✷ Laser
Dens fulle navn er Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.Dette betyr bokstavelig talt "forsterkning av lyseksitert stråling".Det er en kunstig lyskilde med andre egenskaper enn naturlig lys, som kan spre seg over lang avstand i en rett linje og kan samles på et lite område.
✷ Forskjellen mellom laser og naturlig lys
1. Monokromaticitet
Naturlig lys omfatter et bredt spekter av bølgelengder fra ultrafiolett til infrarødt.Bølgelengdene varierer.
Naturlig lys
Laserlys er en enkelt bølgelengde av lys, en egenskap som kalles monokromaticitet.Fordelen med monokromaticitet er at den øker fleksibiliteten til optisk design.
Laser
Brytningsindeksen til lys varierer avhengig av bølgelengden.
Når naturlig lys passerer gjennom en linse, skjer diffusjon på grunn av de forskjellige typene bølgelengder inne i.Dette fenomenet kalles kromatisk aberrasjon.
Laserlys er derimot en enkelt bølgelengde av lys som bare brytes i samme retning.
For eksempel, mens linsen til et kamera må ha et design som korrigerer for forvrengning på grunn av farge, trenger lasere bare å ta hensyn til den bølgelengden, slik at strålen kan overføres over lange avstander, noe som muliggjør en presis design som konsentrerer lyset på et lite sted.
2. Direktivitet
Retningsevne er graden i hvilken lyd eller lys er mindre sannsynlig å diffundere når det beveger seg gjennom rommet;høyere retningsevne indikerer mindre diffusjon.
Naturlig lys: Den består av lys spredt i ulike retninger, og for å forbedre retningsevnen trengs et komplekst optisk system for å fjerne lys utenfor retningen fremover.
Laser:Det er et sterkt retningsbestemt lys, og det er lettere å designe optikk slik at laseren kan bevege seg i en rett linje uten å spre seg, noe som gir mulighet for langdistanseoverføring og så videre.
3. Sammenheng
Koherens indikerer i hvilken grad lys har en tendens til å forstyrre hverandre.Hvis lys betraktes som bølger, jo nærmere båndene er jo høyere koherens.For eksempel kan forskjellige bølger på vannoverflaten forsterke eller oppheve hverandre når de kolliderer med hverandre, og på samme måte som dette fenomenet, jo mer tilfeldige bølger desto svakere grad av interferens.
Naturlig lys
Laserens fase, bølgelengde og retning er den samme, og en sterkere bølge kan opprettholdes, og dermed muliggjøre langdistanseoverføring.
Lasertopper og daler er konsekvente
Svært koherent lys, som kan sendes over lange avstander uten å spre seg, har den fordelen at det kan samles til små flekker gjennom en linse, og kan brukes som lys med høy tetthet ved å overføre lyset som genereres andre steder.
4. Energitetthet
Lasere har utmerket monokromaticitet, retningsevne og koherens, og kan aggregeres til svært små flekker for å danne lys med høy energitetthet.Lasere kan skaleres ned til nær grensen for naturlig lys som ikke kan nås med naturlig lys.(Omgå grense: Det refererer til den fysiske manglende evnen til å fokusere lys til noe som er mindre enn lysets bølgelengde.)
Ved å krympe laseren til en mindre størrelse kan lysintensiteten (krafttettheten) økes til et punkt hvor den kan brukes til å skjære gjennom metall.
Laser
✷ Prinsippet for laseroscillasjon
1. Prinsipp for lasergenerering
For å produsere laserlys trengs atomer eller molekyler som kalles lasermedier.Lasermediet er eksternt energisert (eksitert) slik at atomet endres fra en lavenergi grunntilstand til en høyenergieksitert tilstand.
Den eksiterte tilstanden er tilstanden der elektronene i et atom beveger seg fra det indre til det ytre skallet.
Etter at et atom har transformert seg til en eksitert tilstand, går det tilbake til grunntilstanden etter en tidsperiode (tiden det tar å gå tilbake fra den eksiterte tilstanden til grunntilstanden kalles fluorescenslevetiden).På dette tidspunktet utstråles den mottatte energien i form av lys for å gå tilbake til grunntilstanden (spontan stråling).
Dette utstrålte lyset har en bestemt bølgelengde.Lasere genereres ved å transformere atomer til en eksitert tilstand og deretter trekke ut det resulterende lyset for å utnytte det.
2. Prinsippet for forsterket laser
Atomer som har blitt transformert til en eksitert tilstand i en viss tidsperiode vil utstråle lys på grunn av spontan stråling og gå tilbake til grunntilstanden.
Men jo sterkere eksitasjonslyset er, desto mer vil antallet atomer i den eksiterte tilstanden øke, og den spontane strålingen av lys vil også øke, noe som resulterer i fenomenet eksitert stråling.
Stimulert stråling er fenomenet der, etter innfallende lys av spontan eller stimulert stråling til et eksitert atom, dette lyset gir det eksiterte atomet energi for å gjøre lyset til den tilsvarende intensiteten.Etter eksitert stråling går det eksiterte atomet tilbake til grunntilstanden.Det er denne stimulerte strålingen som brukes til forsterkning av lasere, og jo større antall atomer i eksitert tilstand, jo mer stimulert stråling genereres kontinuerlig, noe som gjør at lyset raskt kan forsterkes og trekkes ut som laserlys.
✷ Konstruksjon av laseren
Industrielle lasere er bredt kategorisert i 4 typer.
1. Halvlederlaser: En laser som bruker en halvleder med et aktivt lag (lysemitterende lag) struktur som sitt medium.
2. Gasslasere: CO2-lasere som bruker CO2-gass som medium er mye brukt.
3. Solid-state lasere: Generelt YAG lasere og YVO4 lasere, med YAG og YVO4 krystallinske laser media.
4. Fiberlaser: bruker optisk fiber som medium.
✷ Om pulskarakteristikker og effekter på arbeidsstykker
1. Forskjeller mellom YVO4 og fiberlaser
De største forskjellene mellom YVO4-lasere og fiberlasere er toppeffekt og pulsbredde.Toppeffekt representerer lysintensiteten, og pulsbredde representerer lysets varighet.yVO4 har egenskapen til å enkelt generere høye topper og korte lyspulser, og fiber har egenskapen til å enkelt generere lave topper og lange lyspulser.Når laseren bestråler materialet, kan behandlingsresultatet variere mye avhengig av forskjellen i pulser.
2. Innvirkning på materialer
Pulsene til YVO4-laseren bestråler materialet med høyintensitetslys i en kort periode, slik at de lettere områdene av overflatelaget varmes opp raskt og deretter avkjøles umiddelbart.Den bestrålte delen avkjøles til en skummende tilstand i kokende tilstand og fordamper for å danne et grunnere avtrykk.Bestrålingen avsluttes før varmen overføres, så det er liten termisk påvirkning på området rundt.
Pulsene til fiberlaseren, derimot, bestråler lavintensitetslys i lange perioder.Temperaturen på materialet stiger sakte og forblir flytende eller fordampet i lang tid.Derfor egner fiberlaseren seg til svartgravering der graveringsmengden blir stor, eller hvor metallet utsettes for mye varme og oksiderer og må svertes.
Innleggstid: 26. oktober 2023