✷Laseren
De volledige naam is Lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling.Dit betekent letterlijk "versterking van door licht opgewekte straling".Het is een kunstmatige lichtbron met andere eigenschappen dan natuurlijk licht, die zich in een rechte lijn over grote afstanden kan verspreiden en zich op een klein oppervlak kan verzamelen.
✷ Verschil tussen laser- en natuurlijk licht
1. Monochromaticiteit
Natuurlijk licht omvat een breed scala aan golflengten, van ultraviolet tot infrarood.De golflengten ervan variëren.
Natuurlijk licht
Laserlicht is een enkele golflengte van licht, een eigenschap die monochromaticiteit wordt genoemd.Het voordeel van monochromaticiteit is dat het de flexibiliteit van het optische ontwerp vergroot.
Laser
De brekingsindex van licht varieert afhankelijk van de golflengte.
Wanneer natuurlijk licht door een lens gaat, vindt diffusie plaats als gevolg van de verschillende soorten golflengten die zich daarin bevinden.Dit fenomeen wordt chromatische aberratie genoemd.
Laserlicht daarentegen is een enkele golflengte van licht die alleen in dezelfde richting breekt.
Terwijl de lens van een camera bijvoorbeeld een ontwerp moet hebben dat vervorming als gevolg van kleur corrigeert, hoeven lasers alleen rekening te houden met die golflengte, zodat de straal over lange afstanden kan worden verzonden, waardoor een nauwkeurig ontwerp mogelijk is dat licht concentreert. op een klein plekje.
2. Directiviteit
Directionaliteit is de mate waarin het minder waarschijnlijk is dat geluid of licht zich verspreidt terwijl het door de ruimte reist;hogere directionaliteit duidt op minder diffusie.
Natuurlijk licht: Het bestaat uit licht dat in verschillende richtingen wordt verspreid, en om de richtingsgevoeligheid te verbeteren is een complex optisch systeem nodig om licht buiten de voorwaartse richting te verwijderen.
Laser:Het is een zeer gericht licht en het is gemakkelijker om optica te ontwerpen zodat de laser in een rechte lijn kan reizen zonder zich te verspreiden, waardoor transmissie over lange afstanden mogelijk is.
3. Coherentie
Coherentie geeft de mate aan waarin licht de neiging heeft om met elkaar te interfereren.Als licht als golven wordt beschouwd, geldt dat hoe dichter de banden bij elkaar liggen, hoe hoger de coherentie.Verschillende golven op het wateroppervlak kunnen elkaar bijvoorbeeld versterken of opheffen wanneer ze met elkaar botsen, en op dezelfde manier als dit fenomeen: hoe willekeuriger de golven, hoe zwakker de mate van interferentie.
Natuurlijk licht
De fase, golflengte en richting van de laser zijn hetzelfde en er kan een sterkere golf worden gehandhaafd, waardoor transmissie over lange afstanden mogelijk wordt.
Laserpieken en -dalen zijn consistent
Zeer coherent licht, dat over lange afstanden kan worden overgedragen zonder zich te verspreiden, heeft het voordeel dat het door een lens in kleine plekjes kan worden verzameld en kan worden gebruikt als licht met hoge dichtheid door het elders gegenereerde licht door te geven.
4. Energiedichtheid
Lasers hebben een uitstekende monochromaticiteit, directiviteit en coherentie, en kunnen in zeer kleine plekjes worden samengevoegd om licht met een hoge energiedichtheid te vormen.Lasers kunnen worden verkleind tot bijna de grens van natuurlijk licht die niet kan worden bereikt door natuurlijk licht.(Bypass-limiet: het verwijst naar het fysieke onvermogen om licht te focusseren op iets dat kleiner is dan de golflengte van licht.)
Door de laser tot een kleiner formaat te verkleinen, kan de lichtintensiteit (vermogensdichtheid) worden verhoogd tot het punt waarop deze kan worden gebruikt om door metaal te snijden.
Laser
✷ Principe van laseroscillatie
1. Principe van lasergeneratie
Om laserlicht te produceren zijn atomen of moleculen nodig die lasermedia worden genoemd.Het lasermedium wordt extern bekrachtigd (aangeslagen), zodat het atoom verandert van een laagenergetische grondtoestand naar een hoogenergetische aangeslagen toestand.
