Лазерная конструкция: 1.2.2 Лазеры. Конструкции, принцип действия, основные

Как работают лазерные станки: основы| Trotec Laser FAQ

1. Trotec Laser
2. Обучение и поддержка
3. Часто задаваемые вопросы
4. Принцип работы лазерного луча

Как работает лазер — основы

В следующем видеоматериале мы в общих чертах покажем вам принципы работы и структуру лазера.

Термин «лазер»

ЛАЗЕР — это аббревиатура от «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation». То есть «усиление света посредством вынужденного излучения»- Говоря простым языком: частички света (протоны), возбужденные током, излучают энергию в форме света. Этот свет собирается в пучок. Таким образом образуются лазерные лучи.

Техническая структура лазера

Все лазеры состоят их трех компонентов, это:

1. Внешний источник накачки
2. Активная лазерная среда
3. Оптический резонатор.

Источник накачки направляет внешнюю энергию к лазеру.

Активная лазерная среда находится внутри лазера. В зависимости от конструкции активная лазерная среда может состоять из смеси газа (CO2-лазер), кристаллического тела (YAG-лазер) или стекловолокна (волоконный лазер). Когда энергия подается в активную лазерную среду через систему накачки, то это ведет к выделению энергии в форме излучения.

Активная лазерная среда находится между двумя зеркалами в так называемом «оптическом резонаторе». Одно из зеркал полупрозрачное. Излучение активной лазерной среды усиливается в резонаторе. В то же время определенная часть излучения может выходить из резонатора через полупрозрачное зеркало. Собранное в пучок излучение представляет собой лазерное излучение.

Свойства лазерного луча: монохроматичность и высокая когерентность

Лазерное излучение обладает тремя фундаментальными свойствами, а это:

1. Монохроматичность. Это значит, что излучение состоит только из волн одной длины.
2. Высокая когерентность и, следовательно, синфазность (совпадение фаз).
3. В связи с когерентностью волны лазера практически параллельны.

Благодаря этим свойствам лазерные лучи используются во многих областях современной обработки материалов. Интенсивность сохраняется на протяжении долгого времени благодаря когерентности, кроме того, лучи можно еще фокусировать при помощи линз. Лазерный луч попадает на поверхность материала, впитывается и нагревает таким способом материал. Благодаря этому тепловыделению материал удаляется или полностью испаряется. Таким образом предоставляется возможность гравировки, маркировки и резки множества материалов.

Так как индивидуальные запросы требуют индивидуальных рекомендаций!

Мы проконсультируем вас бесплатно.

Запросите 30-минутную встречу сейчас.

Связаться с нами

Виды лазеров: 4 метода классификации

Лазер известен как одно из четырех великих изобретений 20-го века, лазерный луч – это не свет, существующий в природе, а свет, изобретенный человеком на основе квантовой теории. От естественного света лазер отличают характеристики и процесс его генерации.

Лазер называют “самым быстрым ножом, самым ярким светом и самой точной линейкой”:

По сравнению с естественным светом лазер обладает такими характеристиками, как высокая интенсивность, хорошая монохроматичность, хорошая когерентность и хорошая направленность.

Лазер – это продукт атомного стимулированного излучения:

Возбужденный энергией источника накачки, атом может перейти в высокоэнергетическое состояние. В это время, если он столкнется с внешним фотоном с определенной частотой, он испустит идентичный фотон. Эти два фотона заставят больше атомов перейти и выпустить такой же фотон.

Этот процесс называется стимулированным излучением, а генерируемый свет – “лазерным”.

Частота, фаза, направление распространения и состояние поляризации фотонов, испускаемых стимулированным излучением, и посторонних фотонов абсолютно одинаковы, поэтому лазер имеет характеристики высокой интенсивности, хорошей монохроматичности, хорошей когерентности и хорошей направленности.

