✷Laser
Il suo nome completo è Amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni.Letteralmente significa "amplificazione della radiazione eccitata dalla luce".Si tratta di una sorgente luminosa artificiale con caratteristiche diverse dalla luce naturale, che può diffondersi a lunga distanza in linea retta e può essere raccolta in una piccola area.
✷ Differenza tra laser e luce naturale
1. Monocromaticità
La luce naturale comprende un’ampia gamma di lunghezze d’onda, dall’ultravioletto all’infrarosso.Le sue lunghezze d'onda variano.
Luce naturale
La luce laser ha una singola lunghezza d'onda della luce, una proprietà chiamata monocromaticità.Il vantaggio della monocromaticità è che aumenta la flessibilità del design ottico.
Laser
L'indice di rifrazione della luce varia a seconda della lunghezza d'onda.
Quando la luce naturale passa attraverso una lente, avviene la diffusione dovuta ai diversi tipi di lunghezze d'onda contenute al suo interno.Questo fenomeno è chiamato aberrazione cromatica.
La luce laser, d'altra parte, è una singola lunghezza d'onda della luce che si rifrange solo nella stessa direzione.
Ad esempio, mentre l'obiettivo di una fotocamera deve avere un design che corregga la distorsione dovuta al colore, i laser devono tenere conto solo di quella lunghezza d'onda, in modo che il raggio possa essere trasmesso su lunghe distanze, consentendo un design preciso che concentri la luce in un piccolo punto.
2. Direttività
La direzionalità è il grado in cui è meno probabile che il suono o la luce si diffondano mentre viaggiano attraverso lo spazio;una direzionalità più elevata indica una minore diffusione.
Luce naturale: È costituito da luce diffusa in varie direzioni e per migliorare la direzionalità è necessario un sistema ottico complesso per rimuovere la luce al di fuori della direzione in avanti.
Laser:Si tratta di una luce altamente direzionale ed è più semplice progettare ottiche per consentire al laser di viaggiare in linea retta senza diffondersi, consentendo la trasmissione a lunga distanza e così via.
3. Coerenza
La coerenza indica il grado in cui la luce tende a interferire tra loro.Se si considera la luce come un'onda, quanto più le bande sono vicine tanto maggiore è la coerenza.Ad esempio, diverse onde sulla superficie dell'acqua possono intensificarsi o annullarsi a vicenda quando entrano in collisione tra loro e, allo stesso modo di questo fenomeno, più casuali sono le onde, più debole è il grado di interferenza.
Luce naturale
La fase, la lunghezza d'onda e la direzione del laser sono le stesse ed è possibile mantenere un'onda più forte, consentendo così la trasmissione a lunga distanza.
I picchi e le valli del laser sono coerenti
La luce altamente coerente, che può essere trasmessa su lunghe distanze senza diffondersi, ha il vantaggio di poter essere raccolta in piccoli punti attraverso una lente e può essere utilizzata come luce ad alta densità trasmettendo la luce generata altrove.
4. Densità energetica
I laser hanno eccellente monocromaticità, direttività e coerenza e possono essere aggregati in punti molto piccoli per formare luce ad alta densità di energia.I laser possono essere ridotti fino al limite della luce naturale che non può essere raggiunta dalla luce naturale.(Limite di bypass: si riferisce all'incapacità fisica di focalizzare la luce su qualcosa di più piccolo della lunghezza d'onda della luce.)
Riducendo il laser a dimensioni più piccole, l'intensità della luce (densità di potenza) può essere aumentata fino al punto in cui può essere utilizzato per tagliare il metallo.
Laser
✷ Principio dell'oscillazione laser
1. Principio della generazione laser
Per produrre luce laser sono necessari atomi o molecole chiamati mezzi laser.Il mezzo laser viene energizzato esternamente (eccitato) in modo che l'atomo cambi da uno stato fondamentale a bassa energia a uno stato eccitato ad alta energia.
