✷ Laser
Dess fullständiga namn är Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.Detta betyder bokstavligen "förstärkning av ljusexciterad strålning".Det är en artificiell ljuskälla med andra egenskaper än naturligt ljus, som kan spridas på långa avstånd i en rak linje och kan samlas på en liten yta.
✷ Skillnaden mellan laser och naturligt ljus
1. Monokromaticitet
Naturligt ljus omfattar ett brett spektrum av våglängder från ultraviolett till infrarött.Dess våglängder varierar.
Naturligt ljus
Laserljus är en enda våglängd av ljus, en egenskap som kallas monokromaticitet.Fördelen med monokromaticitet är att den ökar flexibiliteten i optisk design.
Laser
Ljusets brytningsindex varierar beroende på våglängden.
När naturligt ljus passerar genom en lins uppstår diffusion på grund av de olika typerna av våglängder som finns inom.Detta fenomen kallas kromatisk aberration.
Laserljus, å andra sidan, är en enda våglängd av ljus som bara bryts i samma riktning.
Till exempel, medan linsen på en kamera måste ha en design som korrigerar för distorsion på grund av färg, behöver lasrar bara ta hänsyn till den våglängden, så strålen kan sändas över långa avstånd, vilket möjliggör en exakt design som koncentrerar ljuset på en liten plats.
2. Direktivitet
Riktningsförmåga är graden till vilken ljud eller ljus är mindre benägna att diffundera när det färdas genom rymden;högre riktning indikerar mindre diffusion.
Naturligt ljus: Den består av ljus som sprids i olika riktningar, och för att förbättra riktningsförmågan behövs ett komplext optiskt system för att avlägsna ljus utanför framåtriktningen.
Laser:Det är ett starkt riktat ljus och det är lättare att designa optik så att lasern kan färdas i en rak linje utan att spridas, vilket möjliggör långdistanstransmission och så vidare.
3. Sammanhållning
Koherens indikerar i vilken grad ljus tenderar att störa varandra.Om ljus betraktas som vågor, ju närmare banden är desto högre koherens.Till exempel kan olika vågor på vattenytan förstärka eller upphäva varandra när de kolliderar med varandra, och på samma sätt som detta fenomen, ju mer slumpmässiga vågorna är desto svagare är graden av störning.
Naturligt ljus
Laserns fas, våglängd och riktning är desamma och en starkare våg kan bibehållas, vilket möjliggör långdistansöverföring.
Lasertoppar och dalar är konsekventa
Mycket koherent ljus, som kan sändas över långa avstånd utan att spridas, har fördelen att det kan samlas till små fläckar genom en lins, och kan användas som högdensitetsljus genom att överföra ljuset som genereras någon annanstans.
4. Energitäthet
Lasrar har utmärkt monokromaticitet, riktningsförmåga och koherens och kan aggregeras till mycket små fläckar för att bilda ljus med hög energitäthet.Lasrar kan skalas ner till nära gränsen för naturligt ljus som inte kan nås av naturligt ljus.(Bypass-gräns: Det hänvisar till den fysiska oförmågan att fokusera ljus till något som är mindre än ljusets våglängd.)
Genom att krympa lasern till en mindre storlek kan ljusintensiteten (effekttätheten) ökas till den punkt där den kan användas för att skära igenom metall.
Laser
✷ Principen för laseroscillation
1. Principen för lasergenerering
För att producera laserljus behövs atomer eller molekyler som kallas lasermedia.Lasermediet aktiveras externt (exciteras) så att atomen ändras från ett lågenergigrundtillstånd till ett högenergiexciterat tillstånd.
Det exciterade tillståndet är det tillstånd där elektronerna i en atom rör sig från det inre till det yttre skalet.
Efter att en atom har transformerats till ett exciterat tillstånd återgår den till grundtillståndet efter en tidsperiod (tiden det tar att återgå från det exciterade tillståndet till grundtillståndet kallas fluorescenslivslängden).Vid denna tidpunkt utstrålas den mottagna energin i form av ljus för att återgå till grundtillståndet (spontan strålning).
Detta utstrålade ljus har en specifik våglängd.Lasrar genereras genom att omvandla atomer till ett exciterat tillstånd och sedan extrahera det resulterande ljuset för att använda det.
2. Principen för förstärkt laser
Atomer som har transformerats till ett exciterat tillstånd under en viss tid kommer att utstråla ljus på grund av spontan strålning och återgå till grundtillståndet.
Men ju starkare excitationsljuset är, desto mer kommer antalet atomer i det exciterade tillståndet att öka, och den spontana strålningen av ljus kommer också att öka, vilket resulterar i fenomenet exciterad strålning.
Stimulerad strålning är det fenomen där ljuset efter infallande ljus av spontan eller stimulerad strålning till en exciterad atom förser den exciterade atomen med energi för att göra ljuset till motsvarande intensitet.Efter exciterad strålning återgår den exciterade atomen till sitt grundtillstånd.Det är denna stimulerade strålning som används för förstärkning av lasrar, och ju fler atomer som är i det exciterade tillståndet, desto mer stimulerad strålning genereras kontinuerligt, vilket gör att ljuset snabbt kan förstärkas och extraheras som laserljus.
✷ Konstruktion av lasern
Industriella lasrar är brett kategoriserade i 4 typer.
1. Halvledarlaser: En laser som använder en halvledare med ett aktivt lager (ljusemitterande lager) struktur som sitt medium.
2. Gaslasrar: CO2-lasrar som använder CO2-gas som medium används ofta.
3. Solid-state lasrar: Generellt YAG-lasrar och YVO4-lasrar, med YAG- och YVO4-kristallina lasermedia.
4. Fiberlaser: använder optisk fiber som medium.
✷ Om pulsegenskaper och effekter på arbetsstycken
1. Skillnader mellan YVO4 och fiberlaser
De största skillnaderna mellan YVO4-lasrar och fiberlasrar är toppeffekt och pulsbredd.Toppeffekt representerar ljusets intensitet, och pulsbredden representerar ljusets varaktighet.yVO4 har egenskapen att lätt generera höga toppar och korta ljuspulser, och fiber har egenskapen att lätt generera låga toppar och långa ljuspulser.När lasern bestrålar materialet kan bearbetningsresultatet variera mycket beroende på skillnaden i pulser.
2. Inverkan på material
Pulserna från YVO4-lasern bestrålar materialet med högintensivt ljus under en kort tidsperiod, så att de ljusare områdena i ytskiktet snabbt värms upp och sedan svalnar omedelbart.Den bestrålade delen kyls till ett skummande tillstånd i kokande tillstånd och avdunstar för att bilda ett grundare avtryck.Bestrålningen upphör innan värmen överförs, så det är liten termisk påverkan på det omgivande området.
Fiberlaserns pulser, å andra sidan, bestrålar lågintensivt ljus under långa tidsperioder.Materialets temperatur stiger långsamt och förblir flytande eller avdunstat under lång tid.Därför är fiberlasern lämplig för svartgravering där gravyrmängden blir stor, eller där metallen utsätts för en stor mängd värme och oxiderar och behöver svärtas.
Posttid: 2023-okt-26