激光原则

激光与正常光有急外不同。了解激光原理和不同波长的特征。

什么是光?

光是一种电磁波,这些波具有标准波长。从最长的开始,这些波长可分为无线电波,红外线,可见光,紫外线,X射线和伽马射线。

颜色是什么?

当光线照射到物体上时,被物体反射的波长被人眼(视网膜)吸收。当这种情况发生时,我们将反射的波长识别为物体的颜色。

折射率随波长的不同而不同,因此光被分开。因此,我们能够识别各种各样的颜色。例如,一个苹果反射红色波长的光(600到700纳米),并吸收所有其他波长的光。

黑色物体吸收所有光源,因此出现黑色。

什么是可见光?

有些电磁波的波长在人类看得见的范围内。这些被称为可见光。

在短波长方面,可见光的测量范围为360到400纳米。在长波长一侧,他们测量从760到830 nm。比可见光短或长的波长是肉眼看不见的。

什么是可见光?

普通光和激光束的区别

以下是激光和普通光的区别:

  1. 1)激光器发射具有高方向性的光束,这意味着元件光波以直线一起行进,几乎没有分开。普通光源发出距离各方向分开的光波。
  2. 激光束中的光波都是相同颜色的,这是一种叫做单色性的特性。普通的光,比如来自荧光灯的光,通常是几种颜色的混合,结合在一起,结果是白色的。
  3. 当光波在激光束中行进时,它们的波峰和波谷以完全同步的方式振荡,这种特性被称为相干性。当两束激光相互叠加时,每束光波的波峰和波谷整齐地相互增强,从而产生干涉图案。
方向性
(光波是直线传播的)
单色性 一致性
普通的光
灯泡
许多不同的波长
激光束
激光
单波长
波峰和波谷对齐

激光单词的起源

“激光”这个词是一个首字母缩略词,它的意思是“受激辐射的光放大”。

激光原则

当原子和分子吸收外界能量时,它们从低能态向高能态移动。这种高能量状态被描述为激发态。

进入激发态的原子是不稳定的,会立即试图回到低能态。这被称为过渡。

当跃迁发生时,光等于状态之间的能量差被发射。这种现象被称为自然排放。然后发射的光与处于类似激发态的其他原子碰撞,以同样的方式产生跃迁。被诱导发光的光叫做受激发光。

激光原则

激光类型

激光器大致可分为三大类:固态、气态和液态。

最佳的激光将取决于所需的加工应用。

固态 Nd: YAG
  • 基本波长(1064 nm)
  • 二次谐波(532 nm)
    (绿色激光)
  • 三次谐波(355nm)
    (紫外激光)
钇铝石榴石
  • 普遍标记应用程序
  • 用于精细标记和加工,硅晶晶片,塑料和反光金属等
  • 用于微处理,液晶维修和塑料和反光金属标记
伊弗Nd:4(1064海里) yvo4(钇钒酸盐)
  • 适用于需要高峰值功率和极稳定的光束功率的应用
Yb:光纤(1090nm) YB(YTTerbium)
  • 平均功率高,冷却效率高。适用于金属和塑料上的标记
LD :( 650至905 nm)
  • 半导体激光器(GaAs, GaAIAs, GaInAs)
气体 有限公司2(10.6μm)
  • 广泛用于标签、蚀刻塑料和树脂以及加工和切割
He-ne(630 nm)
(红色)是常见的
  • 最常见的测量设备中发现。
准分子(193海里)
  • 使用惰性气体和氢气的混合物来产生更短的紫外线波长。
    最常用于验光,使人眼晶状体汽化。
氩气(488至514纳米)
  • 主要用于科学应用和生物医学相关研究。
液体 染料(330 - 1300nm)
  • 在科学应用中使用更广泛。
    染料由激光激发产生荧光。

有限公司2激光

有限公司2激光器主要用于加工和标记应用。
有限公司2激光发射不可见的红外光束,传统上波长为10.6 μm。N2气体用于增加CO的能量水平2, He气体用于稳定CO2能级。

YAG激光(ND:YAG)

YAG激光器用于塑料和金属目标的通用标记应用和加工应用。
YAG激光器发射不可见的近红外梁,波长为1064nm。

掺钕钇铝石榴石是什么?

YAG是一种晶体结构为Y(钇)、a(铝)和G(石榴石)的固体。通过掺杂发光元素,在这种情况下,钕(钕),YAG晶体将通过吸收激光二极管的光进入激发态。

yvo4激光(Nd:伊沃4

yvo4激光器用于超细标记和加工应用。
yvo4激光器发射不可见的近红外梁,其波长为1064nm,如YAG激光器。

什么是沃4

yvo4是一种具有Y(钇),V(钒)和O4(氧化物),或y(钇)vo4(钒酸)。通过掺杂发光元素,在这种情况下,钕(钕),YVO4晶体通过激光二极管吸收光进入激发态。

激光波长分析

波长:10600海里

波长:10600海里

有限公司2激光器具有10,600nm波长,这是大多数工业系统中最长的。与YAG,YVO相比4光纤激光波长,CO2波长长10倍。

顾名思义,CO2激光通过CO的刺激产生2气体。

10600 nm波长范围激光器的典型特性

  • 不容易被金属吸收的
  • 熔化和燃烧是由于长波长和传热
  • 可以加工玻璃和PET等透明物体吗
  • 一般不能产生对比度或变色
10600 nm波长范围激光器的典型特性

波长:1064海里

波长:1064海里

红外(红外线)光包含最通用的波长激光处理。顾名思义,红外光的波长比可见红色的波长长(即大于780 nm)。

1064 nm波长范围激光器的典型特征

  • 能够加工多种材料(包括树脂和金属)
  • 无法处理透明物体(如玻璃),因为激光直接通过
  • 很容易在树脂上产生反差
1064 nm波长范围激光器的典型特征
共享相同波长的激光标记仍然具有不同的光束特性。通过不同的振荡方法实现这些变化。通常,较高的峰值功率和较短的脉冲宽度可降低热量损坏和燃烧。

波长:532海里

波长:532海里

二次谐波产生(SHG)激光器使用532nm波长。这种激光对于人体可见,出现绿色,通过非线性晶体传递1064nm波长来产生。当光通过晶体时,它的波长减少了一半。一个水平4通常使用介质,因为光束的特性非常适合于复杂的处理。

532 nm波长范围激光器的典型特征

  • 材料的高吸收率与典型的红外波长和反射红外光(如金和铜)的材料
  • 复杂的处理是可能的,因为比红外激光器的束斑更小
  • 透明对象通常不能被处理
  • 高峰功率和有限的传热使532纳米激光器是微型加工和复杂设计的理想选择
波长:532海里
金属的激光吸收率

波长:355海里

波长:355海里

三次谐波激光器(THG)的波长为355 nm,属于紫外光(UV)范围。一个水平4或者YAG激光用于产生通过非线性晶体传递的基本波长(1064nm)以将波长降低至532nm。该光通过第二非线性晶体传递以减小波长至355nm。

典型特性波长范围为355 nm

  • 紫外线在大多数材料中有极高的吸收率,而且不会产生过多的热量。
  • 一个非常小的束斑可以进行非常精细的加工
  • 大多数非keyence UV激光器需要更换光学晶体,这影响了整体运行成本。
典型特性波长范围为355 nm

激光振荡原理

这是激光发射过程的故障

1.吸收

当原子和分子吸收光能时,原子内的电子从低能态(基态)变为高能态。随着能量的增加,电子从正常轨道转移到外轨道。这种能量增加的状态叫做激发。

原子状态
处于基态的原子
处于激发态的原子
电子状态

2.自然排放

受激电子的能级相对于所吸收的能量的多少而上升。经过一段时间后,高能电子将试图通过释放能量回到低能态。在这个时候,光被发射出来。

这种现象被称为自然排放。

原子状态
电子状态

3.受激发射

当进入光与高能量电子相互作用时,电子降到较低的能量状态,并将相同的能量,相位和移动方向发光作为进入的源。换句话说,单个注射的光子产生了变成两种光子的现象。这被称为刺激的排放。

由刺激发射产生的光具有均匀的能量,阶段和移动方向。因此,产生具有刺激发射的多种光,允许在均匀设置的那些三个元件中产生强光。

激光是利用受激发射现象放大注入光而产生的。因此,它具有(1)单色、(2)相干和(3)高度定向的特点。

原子状态
电子状态

4.粒子数反转状态

为了利用自然发射振荡激光束,有必要创造一个高能态电子数量远高于低能态电子数量的环境。这被称为人口反转状态。

换句话说,当自然发射的光量超过吸收的光时,可以有效地产生激光束。

居群反转态的电子

电子粒子数反转
  • =大量的高能电子
  • 高能电子少

5.激光振荡

当单个电子自然发射群体反转状态时,该光导致另一电子以自然发光。这导致链反应增加产生的光量并产生强光束。这就是激光振荡的工作原理。

居群反转态的电子

居群反转态的电子
一个
自然排放
B
受激发射

激光振荡管元件

激光振荡管的三个元件

所有的激光振荡管都由以下三种元件组成:

  1. 激光介质
  2. 激励源
  3. 放大器
  1. 激光介质
  2. 激励源
  3. 放大器

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