Näme üçin lazer ýörelgesini bilmeli?
Adaty ýarymgeçiriji lazerleriň, süýümleriň, diskleriň weYAG lazersaýlama prosesinde has gowy düşünmäge we has köp pikir alyşmaga kömek edip biler.
Makalada esasan meşhur ylma üns berilýär: lazer öndürmek prinsipine, lazerleriň esasy gurluşyna we lazerleriň birnäçe umumy görnüşine gysgaça giriş.
Birinjiden, lazer öndürmek prinsipi
Lazer, stimulirlenen radiasiýa güýçlendirilmegi diýlip atlandyrylýan ýagtylyk bilen materiýanyň özara täsiri netijesinde emele gelýär; Gyjyndyrylýan radiasiýa güýçlendirilmegine düşünmek, Eýnşteýniň öz-özünden emissiýa, stimulirlenýän siňdiriş we stimulirlenen radiasiýa düşünjelerine, şeýle hem käbir zerur teoretiki esaslara düşünmegi talap edýär.
Nazary esaslar 1: Bohr modeli
Bohr modeli, esasan, atomlaryň içki gurluşyny üpjün edýär, lazerleriň nähili ýüze çykýandygyna düşünmegi aňsatlaşdyrýar. Atom ýadrodan we ýadronyň daşyndaky elektronlardan durýar we elektronlaryň orbitalary özbaşdak däl. Elektronlarda diňe belli orbitalar bar, olaryň arasynda içerki orbital ýeriň ýagdaýy diýilýär; Elektron ýeriň aşagynda bolsa, energiýasy iň pesdir. Elektron orbitadan bökse, oňa ilkinji tolgundyrylan ýagdaý diýilýär we ilkinji tolgunan ýagdaýyň energiýasy ýeriň ýagdaýyndan has ýokary bolar; Başga bir orbita ikinji tolgundyryjy ýagdaý diýilýär;
Lazeriň döremeginiň sebäbi, elektronlaryň bu modeldäki dürli orbitalarda hereket etmegidir. Elektronlar energiýany siňdirse, ýeriň ýagdaýyndan tolgunýan ýagdaýa geçip biler; Elektron tolgunan ýagdaýdan ýer ýagdaýyna gaýdyp gelse, köplenç lazer görnüşinde çykýan energiýany çykarar.
Nazary esaslar 2: Eýnşteýniň stimulirlenen radiasiýa teoriýasy
1917-nji ýylda Eýnşteýn lazer we lazer önümçiligi üçin teoretiki esas bolan stimulirlenen şöhlelenme teoriýasyny teklip etdi: materiýanyň siňdirilmegi ýa-da çykmagy, esasan, radiasiýa meýdany bilen materiýany emele getirýän bölejikleriň we onuň özeniniň täsiri netijesinde ýüze çykýar. düýp bölejikleriň dürli energiýa derejeleriniň arasynda geçmegi. Lightagtylyk bilen materiýanyň özara täsirinde üç dürli proses bar: öz-özünden emissiýa, stimulirlenen zyňyndy we stimulirlenen siňdiriş. Köp mukdarda bölejikleri öz içine alýan ulgam üçin bu üç proses elmydama bilelikde ýaşaýar we ýakyn baglanyşyklydyr.
Öz-özünden zyňyndy:
Suratda görkezilişi ýaly: ýokary energiýa derejesindäki E2 pes energiýa E1 derejesine öz-özünden geçýär we hv energiýasy bilen foton çykarýar we hv = E2-E1; Bu öz-özünden we baglanyşyksyz geçiş prosesine öz-özünden geçiş diýilýär we öz-özünden geçiş arkaly çykýan ýagtylyk tolkunlaryna öz-özünden radiasiýa diýilýär.
Öz-özünden emissiýanyň aýratynlyklary: Her foton dürli ugurlar we fazalar bilen garaşsyz we ýüze çykma wagty hem tötänleýin. Lazer tarapyndan talap edilýän yşyk däl birsyhly we bulam-bujar ýagtylyga degişlidir. Şonuň üçin lazer öndürmek prosesi bu ýalňyş ýoldan azaltmaly. Bu, şeýle hem dürli lazerleriň tolkun uzynlygynyň ýitip gitmeginiň sebäplerinden biridir. Gowy gözegçilikde saklansa, lazerdäki öz-özünden emissiýanyň paýyna üns berilmez. 1060 nm ýaly lazer näçe arassa bolsa, hemmesi 1060 nm, Bu lazeriň birneme durnukly siňdiriş tizligi we güýji bar.
