Lazer texnologiyasi asoslari

✷ Lazer

Uning to'liq nomi - Radiatsiyaning stimulyatsiyalangan emissiyasi orqali yorug'likni kuchaytirish.Bu tom ma'noda "yorug'lik qo'zg'atuvchi nurlanishning kuchayishi" degan ma'noni anglatadi.Bu tabiiy yorug'likdan turli xil xususiyatlarga ega bo'lgan sun'iy yorug'lik manbai bo'lib, u to'g'ri chiziqda uzoq masofaga tarqalishi va kichik maydonda to'planishi mumkin.

✷ Lazer va tabiiy yorug'lik o'rtasidagi farq

1. Monoxromatiklik

Tabiiy yorug'lik ultrabinafshadan infraqizilgacha bo'lgan keng to'lqin uzunliklarini o'z ichiga oladi.Uning to'lqin uzunliklari har xil.

mín 1

Tabiiy yorug'lik

Lazer nuri yorug'likning bir to'lqin uzunligi bo'lib, monoxromatiklik deb ataladi.Monoxromatiklikning afzalligi shundaki, u optik dizaynning moslashuvchanligini oshiradi.

mín 2

Lazer

Yorug'likning sinishi ko'rsatkichi to'lqin uzunligiga qarab o'zgaradi.

Tabiiy yorug'lik linzadan o'tganda, uning ichida joylashgan turli xil to'lqin uzunliklari tufayli diffuziya sodir bo'ladi.Bu hodisa xromatik aberatsiya deb ataladi.

Boshqa tomondan, lazer nuri faqat bir xil yo'nalishda sinadigan yorug'likning bir to'lqin uzunligidir.

Misol uchun, kameraning linzalari rang tufayli buzilishlarni to'g'irlaydigan dizaynga ega bo'lishi kerak bo'lsa, lazerlar faqat shu to'lqin uzunligini hisobga olishlari kerak, shuning uchun nur uzoq masofalarga uzatilishi mumkin, bu yorug'likni to'playdigan aniq dizaynga imkon beradi. kichik bir joyda.

2. Direktivlik

Yo'nalish - tovush yoki yorug'likning kosmos bo'ylab tarqalish ehtimoli kamligi;yuqori yo'nalish kamroq diffuziyani ko'rsatadi.

Tabiiy yorug'lik: U turli yo'nalishlarda tarqalgan yorug'likdan iborat bo'lib, yo'nalishni yaxshilash uchun oldinga yo'nalishdan tashqarida yorug'likni olib tashlash uchun murakkab optik tizim kerak.

mín 3

Lazer:Bu yuqori yo'nalishli yorug'likdir va lazerning tarqalmasdan to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanishini ta'minlash uchun optikani loyihalash osonroq, uzoq masofalarga uzatish imkonini beradi va hokazo.

mín 4

3. Muvofiqlik

Kogerentlik yorug'likning bir-biriga qanchalik xalaqit berishini ko'rsatadi.Agar yorug'lik to'lqin deb hisoblansa, chiziqlar qanchalik yaqin bo'lsa, kogerentlik shunchalik yuqori bo'ladi.Masalan, suv yuzasidagi turli to'lqinlar bir-biri bilan to'qnashganda bir-birini kuchaytirishi yoki bekor qilishi mumkin va xuddi shu hodisaga o'xshab, to'lqinlar qanchalik tasodifiy bo'lsa, shovqin darajasi shunchalik zaif bo'ladi.

mín 5

Tabiiy yorug'lik

Lazerning fazasi, to'lqin uzunligi va yo'nalishi bir xil bo'lib, kuchliroq to'lqin saqlanishi mumkin, bu esa uzoq masofalarga uzatish imkonini beradi.

6

Lazer cho'qqilari va vodiylari izchil

Uzoq masofalarga tarqalmasdan uzatilishi mumkin bo'lgan yuqori kogerent yorug'likning afzalligi shundaki, u ob'ektiv orqali kichik nuqtalarga to'planadi va hosil bo'lgan yorug'likni boshqa joyga o'tkazish orqali yuqori zichlikdagi yorug'lik sifatida ishlatilishi mumkin.

4. Energiya zichligi

Lazerlar mukammal monoxromatiklik, to'g'ridan-to'g'ri yo'nalish va kogerentlikka ega va yuqori energiya zichligi yorug'ligini hosil qilish uchun juda kichik nuqtalarga birlashtirilishi mumkin.Lazerlarni tabiiy yorug'lik bilan erishib bo'lmaydigan tabiiy yorug'lik chegarasiga yaqinlashtirish mumkin.(Bypass chegarasi: Bu yorug'likni yorug'lik to'lqin uzunligidan kichikroq narsaga qaratishning jismoniy qobiliyatsizligini anglatadi.)

Lazerni kichikroq hajmga qisqartirish orqali yorug'lik intensivligini (quvvat zichligi) metallni kesish uchun ishlatish mumkin bo'lgan darajaga oshirish mumkin.

7

Lazer

✷ Lazer tebranish printsipi

1. Lazer hosil qilish prinsipi

Lazer nurini ishlab chiqarish uchun lazer muhiti deb ataladigan atomlar yoki molekulalar kerak bo'ladi.Lazer muhiti tashqi energiya bilan ta'minlangan (qo'zg'atilgan) bo'lib, atom kam energiyali asosiy holatdan yuqori energiyali qo'zg'aluvchan holatga o'tadi.

