✷ Láser
Su nombre completo es Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación.Esto significa literalmente "amplificación de la radiación excitada por la luz".Es una fuente de luz artificial con características diferentes a la luz natural, que puede extenderse a gran distancia en línea recta y concentrarse en un área pequeña.
✷ Diferencia entre láser y luz natural
1. Monocromaticidad
La luz natural abarca una amplia gama de longitudes de onda, desde ultravioleta hasta infrarroja.Sus longitudes de onda varían.
Luz natural
La luz láser es una única longitud de onda de luz, una propiedad llamada monocromaticidad.La ventaja de la monocromaticidad es que aumenta la flexibilidad del diseño óptico.
Láser
El índice de refracción de la luz varía según la longitud de onda.
Cuando la luz natural pasa a través de una lente, se produce difusión debido a los diferentes tipos de longitudes de onda que contiene.Este fenómeno se llama aberración cromática.
La luz láser, por otro lado, es una única longitud de onda de luz que solo se refracta en la misma dirección.
Por ejemplo, mientras que la lente de una cámara debe tener un diseño que corrija la distorsión debida al color, los láseres solo necesitan tener en cuenta esa longitud de onda, por lo que el haz puede transmitirse a largas distancias, lo que permite un diseño preciso que concentra la luz. en un pequeño lugar.
2. Directividad
La direccionalidad es el grado en que es menos probable que el sonido o la luz se difundan a medida que viajan por el espacio;Una mayor direccionalidad indica menos difusión.
Luz natural: Consiste en luz difundida en varias direcciones y, para mejorar la direccionalidad, se necesita un sistema óptico complejo para eliminar la luz fuera de la dirección de avance.
Láser:Es una luz altamente direccional y es más fácil diseñar ópticas que permitan que el láser viaje en línea recta sin extenderse, lo que permite la transmisión a larga distancia, etc.
3. Coherencia
La coherencia indica el grado en que la luz tiende a interferir entre sí.Si consideramos la luz como ondas, cuanto más cercanas estén las bandas mayor será la coherencia.Por ejemplo, diferentes ondas en la superficie del agua pueden potenciarse o anularse entre sí cuando chocan entre sí y, al igual que este fenómeno, cuanto más aleatorias sean las ondas, más débil será el grado de interferencia.
Luz natural
La fase, la longitud de onda y la dirección del láser son las mismas y se puede mantener una onda más fuerte, lo que permite la transmisión a larga distancia.
Los picos y valles del láser son consistentes
La luz altamente coherente, que puede transmitirse a largas distancias sin propagarse, tiene la ventaja de que puede concentrarse en pequeños puntos a través de una lente y puede usarse como luz de alta densidad transmitiendo la luz generada en otros lugares.
4. Densidad de energía
Los láseres tienen excelente monocromaticidad, directividad y coherencia, y pueden agregarse en puntos muy pequeños para formar luz de alta densidad de energía.Los láseres se pueden reducir hasta cerca del límite de la luz natural que la luz natural no puede alcanzar.(Límite de derivación: se refiere a la incapacidad física de enfocar la luz en algo más pequeño que la longitud de onda de la luz).
Al reducir el láser a un tamaño más pequeño, la intensidad de la luz (densidad de potencia) se puede aumentar hasta el punto en que se puede utilizar para cortar metal.
Láser
✷ Principio de oscilación láser
1. Principio de generación láser.
Para producir luz láser se necesitan átomos o moléculas llamados medios láser.El medio láser se energiza (excita) externamente de modo que el átomo cambia de un estado fundamental de baja energía a un estado excitado de alta energía.
El estado excitado es el estado en el que los electrones dentro de un átomo se mueven desde la capa interna a la externa.
Después de que un átomo se transforma a un estado excitado, regresa al estado fundamental después de un período de tiempo (el tiempo que tarda en regresar del estado excitado al estado fundamental se denomina vida útil de fluorescencia).En este momento la energía recibida se irradia en forma de luz para volver al estado fundamental (radiación espontánea).
Esta luz irradiada tiene una longitud de onda específica.Los láseres se generan transformando átomos en un estado excitado y luego extrayendo la luz resultante para utilizarla.
2. Principio del láser amplificado
Los átomos que se han transformado a un estado excitado durante un cierto período de tiempo irradiarán luz debido a la radiación espontánea y regresarán al estado fundamental.
Sin embargo, cuanto más fuerte sea la luz de excitación, más aumentará el número de átomos en el estado excitado y también aumentará la radiación espontánea de luz, lo que dará como resultado el fenómeno de radiación excitada.
La radiación estimulada es el fenómeno en el que, después de que incide luz de radiación espontánea o estimulada sobre un átomo excitado, esa luz proporciona energía al átomo excitado para que la luz tenga la intensidad correspondiente.Después de la radiación excitada, el átomo excitado vuelve a su estado fundamental.Es esta radiación estimulada la que se utiliza para la amplificación de los láseres, y cuanto mayor es el número de átomos en el estado excitado, más radiación estimulada se genera continuamente, lo que permite que la luz se amplifique y extraiga rápidamente como luz láser.
✷ Construcción del Láser
Los láseres industriales se clasifican en términos generales en 4 tipos.
1. Láser semiconductor: láser que utiliza un semiconductor con una estructura de capa activa (capa emisora de luz) como medio.
2. Láseres de gas: Los láseres de CO2 que utilizan gas CO2 como medio se utilizan ampliamente.
3. Láseres de estado sólido: Generalmente láseres YAG y láseres YVO4, con medios láser cristalinos YAG e YVO4.
4. Láser de fibra: utiliza fibra óptica como medio.
✷ Acerca de las características del pulso y los efectos en las piezas de trabajo
1. Diferencias entre YVO4 y láser de fibra
Las principales diferencias entre los láseres YVO4 y los láseres de fibra son la potencia máxima y el ancho del pulso.La potencia máxima representa la intensidad de la luz y el ancho del pulso representa la duración de la luz.yVO4 tiene la característica de generar fácilmente picos altos y pulsos de luz cortos, y la fibra tiene la característica de generar fácilmente picos bajos y pulsos de luz largos.Cuando el láser irradia el material, el resultado del procesamiento puede variar mucho dependiendo de la diferencia de pulsos.
2. Impacto en los materiales
Los pulsos del láser YVO4 irradian el material con luz de alta intensidad durante un corto período de tiempo, de modo que las áreas más claras de la capa superficial se calientan rápidamente y luego se enfrían inmediatamente.La porción irradiada se enfría hasta un estado espumoso en el estado de ebullición y se evapora para formar una huella menos profunda.La irradiación termina antes de que se transfiera el calor, por lo que hay poco impacto térmico en el área circundante.
Los impulsos del láser de fibra, por el contrario, irradian luz de baja intensidad durante largos periodos de tiempo.La temperatura del material aumenta lentamente y permanece líquido o evaporado durante mucho tiempo.Por lo tanto, el láser de fibra es adecuado para el grabado en negro donde la cantidad de grabado aumenta o donde el metal se somete a una gran cantidad de calor y se oxida y necesita ser ennegrecido.
Hora de publicación: 26 de octubre de 2023