Höweslendirilen siňdiriş:
Pes energiýa derejesinde (pes orbitaly) elektronlar, fotonlary siňdirenden soň, has ýokary energiýa derejesine (ýokary orbitalara) geçýär we bu prosese stimulirlenýän siňdiriş diýilýär. Höweslendirilen siňdiriş möhüm we nasos işleriniň biridir. Lazeriň nasos çeşmesi, girdeji gurşawyndaky bölejikleriň geçmegine we lazeriň çykarylmagy bilen has ýokary energiýa derejesinde stimulirlenen radiasiýa garaşmagyna foton energiýasy berýär.
Höweslendirilen radiasiýa:
Daşarky energiýanyň (hv = E2-E1) ýagtylygy bilen şöhlelenende, ýokary energiýa derejesindäki elektron daşarky foton bilen tolgundyrylýar we pes energiýa derejesine geçýär (ýokary orbit pes orbitada işleýär). Şol bir wagtyň özünde, daşarky foton bilen birmeňzeş foton çykarýar. Bu amal asyl tolgundyryjy ýagtylygy siňdirmeýär, şonuň üçin iki sany birmeňzeş foton bolar, bu bolsa elektronyň ozal sorulan fotony tüýkürip biljekdigine düşünip bolar, Bu lýumensensiýa prosesi stimulirlenen radiasiýa diýilýär, bu stimulirlenen siňdirişiň ters prosesi.
Nazaryýet düşnükli bolansoň, ýokardaky suratda görkezilişi ýaly lazer gurmak gaty ýönekeý: maddy durnuklylygyň adaty şertlerinde elektronlaryň aglaba köplügi ýer astynda, elektronlar ýeriň üstünde we lazer baglydyr. stimulirlenen radiasiýa. Şonuň üçin lazeriň gurluşy, ilki bilen stimulirlenýän siňdirişiň döremegine ýol bermek, elektronlary ýokary energiýa derejesine çykarmak, soň bolsa köp sanly ýokary energiýa derejeli elektronlaryň stimulirlenen radiasiýa geçmegine sebäp bolmak, fotonlar goýbermek, Mundan, lazer döredilip bilner. Soň bolsa, lazer gurluşyny hödürläris.
Lazer gurluşy:
Lazer gurluşyny ozal agzalan lazer öndürmek şertleri bilen deňeşdiriň:
Enceüze çykmagyň ýagdaýy we degişli gurluş:
1. Lazer işleýän gurşaw hökmünde güýçlendiriji effekti üpjün edýän girdeji serişdesi bar we işjeňleşdirilen bölejikler stimulirlenen radiasiýa döretmek üçin amatly energiýa derejesine eýe (esasanam elektronlary ýokary energiýa orbitalaryna geçirip bilýär we belli bir wagt üçin bar) , soň bolsa stimulirlenen radiasiýa arkaly fotonlary bir demde goýberiň);
2. Elektronlary aşaky derejeden ýokarky derejä çykaryp bilýän daşarky tolgundyryjy çeşme (nasos çeşmesi) bar, bu lazeriň ýokarky we aşaky derejeleriniň arasynda bölejikleriň sanynyň üýtgemegine sebäp bolýar (ýagny, ýokary energiýa bölejikleri has köp bolanda) pes energiýa bölejikleri), YAG lazerlerindäki ksenon çyrasy ýaly;
3. Lazer yrgyldamasyna ýetip, lazeriň iş materialynyň işleýiş uzynlygyny ýokarlandyryp, ýagty tolkun re modeimini ekrana çykaryp, şöhläniň ýaýramagynyň ugruny dolandyryp, monohromatikligi gowulandyrmak üçin stimulirlenen radiasiýa ýygylygyny saýlap güýçlendirip bilýän rezonans boşlugy bar. lazer belli bir energiýada çykýar).
