✷ Laser
Sy volle naam is Ligversterking deur gestimuleerde emissie van straling.Dit beteken letterlik "versterking van lig-opgewekte straling".Dit is 'n kunsmatige ligbron met verskillende eienskappe as natuurlike lig, wat in 'n reguit lyn na 'n lang afstand kan versprei en in 'n klein area versamel kan word.
✷ Verskil tussen laser en natuurlike lig
1. Monochromaties
Natuurlike lig omvat 'n wye reeks golflengtes van ultraviolet tot infrarooi.Die golflengtes daarvan verskil.
Natuurlike lig
Laserlig is 'n enkele golflengte van lig, 'n eienskap wat monochromatiesiteit genoem word.Die voordeel van monochromatisme is dat dit die buigsaamheid van optiese ontwerp verhoog.
Laser
Die brekingsindeks van lig wissel na gelang van die golflengte.
Wanneer natuurlike lig deur 'n lens beweeg, vind diffusie plaas as gevolg van die verskillende tipes golflengtes wat daarin voorkom.Hierdie verskynsel word chromatiese aberrasie genoem.
Laserlig, aan die ander kant, is 'n enkele golflengte van lig wat net in dieselfde rigting breek.
Byvoorbeeld, terwyl die lens van 'n kamera 'n ontwerp moet hê wat korrigeer vir vervorming as gevolg van kleur, hoef lasers net daardie golflengte in ag te neem, sodat die straal oor lang afstande uitgesaai kan word, wat voorsiening maak vir 'n presiese ontwerp wat lig konsentreer op 'n klein plekkie.
2. Rigting
Rigtingaliteit is die mate waarin klank of lig minder geneig is om te diffundeer soos dit deur die ruimte beweeg;hoër rigting dui op minder diffusie.
Natuurlike lig: Dit bestaan uit lig wat in verskeie rigtings versprei word, en om rigting te verbeter, is 'n komplekse optiese stelsel nodig om lig buite die voorwaartse rigting te verwyder.
Laser:Dit is 'n hoogs rigtinglig, en dit is makliker om optika te ontwerp om die laser in 'n reguit lyn te laat beweeg sonder om te versprei, wat voorsiening maak vir langafstand-transmissie ensovoorts.
3. Samehang
Koherensie dui op die mate waarin lig geneig is om met mekaar in te meng.As lig as golwe beskou word, hoe nader die bande is, hoe hoër is die samehang.Byvoorbeeld, verskillende golwe op die wateroppervlak kan mekaar versterk of kanselleer wanneer hulle met mekaar bots, en op dieselfde manier as hierdie verskynsel, hoe meer ewekansig die golwe is, hoe swakker is die mate van interferensie.
Natuurlike lig
Die laser se fase, golflengte en rigting is dieselfde, en 'n sterker golf kan gehandhaaf word, wat sodoende langafstand-oordrag moontlik maak.
Laserpieke en valleie is konsekwent
Hoogs koherente lig, wat oor lang afstande oorgedra kan word sonder om te versprei, het die voordeel dat dit deur 'n lens in klein kolletjies versamel kan word, en as hoëdigtheidlig gebruik kan word deur die lig wat elders gegenereer word deur te dra.
4. Energiedigtheid
Lasers het uitstekende monochromaties, rigting en samehang, en kan saamgevoeg word in baie klein kolle om hoë-energiedigtheid lig te vorm.Lasers kan afgeskaal word tot naby die grens van natuurlike lig wat nie deur natuurlike lig bereik kan word nie.(Bypass limiet: Dit verwys na die fisiese onvermoë om lig te fokus in iets kleiner as die golflengte van lig.)
Deur die laser tot 'n kleiner grootte te krimp, kan die ligintensiteit (kragdigtheid) verhoog word tot die punt waar dit gebruik kan word om deur metaal te sny.
Laser
✷ Beginsel van Laser Ossillasie
1. Beginsel van lasergenerering
Om laserlig te produseer, is atome of molekules wat lasermedia genoem word, nodig.Die lasermedium word ekstern aangedryf (opgewek) sodat die atoom van 'n lae-energie grondtoestand na 'n hoë-energie opgewekte toestand verander.