Схематическая диаграмма перехода на атомный энергетический уровень

Схематическая диаграмма процесса стимулированного излучения

Особенности лазеов:

• Хорошая направленность;
• Хорошая монохроматичность;
• Высокая мощность;
• Высокая когерентность.

История создания лазерного оборудования

• Эйнштейн впервые предложил идею стимулированного излучения в 1917 году;
• В 1960 году появился первый в мире рубиновый твердотельный лазер;
• Коммерческое использование началось в 1970-х годах и сейчас находится на стадии бурного развития:
• После изучения механизма взаимодействия лазерного луча с материей, область применения лазера также расширяется. После 1990-х годов промышленное применение перешло в стадию высокоскоростного развития.
  

История развития лазерных технологий

Два вида применения лазера

Характеристики высокой интенсивности, хорошей монохроматичности, хорошей когерентности и хорошей направленности определяют два сценария применения лазера:

Энергетический лазер

Лазер обладает выдающимся преимуществами – высокой плотностью энергии, что находит важное применение в обработке материалов, производстве оружия, медицине и других областях.

Информационный лазер

Лазер обладает хорошей монохроматичностью и направленностью. Он подходит для передачи информации (оптическая связь) и измерения расстояния (оптическое измерение). По сравнению с традиционной электрической связью, оптическая связь имеет такие преимущества, как большая емкость, большое расстояние, хорошая конфиденциальность и легкий вес.

Оборудование для лазерной обработки

Лазерная обработка является представителем технологии точной обработки. Основной движущей силой роста является замещение традиционных методов обработки:

По сравнению с другими станками, лазерные станки имеют такие преимущества как высокая эффективность, высокая точность, низкое потребление энергии, малая деформация материала, большой ряд обрабатываемых материалов и простота управления.

Эти преимущества тесно связаны с двумя характеристиками бесконтактной обработки и высокой плотностью энергии лазерной обработки:

Бесконтактная обработка

Работа лазера полностью завершается за счет тепла, выделяемого при взаимодействии лазера с материалом.

Во время всего процесса нет контакта между обрабатывающим инструментом и материалом, поэтому обрабатываемый материал не подвергается силовому воздействию, а остаточное напряжение относительно невелико.

Поскольку диаметр луча можно контролировать до очень малого, точность также высока;

Высокая плотность энергии

Плотность мощности лазерной обработки может достигать более 107 Вт/см, в тысячи и даже десятки тысяч раз превышая плотность мощности пламени, дуги и других методов обработки. ;

Более высокая плотность мощности означает, что лазер может обрабатывать очень маленькую область на объекте обработки, не затрагивая материалы вокруг микрообласти, поэтому точность обработки и эффективность обработки выше.

Многоточечные преимущества

• Высокая эффективность;
• Высокоточный;
• Низкое потребление энергии;
• Малая деформация;
• Легко контролировать.

Лазер: основной блок лазерного оборудования

Лазер – это компонент, используемый для генерации лазерного луча и основной компонент лазерного оборудования:

• Стоимость лазера составляет 20% – 40% от общей стоимости полного комплекта оборудования для лазерной обработки, или даже выше;
• В лазере происходит накачка, стимулированное излучение и другие процессы;
• Типичный лазер состоит из рабочего материала лазера (энергия излучения), источника накачки (энергии подъема), оптического резонатора (распространяющая энергия) и т.д.

Основная структурная схема лазера

Типы лазеров

Существует множество методов классификации лазеров, среди которых наиболее часто используются четыре наиболее часто используемые:

По рабочему веществу:

По рабочему веществу лазеры можно разделить на газовые, твердотельные, жидкостные (на красителях), полупроводниковые, эксимерные и т. д;

Газовый лазер

Принимая газ в качестве рабочего материала, распространенными являются CO2 лазер , He-Ne лазер, аргонионный лазер, He-Cd лазер, лазер на парах меди, различные эксимерные лазеры и др. лазер, He-Cd лазер, лазер на парах меди, различные эксимерные лазеры и т.д., особенно CO2 лазер наиболее часто используется в промышленности.

