Šiame straipsnyje pateikiami šaltiniai.monochromatinė spinduliuotė ir kokie privalumai kietojo kūno lazeriui turi daugiau nei kitų tipų. Čia aprašoma, kaip vyksta nuosekli spinduliuotė, kodėl impulsinis įrenginys yra galingesnis, kuriam reikalingas graviravimas. Jame taip pat aptariami trys pagrindiniai lazerio elementai ir jo veikimo principas.
Zonos teorija
Prieš kalbėdami apie tai, kaip veikia lazeris(pvz., kietosios būsenos) reikėtų apsvarstyti kai kuriuos fizinius modelius. Iš mokyklos pamokų visi prisimena, kad elektronai yra aplink atominę branduolį tam tikruose orbituose arba energijos lygiuose. Jei mes neturime vieno atomo, bet daugelis, ty, mes laikome bet kokį trimatį kūną, atsiranda vienas sunkumas.
Pagal Paulio principą, šiame kūne su vienu irta pati energija gali būti tik vienas elektronas. Be to, net mažiausias smėlio grūdas turi daug atomų. Tokiu atveju gamta atrado labai elegantišką išeitį - kiekvieno elektrono energija skiriasi nuo kito energijos labai maža, beveik nesiskiria. Tokiu atveju visi to paties lygio elektronai „paspaudžiami“ į vieną energijos zoną. Zona, kurioje yra toliausiai nuo branduolio nutolę elektronai, vadinamas valentiniu. Zona po jos turi didesnę energiją. Juose elektronai laisvai juda ir vadinami laidumo juosta.
Emisija ir absorbcija
Bet koks lazeris (kietojo kūno, dujų, cheminių medžiagų)dirba elektronų perdavimo iš vienos zonos į kitą principais. Jei šviesa patenka ant kūno, fotonas suteikia elektronui pakankamai jėgos, kad ji būtų aukštesnėje energijos būsenoje. Ir atvirkščiai: kai elektronas pereina nuo laidumo prie valentų juostos, jis skleidžia vieną fotoną. Jei cheminė medžiaga yra puslaidininkė arba dielektrinė medžiaga, valentinės ir laidumo zonos yra atskiriamos intervalu, kuriame nėra lygio. Todėl elektronai negali būti ten. Šis intervalas vadinamas draudžiama zona. Jei fotonas turi pakankamai energijos, tada elektronai staiga peržengia šį intervalą.
Karta
Kietojo lazerio veikimo principas yra pagrįstaskad vadinamasis atvirkštinis lygis yra sukurtas draudžiamoje medžiagos zonoje. Elektronų galiojimo laikas šiame lygyje yra didesnis nei jo buvimo laikas laidumo juostoje. Taigi tam tikru laikotarpiu elektronai „kaupiasi“ ant jo. Tai vadinama atvirkštine populiacija. Kai norimo bangos ilgio fotonas eina tokiu lygiu, pažymėtu elektronais, tai sukelia daugelio panašaus ilgio ir fazės šviesos bangų vienu metu generavimą. Tai reiškia, kad lavinos elektronai visi tuo pačiu metu perkeliami į pagrindinę būseną, generuojant pakankamai didelės galios monochromatinių fotonų spindulį. Pažymėtina, kad pagrindinė pirmojo lazerio kūrėjų problema buvo tokių medžiagų derinys, kuriam būtų galima naudoti vienos iš lygių atvirkštinę populiaciją. Pirmoji darbo medžiaga buvo suardyta rubinu.
Lazerio sudėtis
Ne pagrindinio komponento lazerisskiriasi nuo kitų rūšių. Darbinį kūną, kuriame atliekamas vienos iš lygių atvirkštinis gyventojų skaičius, apšviečia tam tikras šviesos šaltinis. Tai vadinama siurbimu. Dažnai tai gali būti įprastinė kaitinamoji lemputė arba dujų išleidimo vamzdis. Du lygiagretūs darbinės terpės galai (kietojo kūno lazeris reiškia kristalą, dujinė terpė - retoji terpė) sudaro veidrodžių sistemą arba optinį rezonatorių. Jis surenka į spindulį tik tuos fotonus, kurie eina lygiagrečiai išėjimo angai. Kietojo kūno lazerių siurbimas paprastai vyksta naudojant blykstes.