Lo stato eccitato è lo stato in cui gli elettroni all'interno di un atomo si spostano dal guscio interno a quello esterno.
Dopo che un atomo si è trasformato in uno stato eccitato, ritorna allo stato fondamentale dopo un certo periodo di tempo (il tempo necessario per tornare dallo stato eccitato allo stato fondamentale è chiamato vita della fluorescenza).In questo momento l'energia ricevuta viene irradiata sotto forma di luce per ritornare allo stato fondamentale (radiazione spontanea).
Questa luce irradiata ha una lunghezza d'onda specifica.I laser vengono generati trasformando gli atomi in uno stato eccitato e quindi estraendo la luce risultante per utilizzarla.
2. Principio del laser amplificato
Gli atomi che sono stati trasformati in uno stato eccitato per un certo periodo di tempo irradieranno luce a causa della radiazione spontanea e torneranno allo stato fondamentale.
Tuttavia, quanto più forte è la luce di eccitazione, tanto più aumenterà il numero di atomi nello stato eccitato e aumenterà anche la radiazione spontanea della luce, dando luogo al fenomeno della radiazione eccitata.
La radiazione stimolata è il fenomeno in cui, dopo aver incidente la luce di una radiazione spontanea o stimolata su un atomo eccitato, quella luce fornisce all'atomo eccitato l'energia per rendere la luce dell'intensità corrispondente.Dopo la radiazione eccitata, l'atomo eccitato ritorna al suo stato fondamentale.È questa radiazione stimolata che viene utilizzata per l'amplificazione dei laser, e maggiore è il numero di atomi nello stato eccitato, maggiore è la radiazione stimolata generata continuamente, che consente alla luce di essere rapidamente amplificata ed estratta come luce laser.
✷ Costruzione del Laser
I laser industriali sono ampiamente classificati in 4 tipi.
1. Laser a semiconduttore: un laser che utilizza come mezzo un semiconduttore con una struttura a strati attivi (strato che emette luce).
2. Laser a gas: i laser a CO2 che utilizzano il gas CO2 come mezzo sono ampiamente utilizzati.
3. Laser a stato solido: generalmente laser YAG e laser YVO4, con supporti laser cristallini YAG e YVO4.
4. Laser a fibra: utilizzo della fibra ottica come mezzo.
✷ Informazioni sulle caratteristiche degli impulsi e sugli effetti sui pezzi
1. Differenze tra YVO4 e laser a fibra
Le principali differenze tra i laser YVO4 e i laser a fibra sono la potenza di picco e l'ampiezza dell'impulso.La potenza di picco rappresenta l'intensità della luce e l'ampiezza dell'impulso rappresenta la durata della luce.yVO4 ha la caratteristica di generare facilmente picchi elevati e brevi impulsi di luce, mentre la fibra ha la caratteristica di generare facilmente picchi bassi e lunghi impulsi di luce.Quando il laser irradia il materiale, il risultato della lavorazione può variare notevolmente a seconda della differenza degli impulsi.
2. Impatto sui materiali
Gli impulsi del laser YVO4 irradiano il materiale con luce ad alta intensità per un breve periodo di tempo, in modo che le zone più chiare dello strato superficiale si riscaldino rapidamente per poi raffreddarsi immediatamente.La porzione irradiata viene raffreddata fino allo stato di schiuma nello stato di ebollizione ed evapora per formare un'impronta meno profonda.L'irraggiamento termina prima che il calore venga trasferito, quindi l'impatto termico sull'area circostante è minimo.
Gli impulsi del laser a fibra, invece, irradiano luce a bassa intensità per lunghi periodi di tempo.La temperatura del materiale sale lentamente e rimane liquida o evaporata per lungo tempo.Pertanto, il laser a fibra è adatto per l'incisione nera dove la quantità di incisione diventa grande o dove il metallo è sottoposto a una grande quantità di calore e si ossida e deve essere annerito.
Orario di pubblicazione: 26 ottobre 2023