✷ Laser
Dens fulde navn er Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.Dette betyder bogstaveligt talt "forstærkning af lysexciteret stråling".Det er en kunstig lyskilde med andre egenskaber end naturligt lys, som kan spredes til en lang afstand i en lige linje og kan samles på et lille område.
✷ Forskellen mellem laser og naturligt lys
1. Monokromaticitet
Naturligt lys omfatter en bred vifte af bølgelængder fra ultraviolet til infrarødt.Dens bølgelængder varierer.
Naturligt lys
Laserlys er en enkelt bølgelængde af lys, en egenskab kaldet monokromaticitet.Fordelen ved monokromaticitet er, at det øger fleksibiliteten i optisk design.
Laser
Lysets brydningsindeks varierer afhængigt af bølgelængden.
Når naturligt lys passerer gennem en linse, sker der diffusion på grund af de forskellige typer bølgelængder, der er indeholdt indeni.Dette fænomen kaldes kromatisk aberration.
Laserlys er på den anden side en enkelt bølgelængde af lys, der kun brydes i samme retning.
For eksempel, mens objektivet på et kamera skal have et design, der korrigerer for forvrængning på grund af farve, behøver lasere kun at tage højde for denne bølgelængde, så strålen kan transmitteres over lange afstande, hvilket giver mulighed for et præcist design, der koncentrerer lyset på et lille sted.
2. Direktivitet
Retningsbestemthed er den grad, i hvilken lyd eller lys er mindre tilbøjelige til at diffundere, når det rejser gennem rummet;højere retningsbestemmelse indikerer mindre diffusion.
Naturligt lys: Det består af lys spredt i forskellige retninger, og for at forbedre retningsbestemmelsen er der brug for et komplekst optisk system til at fjerne lys uden for den fremadrettede retning.
Laser:Det er et meget retningsbestemt lys, og det er lettere at designe optik, så laseren kan rejse i en lige linje uden at sprede sig, hvilket giver mulighed for langdistancetransmission og så videre.
3. Sammenhæng
Kohærens angiver, i hvilken grad lys har en tendens til at forstyrre hinanden.Hvis lys betragtes som bølger, jo tættere båndene er, jo højere er sammenhængen.For eksempel kan forskellige bølger på vandoverfladen forstærke eller ophæve hinanden, når de kolliderer med hinanden, og på samme måde som dette fænomen, jo mere tilfældige bølgerne er, jo svagere er graden af interferens.
Naturligt lys
Laserens fase, bølgelængde og retning er den samme, og en stærkere bølge kan opretholdes, hvilket muliggør langdistancetransmission.
Lasertoppe og dale er konsekvente
Meget sammenhængende lys, som kan transmitteres over lange afstande uden at sprede sig, har den fordel, at det kan samles til små pletter gennem en linse, og kan bruges som højdensitetslys ved at transmittere lyset, der genereres andre steder.
4. Energitæthed
Lasere har fremragende monokromaticitet, retningsbestemmelse og kohærens og kan aggregeres til meget små pletter for at danne lys med høj energitæthed.Lasere kan skaleres ned til nær grænsen for naturligt lys, som ikke kan nås af naturligt lys.(Omgå grænse: Det refererer til den fysiske manglende evne til at fokusere lys til noget, der er mindre end lysets bølgelængde.)
Ved at krympe laseren til en mindre størrelse kan lysintensiteten (effekttætheden) øges til det punkt, hvor den kan bruges til at skære igennem metal.
Laser
✷ Princippet om laseroscillation
1. Princip for lasergenerering
For at producere laserlys er der brug for atomer eller molekyler kaldet lasermedier.Lasermediet aktiveres eksternt (exciteret), således at atomet skifter fra en lavenergi-grundtilstand til en højenergi-exciteret tilstand.
Den exciterede tilstand er den tilstand, hvor elektronerne i et atom bevæger sig fra den indre til den ydre skal.
Efter at et atom er transformeret til en exciteret tilstand, vender det tilbage til grundtilstanden efter en periode (den tid, det tager at vende tilbage fra den exciterede tilstand til grundtilstanden, kaldes fluorescenslevetiden).På dette tidspunkt udstråles den modtagne energi i form af lys for at vende tilbage til grundtilstanden (spontan stråling).
Dette udstrålede lys har en bestemt bølgelængde.Lasere genereres ved at omdanne atomer til en exciteret tilstand og derefter udvinde det resulterende lys for at udnytte det.
2. Princippet for forstærket laser
Atomer, der er blevet transformeret til en exciteret tilstand i en vis periode, vil udstråle lys på grund af spontan stråling og vende tilbage til grundtilstanden.
Men jo stærkere excitationslyset er, jo mere vil antallet af atomer i den exciterede tilstand stige, og den spontane stråling af lys vil også stige, hvilket resulterer i fænomenet exciteret stråling.
Stimuleret stråling er det fænomen, hvor dette lys, efter indfaldende lys af spontan eller stimuleret stråling til et exciteret atom, forsyner det exciterede atom med energi til at gøre lyset til den tilsvarende intensitet.Efter exciteret stråling vender det exciterede atom tilbage til sin grundtilstand.Det er denne stimulerede stråling, der udnyttes til forstærkning af lasere, og jo større antal atomer der er i den exciterede tilstand, jo mere stimuleret stråling genereres der kontinuerligt, som gør det muligt for lyset hurtigt at blive forstærket og udvundet som laserlys.
✷ Konstruktion af laseren
Industrielle lasere er bredt kategoriseret i 4 typer.
1. Halvlederlaser: En laser, der bruger en halvleder med et aktivt lag (lysemitterende lag) struktur som sit medium.
2. Gaslasere: CO2-lasere, der anvender CO2-gas som medium, er meget udbredt.
3. Solid-state lasere: Generelt YAG lasere og YVO4 lasere, med YAG og YVO4 krystallinske lasermedier.
4. Fiberlaser: Brug af optisk fiber som medium.
✷ Om pulsegenskaber og virkninger på arbejdsemner
1. Forskelle mellem YVO4 og fiberlaser
De største forskelle mellem YVO4-lasere og fiberlasere er spidseffekt og pulsbredde.Spidseffekt repræsenterer lysets intensitet, og pulsbredde repræsenterer lysets varighed.yVO4 har den egenskab, at den let genererer høje toppe og korte lysimpulser, og fiber har den egenskab, at den let genererer lave toppe og lange lysimpulser.Når laseren bestråler materialet, kan bearbejdningsresultatet variere meget afhængigt af forskellen i pulser.
2. Indvirkning på materialer
YVO4-laserens pulser bestråler materialet med højintensitetslys i en kort periode, så de lettere områder af overfladelaget opvarmes hurtigt og derefter afkøles med det samme.Den bestrålede del afkøles til en skummende tilstand i kogende tilstand og fordamper for at danne et mere flade aftryk.Bestrålingen slutter før varmen overføres, så der er ringe termisk påvirkning af det omkringliggende område.
Fiberlaserens pulser bestråler derimod lavintensitetslys i lange perioder.Materialets temperatur stiger langsomt og forbliver flydende eller fordampet i lang tid.Derfor er fiberlaseren velegnet til sortgravering, hvor mængden af gravering bliver stor, eller hvor metallet udsættes for en stor mængde varme og oxiderer og skal sværtes.
Indlægstid: 26. oktober 2023