CO2 лазер

Твердотельные лазеры

Ионы металлов, способные производить стимулированное излучение, легируются в кристалл и используются в качестве рабочих материалов. Обычно используемые кристаллы включают рубин, корунд, алюминиевый гранат (широко известный как YAG), тунгстат кальция, фторид кальция, алюминат иттрия и бериллат лантана, среди которых YAG является наиболее распространенным кристаллом в настоящее время.

Твердотельный лазер

Лазер на красителях

В качестве рабочего вещества используется раствор, образующийся при растворении некоторых органических красителей в жидкостях, таких как этанол, метанол или вода.

Полупроводниковые лазеры

Также известны как лазерные диоды, в качестве рабочего вещества используются полупроводниковые материалы, такие как арсенид галлия (GaAs), сульфид кадмия (CDS), фосфид индия (INP), сульфид цинка (ZnS) и т.д.

Полупроводниковые лазеры

Оптоволоконный лазер:

В качестве рабочего материала используется стекловолокно, легированное редкоземельными элементами. Волоконный лазер – это лазер, использующий волокно в качестве рабочей среды.

Волоконный лазер

Волоконный лазер имеет отличные характеристики и известен как лазер третьего поколения:

1. Поскольку волокно имеет характеристики малого объема, намотки, низкого отношения площади к объему и высокой скорости фотоэлектрического преобразования, волоконный лазер имеет преимущества миниатюризации и интенсификации, хорошего рассеивания тепла и высокой скорости фотоэлектрического преобразования;
2. В то же время, лазерный выход волоконного лазера может быть получен непосредственно из волокна, поэтому волоконный лазер имеет высокую технологичность и может адаптироваться к применению обработки в любом пространстве;
3. По структуре, волоконный лазер не имеет оптической линзы в резонансной полости, поэтому он обладает такими преимуществами, как отсутствие регулировки, отсутствие технического обслуживания и высокая стабильность.
4. Кроме того, качество луча волоконного лазера также превосходно.

Типы лазеров	Стандартный тип	Длина лазерной волны	Максимальная выходная мощность	Эффективность преобразования энергии	Особенности
Газовый лазер	CO2 лазер	Около 10.6um инфракрасного излучения	1-20 кВт	8%～10%	Хорошая монохроматичность и высокая эффективность преобразования энергии
Жидкостный лазер	6G лазер на красителях	УФ к ИК	–	5%～20%	Длина волны на выходе плавно регулируется, мощность преобразования энергии высокая, низкая стоимость
Твердотельные лазеры	YAG/рубиновый лазер	От видимого до ближнего инфракрасного диапазона	0,5-5 кВт	0.5%～1%	Низкая выходная мощность, низкий коэффициент преобразования энергии и хорошая монохроматичность.
Полупроводниковые лазеры	Диодный лазер GaAs	100 nm―1.65 um	0,5-20 кВт, двухмерный массив может достигать 350 кВт	20% – 40%, лабораторные 70%	Высокая мощность преобразования энергии, малый объем, легкий вес, простая структура, длительный срок службы и слабая монохроматичность.
Волоконный лазер	Импульсный/Постоянный волоконный лазер	1.46 um―1.65 um	0.5-20 кВт	30%-40%	Миниатюризация, интенсификация, высокая эффективность преобразования, высокий выход энергии, высокое качество луча, отсутствие оптической коллимации и меньшее техническое обслуживание.