Qo'zg'aluvchan holat - bu atom ichidagi elektronlarning ichki qobiqdan tashqi qobiqqa o'tish holati.

Atom qo'zg'aluvchan holatga o'tgandan so'ng, u ma'lum vaqtdan so'ng asosiy holatga qaytadi (qo'zg'alish holatidan asosiy holatga qaytish uchun zarur bo'lgan vaqt floresansning ishlash muddati deb ataladi).Bu vaqtda olingan energiya asosiy holatga qaytish uchun yorug'lik shaklida tarqaladi (spontan nurlanish).

Bu nurlangan yorug'lik ma'lum bir to'lqin uzunligiga ega.Lazerlar atomlarni hayajonlangan holatga aylantirish va undan foydalanish uchun hosil bo'lgan yorug'likni olish orqali hosil bo'ladi.

2. Kuchaytirilgan lazer printsipi

Ma'lum vaqt davomida qo'zg'aluvchan holatga o'tgan atomlar o'z-o'zidan nurlanish tufayli yorug'lik chiqaradi va asosiy holatga qaytadi.

Biroq, qo'zg'atuvchi yorug'lik qanchalik kuchli bo'lsa, qo'zg'atilgan holatdagi atomlar soni shunchalik ko'payadi va yorug'likning o'z-o'zidan nurlanishi ham ko'payadi, natijada qo'zg'aluvchan nurlanish hodisasi paydo bo'ladi.

Rag'batlantirilgan nurlanish - bu qo'zg'aluvchan atomga o'z-o'zidan yoki qo'zg'atilgan nurlanish nuri tushgandan so'ng, bu yorug'lik qo'zg'atilgan atomni yorug'likni mos keladigan intensivlikka aylantirish uchun energiya bilan ta'minlaydigan hodisadir.Qo'zg'atilgan nurlanishdan so'ng, hayajonlangan atom o'zining asosiy holatiga qaytadi.Aynan shu ogohlantirilgan nurlanish lazerlarni kuchaytirish uchun ishlatiladi va qo'zg'atilgan holatda atomlar soni qancha ko'p bo'lsa, shunchalik ko'p stimulyatsiya qilingan nurlanish doimiy ravishda hosil bo'ladi, bu yorug'likni tezda kuchaytirish va lazer nuri sifatida chiqarish imkonini beradi.

8
mín 9

✷ Lazerning qurilishi

Sanoat lazerlari 4 turga bo'linadi.

1. Yarimo'tkazgichli lazer: O'zining muhiti sifatida faol qatlam (yorug'lik chiqaruvchi qatlam) strukturasiga ega bo'lgan yarim o'tkazgichdan foydalanadigan lazer.

2. Gaz lazerlari: CO2 gazini vosita sifatida ishlatadigan CO2 lazerlari keng qo'llaniladi.

3. Qattiq holatdagi lazerlar: Odatda YAG lazerlari va YVO4 lazerlari, YAG va YVO4 kristalli lazerli vositalar bilan.

4. Fiber lazer: vosita sifatida optik toladan foydalanish.

✷ Puls xususiyatlari va ish qismlariga ta'siri haqida

1. YVO4 va tolali lazer o'rtasidagi farqlar

YVO4 lazerlari va tolali lazerlar o'rtasidagi asosiy farqlar eng yuqori quvvat va impuls kengligidir.Eng yuqori quvvat yorug'lik intensivligini, puls kengligi esa yorug'lik davomiyligini ifodalaydi.yVO4 yorug'likning yuqori cho'qqilarini va qisqa pulslarini osongina hosil qilish xususiyatiga ega, tolalar esa past cho'qqilarni va yorug'likning uzun impulslarini osongina hosil qilish xususiyatiga ega.Lazer materialni nurlantirganda, ishlov berish natijasi impulslarning farqiga qarab juda farq qilishi mumkin.

mín 10

2. Materiallarga ta'sir qilish

YVO4 lazerining impulslari materialni qisqa vaqt davomida yuqori intensivlikdagi yorug'lik bilan nurlantiradi, shuning uchun sirt qatlamining engilroq joylari tez qiziydi va keyin darhol soviydi.Nurlangan qism qaynayotgan holatda ko'pikli holatga qadar sovutiladi va sayozroq iz hosil qilish uchun bug'lanadi.Nurlanish issiqlik o'tkazilgunga qadar tugaydi, shuning uchun atrofdagi hududga ozgina termal ta'sir ko'rsatadi.

Tolali lazerning impulslari esa uzoq vaqt davomida past intensivlikdagi nurni nurlantiradi.Materialning harorati asta-sekin ko'tariladi va uzoq vaqt davomida suyuq yoki bug'langan holda qoladi.Shuning uchun, tolali lazer o'yma miqdori katta bo'ladigan yoki metall ko'p miqdorda issiqlikka duchor bo'lgan va oksidlangan va qora rangga ega bo'lishi kerak bo'lgan qora o'yma uchun javob beradi.


Xabar vaqti: 26-oktabr-2023