De aangeslagen toestand is de toestand waarin de elektronen in een atoom van de binnenste naar de buitenste schil bewegen.
Nadat een atoom naar een aangeslagen toestand is getransformeerd, keert het na verloop van tijd terug naar de grondtoestand (de tijd die nodig is om van de aangeslagen toestand naar de grondtoestand terug te keren wordt de fluorescentielevensduur genoemd).Op dit moment wordt de ontvangen energie uitgestraald in de vorm van licht om terug te keren naar de grondtoestand (spontane straling).
Dit uitgestraalde licht heeft een specifieke golflengte.Lasers worden gegenereerd door atomen in een aangeslagen toestand te transformeren en vervolgens het resulterende licht te extraheren om het te gebruiken.
2. Principe van versterkte laser
Atomen die gedurende een bepaalde tijd naar een aangeslagen toestand zijn getransformeerd, zullen door spontane straling licht uitstralen en terugkeren naar de grondtoestand.
Hoe sterker het excitatielicht, hoe meer het aantal atomen in de aangeslagen toestand zal toenemen, en de spontane straling van licht zal ook toenemen, wat resulteert in het fenomeen van aangeslagen straling.
Gestimuleerde straling is het fenomeen waarbij, na invallend licht of spontane of gestimuleerde straling op een aangeslagen atoom, dat licht het aangeslagen atoom voorziet van energie om het licht de overeenkomstige intensiteit te geven.Na aangeslagen straling keert het aangeslagen atoom terug naar zijn grondtoestand.Het is deze gestimuleerde straling die wordt gebruikt voor de versterking van lasers, en hoe groter het aantal atomen in de aangeslagen toestand, des te meer gestimuleerde straling er continu wordt gegenereerd, waardoor het licht snel kan worden versterkt en geëxtraheerd als laserlicht.
✷ Constructie van de laser
Industriële lasers worden grofweg onderverdeeld in 4 typen.
1. Halfgeleiderlaser: Een laser die gebruik maakt van een halfgeleider met een actieve laagstructuur (lichtemitterende laag) als medium.
2. Gaslasers: CO2-lasers die CO2-gas als medium gebruiken, worden veel gebruikt.
3. Vastestoflasers: Over het algemeen YAG-lasers en YVO4-lasers, met YAG- en YVO4-kristallijne lasermedia.
4. Vezellaser: gebruik van optische vezels als medium.
✷ Over pulskarakteristieken en effecten op werkstukken
1. Verschillen tussen YVO4 en fiberlaser
De belangrijkste verschillen tussen YVO4-lasers en fiberlasers zijn het piekvermogen en de pulsbreedte.Piekvermogen vertegenwoordigt de intensiteit van het licht, en de pulsbreedte vertegenwoordigt de duur van het licht.yVO4 heeft de eigenschap dat het gemakkelijk hoge pieken en korte lichtpulsen genereert, terwijl glasvezel de eigenschap heeft dat hij gemakkelijk lage pieken en lange lichtpulsen genereert.Wanneer de laser het materiaal bestraalt, kan het verwerkingsresultaat sterk variëren, afhankelijk van het verschil in pulsen.
2. Impact op materialen
De pulsen van de YVO4-laser bestralen het materiaal gedurende een korte tijd met licht van hoge intensiteit, zodat de lichtere delen van de oppervlaktelaag snel opwarmen en vervolgens onmiddellijk afkoelen.Het bestraalde gedeelte wordt in de kooktoestand afgekoeld tot een schuimende toestand en verdampt om een ondiepere afdruk te vormen.De bestraling eindigt voordat de warmte wordt overgedragen, waardoor er weinig thermische impact is op de omgeving.
De pulsen van de fiberlaser stralen daarentegen langdurig licht met een lage intensiteit uit.De temperatuur van het materiaal stijgt langzaam en blijft lange tijd vloeibaar of verdampt.Daarom is de fiberlaser geschikt voor zwartgraveren waarbij de hoeveelheid graveren groot wordt, of waarbij het metaal aan een grote hoeveelheid hitte wordt blootgesteld en oxideert en zwart moet worden gemaakt.
Posttijd: 26 oktober 2023