Форма выходного сигнала энергии (рабочий режим):

По форме выходного сигнала лазеры можно разделить на непрерывный, импульсный и квазинепрерывный. Импульсный лазер можно дополнительно разделить на миллисекундный лазер, микросекундный лазер, наносекундный механизм, пикосекундный лазер, фемтосекундный лазер, аттосекундный лазер и т. д.;

Непрервные лазеры

Непрерывно выдают стабильную форму волны энергии в течение рабочего времени, с высокой мощностью, и могут обрабатывать материалы с большим объемом и высокой температурой плавления, такие как металлические пластины;

Импульсный лазер

По ширине импульса импульсные лазеры могут быть далее разделены на миллисекундные лазеры, микросекундные лазеры, наносекундные механизмы, пикосекундные лазеры, фемтосекундные лазеры и аттосекундные лазеры;

Фемтосекундные и аттосекундные лазеры называются сверхбыстрыми лазерами.

Мощность импульсного лазера намного ниже, чем у непрерывного лазера, но точность обработки выше, чем у непрерывного лазера. Как правило, чем меньше ширина импульса, тем выше точность обработки;

Квази-КВ лазер

Помимо непрерывного лазера и импульсного лазера, высокоэнергетический лазер может быть выведен многократно в течение определенного периода.

Способ классификации	Категория лазера	Особенности
Классификация по режиму работы	Непрерывный лазер	Возбуждение рабочего материала и соответствующий лазерный выход может осуществляться непрерывно в большом диапазоне времени
	Импульсивный лазер	Он относится к лазеру с длительностью одного лазерного импульса менее 0,25 секунды и работает только один раз с определенным интервалом. Он имеет большую выходную пиковую мощность и подходит для лазерной маркировки, резки и ранжирования.
Классификация по длительности импульса	Миллисекундный лазер (MS)	10-3S
	Микросекундный лазер (US)	10 -6S
	Наносекундный лазер (NS)	10-9S
	Пикосекундный лазер (PS)	10-12S
	Фемтосекундный лазер (FS)	10-15S

Выходная длина волны (цвет):

По длине выходной волны лазеры можно разделить на рентгеновские, ультрафиолетовые, инфракрасные, видимые и т.д;

Мощность:

Можно разделить на лазеры низкой мощности 100 Вт, лазеры средней мощности 100-1500 Вт и лазеры высокой мощности больше 1500 Вт.

Классификация лазеров

Свяжитесь с нами | Laser Design

• Ваше имя*

  Первый Последний

• Электронная почта*
• Телефон
• Компания*
• Страна/регион*

  — Выберите страну –Соединенные ШтатыКанадаАфганистанАлбанияАлжирАмериканское СамоаАндорраАнголаАнтигуа и БарбудаАргентинаАрменияАвстралияАвстралияАвстрияАзер БайджанБагамыБахрейнБангладешБарбадосБеларусьБельгияБелизБенинБермудские островаБутанБоливияБосния и ГерцеговинаБотсванаБразилияБрунейБолгарияБуркина-ФасоБурундиКамерунКабо-ВердеКаймановы островаЦентральноафриканская РеспубликаЧадЧилиКитайКолумбияКоморские островаКонго, Демократическая Республика Конго, Республика Коста-РикаКот д’ Слоновая кость, Хорватия, Куба, Кипр, Чехия, Дания, Джибути, Доминика, Доминиканская Республика, Восточный Тимор, Эквадор, Египет, Сальвадор, Экваториальная Гвинея, Эритрея, Эстония, Эфиопия, Фиджи, Финляндия, Франция, Французская Полинезия, Габон, Гамбия, Грузия, Германия, Гана, Греция, Гренландия, Гренада, Гуам, Гватемала, Гвинея, Гвинея-Бисау, Гайана, Гаити, Гондурас. ГонконгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракИрландияИзраильИталияЯмайкаЯпонияИорданияКазахстанКенияКирибатиСеверная КореяЮжная КореяКосовоКувейтКыргызстанЛаосЛатвияЛиванЛесотоЛиберияЛивияЛихтенштейнЛитваЛюксембургМакедонияМадагаскарМалавиМалайзияМальдивыМалиМальтаМарс острова ХоллаМавританияМаврикийМексикаМикронезияМолдоваМонакоМонголияЧерногорияМароккоМозамбикМьянмаНамибияНауруНепалНидерландыНовая ЗеландияНикарагуаНигерНигерияСеверные Марианские островаНорвегияОманПакистанПалауПалестина, Государство ПанамаПапуа-Новая ГвинеяПарагвайПеруФилиппиныПольшаПортугалияПуэрто-РикоQ atarРумынияРоссияРуандаСент-Китс и НевисСент-ЛюсияСент-Винсент и ГренадиныСамоаСан-МариноСан-Томе и ПринсипиСаудовская АравияСенегалСербия и ЧерногорияСейшелыСьерра-ЛеонеСингапурСловакияСловенияСоломоновы островаСомалиЮжная АфрикаИспанияШри-ЛанкаСуданСудан, ЮгСуринамСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджи КистанТанзанияТаиландТогоТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияУругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамВиргинские острова , Британские Виргинские острова, США ЙеменЗамбияЗимбабве