Degişli gurluş, YAG lazeriniň ýönekeý gurluşy bolan ýokardaky suratda görkezilýär. Beýleki gurluşlar has çylşyrymly bolup biler, ýöne özeni şu. Lazer öndürmek prosesi suratda görkezilýär:
Lazer klassifikasiýasy: köplenç orta ýa-da lazer energiýa görnüşi boýunça toparlara bölünýär
Orta klassifikasiýa gazanmak:
Kömürturşy gazy: Kömürturşy gazynyň lazeriniň girdejisi geliý weCO2 lazer,çykaryljak iň irki lazer önümlerinden biri bolan 10,6um lazer tolkun uzynlygy bilen. Irki lazer bilen kebşirlemek, esasan, metal däl materiallary (matalar, plastmassalar, agaç we ş.m.) kebşirlemek we kesmek üçin ulanylýan kömürturşy gazy lazerine esaslanýar. Mundan başga-da, daşbasma maşynlarynda hem ulanylýar. Kömürturşy gazy lazer optiki süýümler arkaly geçip bilmeýär we giňişlikdäki optiki ýollardan geçýär, Iň irki Tongkuai birneme gowy edilipdi we köp kesiş enjamlary ulanyldy;
YAG (yttrium alýumin granat) lazeri: Neodim (Nd) ýa-da yttrium (Yb) metal ionlary bilen dokalan YAG kristallary, zyňyndy tolkun uzynlygy 1,06um bolan lazer gazanmak serişdesi hökmünde ulanylýar. YAG lazeri has ýokary impuls çykaryp biler, ýöne ortaça güýji pes we iň ýokary güýji ortaça güýjüň 15 essesine ýetip biler. Esasan impulsly lazer bolsa, üznüksiz çykyş edip bolmaz; Optöne optiki süýümler arkaly geçip bilýär we şol bir wagtyň özünde metal materiallaryň siňdiriş tizligi ýokarlanýar we ýokary şöhlelendiriji materiallarda ilkinji gezek 3C meýdançasynda ulanylýar;
Süýüm lazeri: Bazardaky häzirki esasy akym, tolkun uzynlygy 1060nm bolan ytterbium doply süýümi girdeji serişdesi hökmünde ulanýar. Mundan başga-da, gurşawyň görnüşine baglylykda süýüm we disk lazerlerine bölünýär; Süýüm optiki IPG, disk bolsa Tongkuai aňladýar.
Ondarymgeçiriji lazer: Girdeji serişdesi ýarymgeçiriji PN çatrygy, ýarymgeçiriji lazeriň tolkun uzynlygy esasan 976nm. Häzirki wagtda infragyzyl lazerlere ýakyn ýarymgeçiriji esasan 600umdan ýokary ýeňil tegmiller bilen örtmek üçin ulanylýar. Lazerline ýarymgeçiriji lazerleriň wekilçilikli kärhanasydyr.
Energiýa hereketi görnüşi boýunça klassifikasiýa: impuls lazeri (PULSE), üznüksiz lazer (QCW), üznüksiz lazer (CW)
Impuls lazeri: nanosekunt, pikosekunt, femtosekunt, bu ýokary ýygylykly impuls lazeri (ns, impulsyň ini) köplenç inçe mis we alýumin meňzeş materiallary gaýtadan işlemek üçin ulanylýan ýokary pik energiýasyna, ýokary ýygylyga (MHZ) gaýtadan işlemäge, esasanam arassalamaga ýetip biler. . Highokary ýokary energiýa ulanyp, az hereket wagty we az ýylylyga täsir edýän zona bilen esasy materialy çalt eredip biler. Ultra inçe materiallary gaýtadan işlemegiň artykmaçlyklary bar (0,5 mm-den aşak);
Quasi üznüksiz lazer (QCW): Gaýtalama tizligi we pes wezipe sikli (50% -den pes) sebäpli impulsyň giňligiQCW lazerkilowatt derejesindäki üznüksiz süýümli lazer bilen Q-kommutator impuls lazeriniň arasyndaky boşlugy dolduryp, 50 us-50 ms ýetýär; Üznüksiz süýümli lazeriň iň ýokary güýji üznüksiz re operationim işleýşinde ortaça güýjüň 10 essesine ýetip biler. QCW lazerleri, adatça, iki reesime eýe, biri pes kuwwatda üznüksiz kebşirlemek, beýlekisi bolsa iň ýokary güýji 10 esse ýokary güýji bilen impulsly lazer bilen kebşirlemek, has galyň materiallara we has köp ýylylyk kebşirlemegine ýetip biler, şol bir wagtyň özünde ýylylygy gözegçilikde saklar. örän kiçi aralyk;
Üznüksiz lazer (CW): Bu iň köp ulanylýar we bazarda görlen lazerleriň köpüsi kebşirlemek üçin lazeri yzygiderli çykarýan CW lazerleridir. Süýüm lazerleri dürli ýadro diametrlerine we şöhle häsiýetlerine görä bir re modeimli we köp re modeimli lazerlere bölünýär we dürli amaly ssenariýalaryna uýgunlaşdyrylyp bilner.
Iş wagty: 20-2023-nji dekabry