Kietųjų lazerių tipai
Priklausomai nuo lazerio spindulio išėjimoatskirti nuolatinius ir impulsinius lazerius. Kiekvienas iš jų yra naudojamas ir turi savo savybes. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad impulsiniai kietojo kūno lazeriai turi didesnę galią. Kadangi kiekvienam šūviui atrodo, kad fotonai yra „susikaupę“, tada vienas impulsas gali tiekti daugiau energijos nei tęstinė karta tuo pačiu laikotarpiu. Kuo mažiau impulsas trunka, tuo galingesni kiekvienas „fotografuoja“. Šiuo metu technologiškai įmanoma pastatyti femtosekundinį lazerį. Vienas iš jo impulsų trunka apie 10-15 sekundžiųTokia priklausomybė siejama su tuo, kad pirmiau aprašyti procesai sukelia populiaciją, labai mažai. Kuo ilgiau užtruks, kol lazerio „ūgliai“ laukia, tuo daugiau elektronų turės laiko palikti atvirkštinį lygį. Atitinkamai fotonų koncentracija ir išėjimo šviesos energija mažėja.
Lazerinis graviravimas
Metalo ir stiklo paviršių pavyzdžiaiDaiktai puošia kasdienį žmogaus gyvenimą. Jie gali būti naudojami mechaniškai, chemiškai arba lazeriu. Pastarasis metodas yra moderniausias. Jos privalumai, palyginti su kitais metodais, yra tokie. Kadangi nėra tiesioginio poveikio apdorotam paviršiui, taikant modelį ar užrašus, beveik neįmanoma sugadinti dalyko. Lazerio spinduliai sudegina labai seklius griovelius: paviršius su tokiu graviravimu išlieka lygus, o tai reiškia, kad dalykas nėra pažeistas ir tęsis ilgiau. Metalų atveju lazerio spindulys keičia pačią medžiagos struktūrą, o užrašas nebus ištrintas daugelį metų. Jei naudosite šį daiktą atidžiai, neperkelkite jo į rūgštį ar deformuokite, tada ant jo esantis modelis neabejotinai išliks kelioms kartoms. Graviravimo lazeriu geriausia pasirinkti kietojo kūno impulsą dėl dviejų priežasčių: lengviau valdyti procesus kietoje ir yra optimali galios ir kainos atžvilgiu.
Įdiegimas
Graviravimui yra specialių instaliacijų. Be paties lazerio, juos sudaro mechaniniai kreiptuvai, kuriais palei lazeris juda, ir valdymo įranga (kompiuteris). Lazerio aparatas naudojamas daugelyje žmogaus veiklos sričių. Aukščiau kalbėjome apie namų apyvokos daiktų dekoravimą. Asmeniniai stalo įrankiai, žiebtuvėliai, akiniai, laikrodžiai ilgai liks šeimoje ir primins laimingas akimirkas.
Tačiau ne tik vidaus, bet ir pramonėsGaminiams reikia lazerinio graviravimo. Dideli augalai, pvz., Automobilių pramonė, gamina dalis dideliais kiekiais: šimtai tūkstančių ar milijonų. Kiekvienas toks elementas turi būti pažymėtas - kada ir kas jį sukūrė. Geriau nei lazerinis graviravimas: skaičiai, išleidimo laikas, tarnavimo laikas ilgai išliks net ir judančiose dalyse, dėl kurių padidėja trinties rizika. Šiuo atveju lazerinė mašina turi išsiskirti padidėjusia galia ir saugumu. Galų gale, jei metalo dalies turtą pakeis ne mažiau kaip procentų procentinė dalis, jis gali reaguoti į išorinę įtaką. Pavyzdžiui, pertrauka užrašo vietoje. Tačiau paprastesnis ir pigesnis įrengimas tinka naudoti namuose.