• Чем мы можем вам помочь?*

  –Пожалуйста, выберите–Услуги 3DПриобретение 3D-систем или других продуктовИ то и другое Не уверен/другое

• Расскажите нам о своем проекте, приложении и местоположении:
• соответствующих фотографий/рисунков: Допустимые типы файлов: jpeg, ai, psd, rar, xls, xlsx, ppt, pptx, ply, wrl, mtl, dwg, sldprt, sldasm, x_t, x_b, asc, prt, asm, catpart, catproduct, ipt, iam, 3dm, vgi, wrp, crl, sproj, pdf, stp, step, png, gif, tiff, jpeg, bmp, jpg, obj, zip, txt, doc, docx, igs, iges, 3dxml, dwf, dxf, acis, макс. размер файла: 50 МБ.

• Допустимые типы файлов: jpeg, ai, psd, rar, xls, xlsx, ppt, pptx, ply, wrl, mtl, dwg, sldprt, sldasm, x_t, x_b, asc, prt, asm, catpart, catproduct, ipt, iam, 3dm, vgi, wrp, crl, sproj, pdf, stp, step, png, gif, tiff, jpeg, bmp, jpg, obj, zip, txt, doc, docx, igs, iges, 3dxml, dwf, dxf, acis, макс. размер файла: 50 МБ.

• (помогите нам сократить количество спама, ответив на этот математический вопрос)

  (помогите нам сократить количество спама, ответив на этот математический вопрос)

О нас | Laser Design

Laser Design, торговая марка CyberOptics Corporation (NASDAQ: CYBE), является ведущим поставщиком сверхточных систем 3D-сканирования и услуг 3D-измерений, помогая клиентам успешно выполнять самые сложные проекты по контролю, анализу и обратному инжинирингу для более 30 лет. Наши опытные метрологи и инженеры знают, что сегодня, как никогда раньше, скорость и качество дают производителям конкурентное преимущество.

Независимо от того, выполняется ли проект в нашей лаборатории или на вашем объекте, наши опытные метрологи и опытные инженеры осуществят его в соответствии с вашим графиком.

Отличие Laser Design

Наши ценности

Наш бизнес основан на честности и добросовестности. Даже если вы никогда не были в одном из наших офисов, вы всегда можете рассчитывать на нашу самую лучшую работу. Мы не только всегда делаем все возможное для вас, но и гарантируем, что никогда не используем низкокачественные или неточные сканеры. Мы стоим за нашей работой.

Наша история 3D-сканирования!

Мы являемся лидерами отрасли и имеем долгую историю успеха. У нас не просто более 30 лет опыта. У нас есть более чем 30-летний опыт успешного ведения бизнеса и довольные клиенты, и мы являемся ведущим поставщиком сверхточных систем и услуг для трехмерного лазерного сканирования.

