske svetlobe so potrebni atomi ali molekule, imenovane laserski mediji.Laserski medij je od zunaj napajan (vzbujen), tako da atom preide iz nizkoenergetskega osnovnega stanja v visokoenergijsko vzbujeno stanje.
Vzbujeno stanje je stanje, v katerem se elektroni v atomu premaknejo iz notranje v zunanjo lupino.
Ko se atom spremeni v vzbujeno stanje, se po določenem času vrne v osnovno stanje (čas, ki je potreben za vrnitev iz vzbujenega stanja v osnovno stanje, se imenuje življenjska doba fluorescence).V tem času se prejeta energija seva v obliki svetlobe, da se vrne v osnovno stanje (spontano sevanje).
Ta sevana svetloba ima določeno valovno dolžino.Laserji nastanejo s pretvorbo atomov v vzbujeno stanje in nato ekstrakcijo nastale svetlobe, da jo uporabijo.
2. Princip ojačenega laserja
Atomi, ki so bili določen čas prevedeni v vzbujeno stanje, bodo zaradi spontanega sevanja sevali svetlobo in se vrnili v osnovno stanje.
Vendar, močnejša ko je vzbujalna svetloba, bolj se bo povečalo število atomov v vzbujenem stanju, povečalo pa se bo tudi spontano sevanje svetlobe, kar bo povzročilo pojav vzbujenega sevanja.
Stimulirano sevanje je pojav, pri katerem po vpadni svetlobi spontanega ali stimuliranega sevanja na vzbujeni atom ta svetloba vzbujenemu atomu zagotovi energijo, da svetloba dobi ustrezno intenzivnost.Po vzbujenem sevanju se vzbujeni atom vrne v svoje osnovno stanje.Prav to stimulirano sevanje se uporablja za ojačanje laserjev in večje kot je število atomov v vzbujenem stanju, več stimuliranega sevanja nastaja nenehno, kar omogoča, da se svetloba hitro ojača in ekstrahira kot laserska svetloba.
✷ Konstrukcija laserja
Industrijski laserji so na splošno razvrščeni v 4 vrste.
1. Polprevodniški laser: laser, ki kot medij uporablja polprevodnik s strukturo aktivne plasti (plast, ki oddaja svetlobo).
2. Plinski laserji: CO2 laserji, ki kot medij uporabljajo plin CO2, se pogosto uporabljajo.
3. Polprevodniški laserji: na splošno laserji YAG in laserji YVO4, s kristalnimi laserskimi mediji YAG in YVO4.
4. Fiber laser: z uporabo optičnega vlakna kot medija.
✷ O značilnostih impulza in učinkih na obdelovance
1. Razlike med YVO4 in fiber laserjem
Glavne razlike med laserji YVO4 in laserji z vlakni so največja moč in širina impulza.Največja moč predstavlja jakost svetlobe, širina impulza pa trajanje svetlobe.Značilnost yVO4 je enostavno ustvarjanje visokih vrhov in kratkih svetlobnih impulzov, vlakna pa enostavno ustvarjanje nizkih vrhov in dolgih svetlobnih impulzov.Ko laser obseva material, se lahko rezultat obdelave zelo razlikuje glede na razliko v impulzih.
2. Vpliv na materiale
Impulzi laserja YVO4 za kratek čas obsevajo material z visoko intenzivno svetlobo, tako da se svetlejša področja površinske plasti hitro segrejejo in nato takoj ohladijo.Obsevani del se pri vretju ohladi do stanja penjenja in izhlapi, da nastane plitvejši odtis.Obsevanje se konča pred prenosom toplote, zato je toplotni vpliv na okolico majhen.
Impulzi fiber laserja pa dolgo časa obsevajo svetlobo nizke intenzivnosti.Temperatura materiala se počasi dviguje in ostane dolgo časa tekoč ali izhlapeva.Zato je fiber laser primeren za črno graviranje, kjer je količina gravure velika ali kjer je kovina izpostavljena veliki količini toplote in oksidira ter jo je treba počrniti.
Čas objave: 26. oktober 2023