Χαρακτηριστικά, εφαρμογή και προοπτική αγοράς του υπερταχύ laser
2021-08-02
Στην πραγματικότητα, το νανοδευτερόλεπτο, το picosecond και το femtosecond είναι μονάδες χρόνου, 1ns = 10-9s, 1ps = 10-12s, 1FS = 10-15s. Αυτή η μονάδα χρόνου αντιπροσωπεύει το πλάτος παλμού ενός παλμού λέιζερ. Εν ολίγοις, ένα παλμικό λέιζερ εξέρχεται σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα. Επειδή ο χρόνος μονού παλμού εξόδου του είναι πολύ, πολύ μικρός, ένα τέτοιο λέιζερ ονομάζεται υπερταχύ λέιζερ. Όταν η ενέργεια του λέιζερ συγκεντρωθεί σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα, θα ληφθεί τεράστια ενέργεια ενός παλμού και εξαιρετικά υψηλή ισχύς αιχμής. Κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας υλικού, το φαινόμενο της τήξης υλικού και της συνεχούς εξάτμισης (θερμική επίδραση) που προκαλείται από μεγάλο πλάτος παλμού και λέιζερ χαμηλής έντασης θα αποφευχθεί σε μεγάλο βαθμό και η ποιότητα της επεξεργασίας μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά.
Στη βιομηχανία, τα λέιζερ χωρίζονται συνήθως σε τέσσερις κατηγορίες: συνεχές κύμα (CW), σχεδόν συνεχές (QCW), σύντομο παλμό (με μεταγωγή Q) και εξαιρετικά σύντομο παλμό (λειτουργία κλειδώματος). Αντιπροσωπευόμενο από πολυτροπικό λέιζερ ινών CW, το CW καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της τρέχουσας βιομηχανικής αγοράς. Χρησιμοποιείται ευρέως στην κοπή, τη συγκόλληση, την επένδυση και άλλους τομείς. Έχει τα χαρακτηριστικά του υψηλού φωτοηλεκτρικού ρυθμού μετατροπής και της γρήγορης ταχύτητας επεξεργασίας. Οιονεί συνεχές κύμα, γνωστό και ως μακρύς παλμός, μπορεί να παράγει παλμό MS ~ Ι¼ S-τάξης με κύκλο λειτουργίας 10%, που καθιστά την ισχύ αιχμής του παλμικού φωτός πάνω από δέκα φορές υψηλότερη από αυτή του συνεχούς φωτός, κάτι που είναι πολύ ευνοϊκό για διάτρηση, θερμική επεξεργασία και άλλες εφαρμογές. Ο βραχύς παλμός αναφέρεται στον παλμό ns, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως στη σήμανση λέιζερ, τη διάτρηση, την ιατρική θεραπεία, την εμβέλεια λέιζερ, τη δεύτερη αρμονική γενιά, τον στρατιωτικό και άλλους τομείς. Ο υπερσύντομος παλμός είναι αυτό που ονομάζουμε υπερταχύ λέιζερ, συμπεριλαμβανομένου του παλμικού λέιζερ PS και FS.
Όταν το λέιζερ ενεργεί στο υλικό με το χρόνο παλμού των picosecond και femtosecond, το αποτέλεσμα μηχανικής επεξεργασίας θα αλλάξει σημαντικά. Το λέιζερ Femtosecond μπορεί να εστιάσει σε μια χωρική περιοχή μικρότερη από τη διάμετρο της τρίχας, καθιστώντας την ένταση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου αρκετές φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη των ατόμων για να ελέγξουν τα ηλεκτρόνια γύρω τους, έτσι ώστε να αντιληφθούν πολλές ακραίες φυσικές συνθήκες που δεν υπάρχουν στο γης και δεν μπορεί να ληφθεί με άλλες μεθόδους. Με την ταχεία αύξηση της ενέργειας του παλμού, ο παλμός λέιζερ υψηλής πυκνότητας ισχύος μπορεί εύκολα να αποκολλήσει τα εξωτερικά ηλεκτρόνια, να κάνει τα ηλεκτρόνια να απομακρυνθούν από τη δουλεία των ατόμων και να σχηματίσουν πλάσμα. Επειδή ο χρόνος αλληλεπίδρασης μεταξύ λέιζερ και υλικού είναι πολύ μικρός, το πλάσμα έχει αφαιρεθεί από την επιφάνεια του υλικού πριν προλάβει να μεταφέρει ενέργεια στα περιβάλλοντα υλικά, κάτι που δεν θα επιφέρει θερμική επίδραση στα γύρω υλικά. Επομένως, η υπερταχεία επεξεργασία με λέιζερ είναι επίσης γνωστή ως «ψυχρή επεξεργασία». Ταυτόχρονα, το εξαιρετικά γρήγορο λέιζερ μπορεί να επεξεργαστεί σχεδόν όλα τα υλικά, συμπεριλαμβανομένων μετάλλων, ημιαγωγών, διαμαντιών, ζαφείρων, κεραμικών, πολυμερών, σύνθετων υλικών και ρητινών, φωτοανθεκτικών υλικών, λεπτών μεμβρανών, μεμβρανών ITO, γυαλιού, ηλιακών κυψελών κ.λπ.
Με τα πλεονεκτήματα της ψυχρής επεξεργασίας, τα λέιζερ σύντομων παλμών και υπερβραχέων παλμών έχουν εισέλθει στα πεδία επεξεργασίας ακριβείας, όπως η επεξεργασία μικρο νανο, η ιατρική θεραπεία με λεπτή λέιζερ, η διάτρηση ακριβείας, η κοπή ακριβείας και ούτω καθεξής. Επειδή ο εξαιρετικά σύντομος παλμός μπορεί να εγχύσει την ενέργεια επεξεργασίας σε μια μικρή περιοχή δράσης πολύ γρήγορα, η στιγμιαία εναπόθεση υψηλής πυκνότητας ενέργειας αλλάζει τον τρόπο απορρόφησης και κίνησης ηλεκτρονίων, αποφεύγει την επίδραση της γραμμικής απορρόφησης λέιζερ, της μεταφοράς ενέργειας και της διάχυσης και αλλάζει θεμελιωδώς τον μηχανισμό αλληλεπίδρασης μεταξύ λέιζερ και ύλης. Ως εκ τούτου, έχει γίνει επίσης το επίκεντρο της μη γραμμικής οπτικής, της φασματοσκοπίας λέιζερ, της βιοϊατρικής, της οπτικής ισχυρού πεδίου Η φυσική της συμπυκνωμένης ύλης είναι ένα ισχυρό ερευνητικό εργαλείο σε επιστημονικά ερευνητικά πεδία.
Σε σύγκριση με το λέιζερ femtosecond, το λέιζερ picosecond δεν χρειάζεται να διευρύνει και να συμπιέσει τους παλμούς για ενίσχυση. Ως εκ τούτου, ο σχεδιασμός του λέιζερ picosecond είναι σχετικά απλός, πιο οικονομικός, πιο αξιόπιστος και είναι ικανός για μικροκατεργασία υψηλής ακρίβειας, χωρίς άγχος στην αγορά. Ωστόσο, το εξαιρετικά γρήγορο και το εξαιρετικά δυνατό είναι οι δύο κύριες τάσεις ανάπτυξης λέιζερ. Το λέιζερ Femtosecond έχει επίσης μεγαλύτερα πλεονεκτήματα στην ιατρική θεραπεία και την επιστημονική έρευνα. Είναι δυνατή η ανάπτυξη της επόμενης γενιάς υπερταχύτερων λέιζερ γρηγορότερα από το λέιζερ femtosecond στο μέλλον.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