Наши процессы

Мы используем лучшее оборудование. Наши уникальные сверхточные системы идеально фиксируют 3D-формы — даже в объектах со сложной геометрией и поверхностями произвольной формы. Мы используем лучшее, поэтому вы получаете лучшее. В лаборатории используются многочисленные КИМ, системы машинного зрения, 3D-сканеры, анализаторы поверхности и другое контрольное оборудование.

Каким бы уникальным ни был проект, мы можем его реализовать. Линейка автоматизированных и портативных систем сканирования Laser Design Surveyor идеально подходит для приложений 3D-сканирования, включающих проверку и обратный инжиниринг деталей сложной формы практически любого размера, формы, цвета или материала.
Наш процесс экономит деньги наших клиентов, значительно сокращая время производства. Наша запатентованная технология линейного лазерного датчика значительно сокращает время сканирования и сбора данных.


Laser Design, торговая марка CyberOptics Corporation, соответствует стандарту ISO 9001:2015 сертифицирован. Корпорация CyberOptics поддерживает Систему управления качеством в соответствии со стандартом ISO 9001:2015 и использует подход, основанный на процессах, данных и непрерывном совершенствовании, с использованием мышления, основанного на оценке рисков, чтобы гарантировать, что наши продукты и услуги обеспечивают максимальную удовлетворенность клиентов. Наша система управления качеством предоставляет нам методы для эффективного определения требований клиентов, создания решений для удовлетворения этих требований и предоставления продуктов и услуг, соответствующих этим требованиям.

Дополнительную информацию можно найти в разделе «Положение и политики» на нашем корпоративном веб-сайте.

Наши клиенты

Первоклассная клиентура. Наши клиенты самые лучшие. В число наших клиентов входят, среди прочего, ведущие американские и международные производители электронных устройств, сотовых телефонов, пластмасс, автомобилей, медицинского оборудования, испытательного оборудования, электрооборудования, аэрокосмического оборудования, а также многочисленные образовательные учреждения, музеи искусства и естествознания, а также государственные учреждения. . Посмотрите, что говорят о нас наши клиенты.

 

История лазерного дизайна


Сначала технология казалась таинственной и волшебной. С тех пор отрасль догнала нас, и 3D-сканирование стало важной и неотъемлемой частью производственного процесса. Как всегда, мы хотим улучшить эффективность наших клиентов, качество, время выхода на рынок и, в конечном счете, их прибыль».

Еще в середине 1980-х у предпринимателя К. Мартина Шустера возникла новая идея: использовать линейное лазерное сканирование для точной оцифровки и моделирования сложных трехмерных форм, чтобы их можно было использовать в системах CAD/CAM для промышленного производства. Технология лазерного сканирования находилась в зачаточном состоянии, и ее использование для захвата трехмерной геометрии целых деталей было революционным для того времени.

После нескольких лет вынашивания своей идеи Шустер в 1987 году учредил компанию Laser Design Inc. с инновационной, талантливой группой инженеров и разработчиков программного обеспечения. К 1991 году компания активно развивала новую технологию лазерных датчиков линейного диапазона, позволяющую в тысячи раз быстрее собирать 3D-данные, чем одноточечные лазерные датчики. В 1996 году, после 10 лет работы в бизнесе, Laser Design представила на рынке свои собственные лазерные сканирующие датчики линейного диапазона и с тех пор является авангардом в этой области.

За прошедшие годы широкое признание бесконтактного лазерного сканирования среди клиентов значительно выросло, поскольку все больше и больше компаний приняли концепцию проверки всей детали, которая стала возможной благодаря лазерному сканированию. Количество применений лазерного сканирования резко возросло по сравнению с его первоначальным использованием в обратном инжиниринге и включает в себя проверку и проверку, сверхточные измерения, сканирование на большие расстояния, проектирование продуктов и тестирование конечных элементов.

«3D-лазерное сканирование больше не предназначено только для литья пластмасс», — сказал Шустер о современном разнообразии рынка.