Что такое лазер?

Электротехническое устройство, преобразующее различные виды энергии в энергию когерентного электромагнитного излучения инфракрасного диапазона называется - лазером.

В зависимости от среды в которой происходит появления излучения, лазеры делятся на газовые, твердотельные и жидкостные. Жидкостные лазеры для промышленной резки материалов, пока в наше время не используются. Твердотельные лазеры применяются как правило для резки металлов. Наиболее универсальными являются газовые лазеры. Они применяются для резки различных материалов – от бумаги и картона, до стали а так же других синтетических листовых материалов. Так почему твердотельный лазер способный легко резать стальные и алюминиевые листы не может «справиться» с фанерой ? Дело в том, что в материалах органического происхождения таких как дерево, кожа, пластик, светонепроницаемые материалы могут быть… прозрачными. Это зависит от длины волны излучения. Чем короче длина волны, тем более прозрачными являются материалы для этого излучения. Самыми «коротковолновыми» являются волоконные и твердотельные лазеры. Длина волны твердотельного лазера (1,06мкм), и волоконного (1,48 мкм) генерируемого ими излучения на порядок (в 10 раз) меньше длины волны газового лазера (10,6мкм). Для твердотельного и волоконного лазера неметаллы прозрачны, луч проходит сквозь такие материалы, не разрушая их.

Принцип работы лазера

В основе работы лазера лежит переотражение светящейся среды между зеркалами. С тыльной стороны резонатора установлено полностью отражающее зеркало. Со стороны выхода излучения установлено полупрозрачное зеркало. Часть светового потока проходит сквозь полупрозрачное зеркало усиленное многократным переотражением между этими зеркалами и излучает во внешнюю среду сам луч. Этот луч и принято называть лазерным. Лазер – устройство (генератор) генерирующее когерентные электромагнитные волны за счет вынужденного излучения среды в которой создана высокая степень возбуждения одного из энергетических уровней.

Средой для твердотельного излучения является искусственный кристалл Алюмоиттриевый гранат легированный неодимом Nd выращенный и обработанный по специальной технологии. Специальная разрядная световая лампа находящиеся вдоль кристалла воздействует своим свечением на кристалл находящийся межу зеркалами.

В волоконном лазере используется среда самого (сердцевина) оптического волокна активированная ионами редкоземельных элементов. Как правило, это одномодовое волокно вдоль которого пропускается пучок световой накачки или он же может бать направлен непосредственно в саму сердцевину.

В газовых лазерах используется среда из смеси газов в строго определенных пропорциях: Гелия (He) Азота (N2) и Углекислоты (СО2) находящиеся между анодом и катодом. С электрическим разрядом (магнитным полем) происходит «свечение» газовой смеси CO2 (так принято называть излучение) которая находится между переотражающими зеркалами.

Особенности лазерного излучения

Основными особенностями лазерного излучения являются следующие физические показатели:

- длинна волны лазерного излучения измеряется в нанометрах нм ( 1мм = 1 000 000 нм) и влияет на применение лазерных генераторов во всех сферах человеческой деятельности (космос, медицина, производство, наука, и т.д.).

- мощность лазерного луча измеряется в Вт (ватт) или в кВт киловатт (1кВт = 1000 Вт = 3,6 МДж.) определяет скорость обработки материала или световой поток.

Очень быстро лазерные технологии развиваются в сфере обработки листовых материалов. Сложно ответить на вопрос какой лазер лучше или более выгоден в производстве. Ясно одно, что если лазерный комплекс предназначен для работы с конкретными технологическими задачами и отдельной группой материалов, он является самым выгодным, инструментом в производственной цепочке изделий. Бесспорно, лазер – это уникальное устройство, состоящее сразу из нескольких инструментов, что позволяет значительно ускорить и усовершенствовать процесс технологической обработки различных материалов.

История создания

Нобелевские лауреаты 1964 года в области физики из России Академики Прохоров А.М., Басов Н.Г.«за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию излучателей и усилителей на лазерно-мазерном принципе» - это легло в основу создания лазерных генераторов и промышленных излучателей современного исполнения. Современные лазерные генераторы и лазерные установки классифицируются по принципу применения, мощности излучения, длинны выходящей волны, и расходимости.