Лазер известен как одно из четырех великих изобретений 20-го века, лазерный луч - это не свет, существующий в природе, а свет, изобретенный человеком на основе квантовой теории. От естественного света лазер отличают характеристики и процесс его генерации.
Лазер называют "самым быстрым ножом, самым ярким светом и самой точной линейкой":
По сравнению с естественным светом лазер обладает такими характеристиками, как высокая интенсивность, хорошая монохроматичность, хорошая когерентность и хорошая направленность.
Лазер - это продукт атомного стимулированного излучения:
Возбужденный энергией источника накачки, атом может перейти в высокоэнергетическое состояние. В это время, если он столкнется с внешним фотоном с определенной частотой, он испустит идентичный фотон. Эти два фотона заставят больше атомов перейти и выпустить такой же фотон. Этот процесс называется стимулированным излучением, а генерируемый свет - "лазерным".
Частота, фаза, направление распространения и состояние поляризации фотонов, испускаемых стимулированным излучением, и посторонних фотонов абсолютно одинаковы, поэтому лазер имеет характеристики высокой интенсивности, хорошей монохроматичности, хорошей когерентности и хорошей направленности.
Характеристики высокой интенсивности, хорошей монохроматичности, хорошей когерентности и хорошей направленности определяют два сценария применения лазера:
Энергетический лазер:
Лазер обладает выдающимся преимуществами - высокой плотностью энергии, что находит важное применение в обработке материалов, производстве оружия, медицине и других областях.
Информационный лазер:
Лазер обладает хорошей монохроматичностью и направленностью. Он подходит для передачи информации (оптическая связь) и измерения расстояния (оптическое измерение). По сравнению с традиционной электрической связью, оптическая связь имеет такие преимущества, как большая емкость, большое расстояние, хорошая конфиденциальность и легкий вес.
Лазерная обработка является представителем технологии точной обработки. Основной движущей силой роста является замещение традиционных методов обработки:
По сравнению с другими станками, лазерные станки имеют такие преимущества как высокая эффективность, высокая точность, низкое потребление энергии, малая деформация материала, большой ряд обрабатываемых материалов и простота управления.
Эти преимущества тесно связаны с двумя характеристиками бесконтактной обработки и высокой плотностью энергии лазерной обработки:
Бесконтактная обработка:
Работа лазера полностью завершается за счет тепла, выделяемого при взаимодействии лазера с материалом.
Во время всего процесса нет контакта между обрабатывающим инструментом и материалом, поэтому обрабатываемый материал не подвергается силовому воздействию, а остаточное напряжение относительно невелико.
Поскольку диаметр луча можно контролировать до очень малого, точность также высока;
Высокая плотность энергии:
Плотность мощности лазерной обработки может достигать более 107 Вт/см, в тысячи и даже десятки тысяч раз превышая плотность мощности пламени, дуги и других методов обработки.;
Более высокая плотность мощности означает, что лазер может обрабатывать очень маленькую область на объекте обработки, не затрагивая материалы вокруг микрообласти, поэтому точность обработки и эффективность обработки выше.
Многоточечные преимущества
Лазер - это компонент, используемый для генерации лазерного луча и основной компонент лазерного оборудования:
Существует множество методов классификации лазеров, среди которых наиболее часто используются четыре наиболее часто используемые:
По рабочему веществу лазеры можно разделить на газовые, твердотельные, жидкостные (на красителях), полупроводниковые, эксимерные и т.д;
Газовый лазер:
Принимая газ в качестве рабочего материала, распространенными являются CO2 лазер , He-Ne лазер, аргонионный лазер, He-Cd лазер, лазер на парах меди, различные эксимерные лазеры и др. лазер, He-Cd лазер, лазер на парах меди, различные эксимерные лазеры и т.д., особенно CO2 лазер наиболее часто используется в промышленности.
Твердотельные лазеры:
Ионы металлов, способные производить стимулированное излучение, легируются в кристалл и используются в качестве рабочих материалов. Обычно используемые кристаллы включают рубин, корунд, алюминиевый гранат (широко известный как YAG), тунгстат кальция, фторид кальция, алюминат иттрия и бериллат лантана, среди которых YAG является наиболее распространенным кристаллом в настоящее время.
Лазер на красителях:
В качестве рабочего вещества используется раствор, образующийся при растворении некоторых органических красителей в жидкостях, таких как этанол, метанол или вода.
Полупроводниковые лазеры:
Также известны как лазерные диоды, в качестве рабочего вещества используются полупроводниковые материалы, такие как арсенид галлия (GaAs), сульфид кадмия (CDS), фосфид индия (INP), сульфид цинка (ZnS) и т.д.
В качестве рабочего материала используется стекловолокно, легированное редкоземельными элементами. Волоконный лазер - это лазер, использующий волокно в качестве рабочей среды.
Волоконный лазер имеет отличные характеристики и известен как лазер третьего поколения:
Типы лазеров | Стандартный тип | Длина лазерной волны | Максимальная выходная мощность | Эффективность преобразования энергии | Особенности |
Газовый лазер | CO2 лазер | Около 10.6um инфракрасного излучения | 1-20 кВт | 8%~10% | Хорошая монохроматичность и высокая эффективность преобразования энергии |
Жидкостный лазер | 6G лазер на красителях | УФ к ИК | – | 5%~20% | Длина волны на выходе плавно регулируется, мощность преобразования энергии высокая, низкая стоимость |
Твердотельные лазеры | YAG/рубиновый лазер | От видимого до ближнего инфракрасного диапазона | 0,5-5 кВт | 0.5%~1% | Низкая выходная мощность, низкий коэффициент преобразования энергии и хорошая монохроматичность. |
Полупроводниковые лазеры | Диодный лазер GaAs | 100 nm―1.65 um | 0,5-20 кВт, двухмерный массив может достигать 350 кВт | 20% - 40%, лабораторные 70% | Высокая мощность преобразования энергии, малый объем, легкий вес, простая структура, длительный срок службы и слабая монохроматичность. |
Волоконный лазер | Импульсный/Постоянный волоконный лазер | 1.46 um―1.65 um | 0.5-20 кВт | 30%-40% | Миниатюризация, интенсификация, высокая эффективность преобразования, высокий выход энергии, высокое качество луча, отсутствие оптической коллимации и меньшее техническое обслуживание. |
По форме выходного сигнала лазеры можно разделить на непрерывный, импульсный и квазинепрерывный. Импульсный лазер можно дополнительно разделить на миллисекундный лазер, микросекундный лазер, наносекундный механизм, пикосекундный лазер, фемтосекундный лазер, аттосекундный лазер и т.д.;
Непрервные лазеры:
Непрерывно выдают стабильную форму волны энергии в течение рабочего времени, с высокой мощностью, и могут обрабатывать материалы с большим объемом и высокой температурой плавления, такие как металлические пластины;
Импульсный лазер:
По ширине импульса импульсные лазеры могут быть далее разделены на миллисекундные лазеры, микросекундные лазеры, наносекундные механизмы, пикосекундные лазеры, фемтосекундные лазеры и аттосекундные лазеры;
Фемтосекундные и аттосекундные лазеры называются сверхбыстрыми лазерами.
Мощность импульсного лазера намного ниже, чем у непрерывного лазера, но точность обработки выше, чем у непрерывного лазера. Как правило, чем меньше ширина импульса, тем выше точность обработки;
Квази-КВ лазер:
Помимо непрерывного лазера и импульсного лазера, высокоэнергетический лазер может быть выведен многократно в течение определенного периода.
Способ классификации | Категория лазера | Особенности |
Классификация по режиму работы | Непрерывный лазер | Возбуждение рабочего материала и соответствующий лазерный выход может осуществляться непрерывно в большом диапазоне времени |
Импульсивный лазер | Он относится к лазеру с длительностью одного лазерного импульса менее 0,25 секунды и работает только один раз с определенным интервалом. Он имеет большую выходную пиковую мощность и подходит для лазерной маркировки, резки и ранжирования. | |
Классификация по длительности импульса | Миллисекундный лазер (MS) | 10-3S |
Микросекундный лазер (US) | 10-6S | |
Наносекундный лазер (NS) | 10-9S | |
Пикосекундный лазер (PS) | 10-12S | |
Фемтосекундный лазер (FS) | 10-15S |
По длине выходной волны лазеры можно разделить на рентгеновские, ультрафиолетовые, инфракрасные, видимые и т.д;
Можно разделить на лазеры низкой мощности 100 Вт, лазеры средней мощности 100-1500 Вт и лазеры высокой мощности больше 1500 Вт.
Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «Насколько точна оптоволоконная лазерная резка?» и «Способы защиты лазерного станка от влаги».
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Запуск оптоволоконного лазерного аппарата для сварки металла XTW-1500/Raycus в Тольятти Алексей Можете написать мне на почту alex.online@stankoff.ru, я...
Как сделать инкрустацию медной проволокой Андрей Пробовал делать так. Резцом канавку прорубать. Честно -...
Как придать дереву насыщенный черный цвет — инструкция как эбонизировать древесину Дмитрий Валерьевич Как избежать тёплых цветов и получить серый/чёрный?
10 лучших систем ЧПУ в мире Maxm под цифрой "2" на фото не SIEMENS, а российская...
Поставка барабанного мобильного измельчителя древесины BOXER GS-15E в Иваново Антон Здравствуйте! Телефон менеджера по продаже данного...
Как быстро сделать рабочий стол из фанеры на фрезере с ЧПУ + DXF файлы Дмитрий Кто-нибудь может изготовить такой стол в Москве?