Die opgewekte toestand is die toestand waarin die elektrone binne 'n atoom van die binneste na die buitenste dop beweeg.
Nadat 'n atoom na 'n opgewekte toestand getransformeer het, keer dit na 'n tydperk terug na die grondtoestand (die tyd wat dit neem om van die opgewekte toestand na die grondtoestand terug te keer, word die fluoressensieleeftyd genoem).Op hierdie tydstip word die ontvangen energie uitgestraal in die vorm van lig om terug te keer na die grondtoestand (spontane bestraling).
Hierdie uitgestraalde lig het 'n spesifieke golflengte.Lasers word gegenereer deur atome in 'n opgewekte toestand te transformeer en dan die gevolglike lig te onttrek om dit te benut.
2. Beginsel van Amplified Laser
Atome wat vir 'n sekere tydperk na 'n opgewekte toestand getransformeer is, sal lig uitstraal as gevolg van spontane bestraling en terugkeer na die grondtoestand.
Hoe sterker die opwekkingslig egter, hoe meer sal die aantal atome in die opgewekte toestand toeneem, en die spontane uitstraling van lig sal ook toeneem, wat die verskynsel van opgewekte bestraling tot gevolg het.
Gestimuleerde bestraling is die verskynsel waarin, na invallende lig van spontane of gestimuleerde bestraling na 'n opgewekte atoom, daardie lig die opgewekte atoom van energie voorsien om die lig die ooreenstemmende intensiteit te maak.Na opgewekte bestraling keer die opgewekte atoom terug na sy grondtoestand.Dit is hierdie gestimuleerde straling wat gebruik word vir die versterking van lasers, en hoe groter die aantal atome in die opgewekte toestand, hoe meer gestimuleerde straling word voortdurend gegenereer, wat dit moontlik maak om die lig vinnig te versterk en as laserlig te onttrek.
✷ Konstruksie van die laser
Industriële lasers word breedweg in 4 tipes gekategoriseer.
1. Halfgeleierlaser: 'n Laser wat 'n halfgeleier met 'n aktiewe laag (liguitstralende laag) struktuur as sy medium gebruik.
2. Gaslasers: CO2-lasers wat CO2-gas as medium gebruik, word wyd gebruik.
3. Vastetoestand lasers: Oor die algemeen YAG lasers en YVO4 lasers, met YAG en YVO4 kristallyne laser media.
4. Vesellaser: gebruik optiese vesel as die medium.
✷ Oor polseienskappe en effekte op werkstukke
1. Verskille tussen YVO4 en vesellaser
Die belangrikste verskille tussen YVO4-lasers en vesellasers is piekkrag en polswydte.Piekkrag verteenwoordig die intensiteit van lig, en polswydte verteenwoordig die duur van lig.yVO4 het die eienskap om maklik hoë pieke en kort ligpulse te genereer, en vesel het die eienskap om maklik lae pieke en lang pulse van lig te genereer.Wanneer die laser die materiaal bestraal, kan die verwerkingsresultaat baie verskil na gelang van die verskil in pulse.
2. Impak op materiale
Die pulse van die YVO4-laser bestraal die materiaal vir 'n kort tydperk met hoë intensiteit lig, sodat die ligter areas van die oppervlaklaag vinnig verhit en dan dadelik afkoel.Die bestraalde gedeelte word in die kokende toestand tot 'n skuimende toestand afgekoel en verdamp om 'n vlakker afdruk te vorm.Die bestraling eindig voordat die hitte oorgedra word, dus is daar min termiese impak op die omliggende area.
Die pulse van die vesellaser, aan die ander kant, bestraal lae-intensiteit lig vir lang tydperke.Die temperatuur van die materiaal styg stadig en bly vir 'n lang tyd vloeibaar of verdamp.Daarom is die vesellaser geskik vir swart gravure waar die hoeveelheid gravering groot word, of waar die metaal aan 'n groot hoeveelheid hitte onderwerp word en oksideer en swart gemaak moet word.
Postyd: 26 Oktober 2023