Поиск по каталогу  |  Интер-Сервис      in-s ООО "ВолгаЛазер" ООО "ВолгаЛазер"
ЛК 2015
ELEn C2200
MGO 3000
О компании
Производство
лазерная резка металлов, резка металлов
Услуги / цены
Контакты
 

Параметры лазерного излучения

Лазеры являются наиболее распространенными и наиболее перспективными квантовыми приборами. Обычно под лазерами понимают квантовые автогенераторы, причем блок-схема практически любого такого генератора может быть представлена схемой, приведенной на рис. 1, где АС – активная среда (твердое тело, газ, жидкость, плазма и др.); ИА – источник активации, служащий для возбуждения АС (оптическая накачка, электрический разряд, электронный пучок, химическая реакция и др.), причем такое возбуждение может быть импульсным, непрерывным или комбинированным, причем не только по времени возбуждения, но и по способам; 31 и 32 – зеркала, образующие открытый резонатор, УЭ-управляющий элемент, обычно расположенный внутри лазера и служащий для реализации того или иного характерного именно для лазеров режима их работы (селекция мод, модуляция добротности, перестройка по частоте, синхронизация мод).

Параметры лазерного излучения

Рис. 1 – Схема генератора лазерного излучения

В зависимости от типа АС и УЭ, т.е. от типа лазера и режима его работы, лазерное излучение может существенно изменяться. Поэтому прежде всего, необходимо рассматривать основные параметры, характеризующие лазерное излучение. К ним относятся следующие.

1. Монохроматичность или относительная нестабильность частоты генерации, которая определяется флуктуационными процессами в лазере. В активной среде лазера это в основном процессы спонтанного излучения, которые, как показывает анализ, дают нестабильность частоты.

2. Временная и пространственная когерентность. Когерентность – это согласованное протекание во времени и в простанстве всех колебательных и волновых процессов, когда амплитуда, частота, направление движения волны и ее поляризация либо постоянны, либо меняются по строго определенному закону. Можно также сказать что когерентность - это пространственная и временная стабильность всех параметров колебаний и волн, так что нарушение когерентности проявляется в наличии разного рода нестабильности этих параметров. Очевидно, что между когерентными и некогерентными колебаниями провести строгую границу нельзя, так как всегда могут быть частично когерентные нестабильные колебания и волны.

Строго степень когерентности описывается корреляционными функциями, а экспериментально - определяется по наблюдению интерференционной картины. Дело в том, что источники колебаний дают волновую интерференционную картину лишь в том случае, если они когерентны, причем линии максимальной амплитуды являются гиперболами.

Различают когерентность временную и пространственную. Временная когерентность определяется коэффициентом автокорреляции волн, испущенных из одной точки с координатой R в различные моменты времени.

Пространственная когерентность определяется взаимной корреляционной функцией волн, испущенных в одно и то же время t из двух различных точек с координатами R1 и R2.

Различные источники оптического излучения по степени уменьшения когерентности располагаются в следующем порядке: газовые лазеры имеют самую большую степень когерентности, затем идут жидкостные лазеры, твердотельные лазеры на диэлектриках, полупроводниковые лазеры, газоразрядные лампы, светодиоды, лампы накаливания.

3. Направленность излучения, определяемая углом его расходимости. Это свойство появляется из-за направленного движения квантов излучения вдоль оси резонатора.

4. Поляризация. Электромагнитные волны называются поляризованными, если направление векторов сохраняется неизменным в пространстве или изменяется по определенному закону. Различают линейно-поляризованное, поляризованное по кругу и эллиптически поляризованное излучение. С квантовой точки зрения поляризация объясняется выполнением правил отбора при излучении фотона, так что фотон может иметь магнитное квантовое число mj = 0 ± 1, соответствующее его магнитному моменту, а также спин, направленный противоположно этому моменту и имеющий строго дискретную ориентацию в пространстве, что и определяет анизотропию поляризации фотона. Так, если mj = 0, то излученный квант не имеет спина и линейно поляризован, если mj = +1, то спин направлен в сторону движения фотона и излучение имеет правую круговую поляризацию, если mj = -1 спин направлен в другую сторону и излучение имеет левую круговую поляризацию. В зависимости от того, какие кванты когерентного излучения преобладают, будет тот или иной характер поляризации всего излучения. Если излучение не когерентно - говорить о поляризации не приходится, и такой свет называют естественным, но его можно сделать поляризованным с помощью поляризаторов.

5. Мощность излучения. Наибольшие импульсные мощности Ри ≈ 1015 Вт, а наибольшие непрерывные (или средние для импульсно-периодического излучения) Рср ≈ 107 Вт, причем плотность излучения достигает 1021 Вт/см².

6. Длительность импульса излучения. Минимально достижимые импульсы имеют t = 10-4 с, т.е. имеют протяженность в пространстве l = 3⋅10-4 см.

7. Квантовая эффективность лазерного перехода – отношение энергии квантов сигнала к энергии квантов накачки - определяет максимальный возможный КПД лазера.

8. КПД лазера бывает физический и полный. Под физическим КПД понимается отношение энергии излучения к энергии, поглощаемой активным элементом лазера. Полный КПД – отношение энергии излучения ко всей энергии, затраченной системой. Параметры монохроматичность, направленность излучения, мощность излучения и длительность импульса излучения – уникальны, характерны именно для лазеров и не имеют аналогов среди других источников излучения.

Параметры лазерного излучения позволяют использовать лазеры в промышленных целях (лазерная резка, сварка, сверление и т.п.).

Лазерная резка, сварка, сверление отличаются от традиционных методов обработки отсутствием контактных явлений в зоне обработки, минимальной зоной теплового воздействия, универсальностью сфокусированного пучка - инструмента и возможностью автоматизации процесса.

Для промышленного использования лазеров (резка металла, сварка, сверление и т.п.), необходимо четко контролировать параметры лазерного излучения. Это достигается с помощью автоматизированных систем, которые установлены на современных установках, на которых осуществляется лазерная резка металла, сварка, сверление.

<< вернуться на страницу «Технологии»


Яндекс цитирования ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА
ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛА