|
Основные свойства лазерного излучения
|
| bet | 28/53 | | Sana | 02.03.2022 | | Hajmi | 0.58 Mb. | | #3695 |
2.3 Основные свойства лазерного излучения
2.3 Základní vlastnosti laserového záření
Широкое использование лазеров для различных практических целей обусловлено некоторыми уникальными свойствами их излучения.
Plošné využívání laserů pro nejrůznější praktické účely zapříčinily především některé unikátní vlastnosti laserového záření.
Когерентность как свойство лазерного излучения представляет собой согласованное протекание во времени ряда волновых процессов.
Koherentnost je vlastnost laserového záření, která se vyznačuje soudružným průtokem několika vlnění v určitém čase.
Направленность обусловлена тем, что активная среда помещена между двумя плоскопараллельными зеркалами (открытый резонатор). В резонаторе же могут поддерживаться только те электромагнитные волны, которые распространяются в близком к оси направлении или вдоль его оси. Направленность характеризуется углом расходимости пучка лазерного излучения, который колеблется от нескольких угловых секунд до нескольких угловых минут.
Směrovosti neboli divergence je dosaženo tím, že aktivní prostředí je umístěno mezi dvěma rovinnými paralelními zrcadly (otevřený rezonátor). V rezonátoru mohou zůstat pouze takové elektromagnetické vlny, které se pohybují v podobném směru jako osa nebo přímo podél osy. Směrovost je charakterizována jako úhel rozbíhavosti svazku laserového záření, velikost tohoto úhlu se pohybuje v rozmezí několika úhlových sekund až úhlových minut.
Это свойство пучка лазерного излучения имеет большое практическое значение в связи, локации и в других областях техники.
Tato vlastnost svazku laserového záření má praktický význam především v oblasti telekomunikace, radiolokace a v dalších technických odvětvích.
Лазерное излучение имеет определенный интервал частоты, обычно очень узкий. Это свойство называют монохроматичностью излучения. Монохроматичность связана с определенностью квантового перехода и генерации и усиления излучения только на определенных частотах резонатора.
Laserové záření má přesně určenou frekvenci, která je obvykle velmi malá. Tato vlastnost se nazývá monochromatičnost záření. Monochromatičnost souvisí s přesností kvantového přechodu a generace a zesílením záření pouze v určitých frekvencích rezonátoru.
Яркость. Лазер даже небольшой мощности имеет яркость, которая на несколько порядков превосходит яркость обычных источников. Это свойство является следствием высокой направленности пучка лазерного излучения.
Ostrost. Dokonce i laser s malým výkonem dosahuje ostrosti, která je výrazně vyšší než u běžných zdrojů záření. Této vlastnosti je dosaženo vysokou směrovostí svazku laserového záření.
В импульсных лазерах излучение длится малые доли секунды, поэтому даже
при небольшой величине излучаемой энергии лазера его мощность значительна. Обычно импульсные лазеры характеризуются излучаемой энергией в джоулях, тогда как непрерывные ‒ мощностью в ваттах.
V laserech pracujících v pulzním režimu práce trvá záření pouze malý zlomek sekundy, jelikož dokonce i s tak malým množstvím vyzářené energie je výkon laseru značný. Zatímco u pulzních laserů se množství vyzářené energie obvykle uvádí v joulech, tak u kontinuálních laserů se výkon uvádí ve wattech.
Плотность мощности излучения определяется как мощность излучения, падающего на единицу облучаемой поверхности, расположенной, перпендикулярно к направлению лазерного пучка. Для лазерных установок импульсного действия пользуются понятием плотности энергии (энергия излучения, падающая на единицу поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению лазерного луча).
Hustota výkonu paprsku se označuje jako hustota paprsku dopadajícího na jednotku ozářeného povrchu, který je umístěný kolmo ke směru záření laserového svazku. U laserových zařízení v pulzním režimu práce se používá pojem hustota energie (energie paprsku dopadající na jednotku povrchu umístěného kolmo ke směru záření laserového paprsku).
2.4 Промышленные лазерно-технологические системы (комплексы), применяемые для обработки материалов
2.4 Průmyslové technologie laserového paprsku využívané k obrábění materiálů
Для реализации лазерной технологии созданы различные лазернотехнологические системы (ЛТС).
Za účelem využití unikátních vlastností laserového záření byly sestrojeny různé druhy technologií laserového paprsku (LBM - Laser Beam Machining).
ЛТС ‒ это комплекс, включающий лазер, формирующий рабочий инструмент, равно пригодный для обработки различных материалов и осуществления разнородных процессов и устройств для программного перемещения луча или заготовки.
LBM – soustava, jejíž součástí je laser, tvarující pracovní nástroj, je stejně dobře použitelná jak pro obrábění různých druhů materiálů, tak pro vykonávání mnoha dalších činností, a zařízení určené k naprogramování posunu paprsku nebo obrobku.
Структурная схема ЛТС показана на рисунке 3.5. ЛТС состоит из следующих основных узлов: лазера 1, энергетического канала 3 (оптическая система
для транспортировки и формирования лазерного излучения), рабочего стола 8, узла управления рабочими органами системы 9, источника энергетического питания 10.
Strukturní schéma LBM je znázorněno na obrázku 3.5. LBM se skládá z následujících základních montážních celků: laseru 1, energetického kanálu 3 (optické soustavy umožňující přemisťování a tvarování laserového záření), pracovního stolu 8, řídicí jednotky laseru 9, zdroje elektrického napájení 10.
Местоположение сфокусированного пятна лазерного излучения на поверхности заготовки в данный момент времени может быть задано:
Polohy stopy zaostřeného paprsku laserového záření na povrchu obrobku v daném okamžiku může být dosaženo:
• перемещением пятна при помощи зеркал
• posunem stopy paprsku laserového záření pomocí zrcadel
• перемещением пятна за счет относительного перемещения пятна и обрабатываемой заготовки
• posunem stopy paprsku laserového záření a systémem nepohyblivého obrobku
• за счет перемещения заготовки относительно неподвижного пятна
• posunem obrobku a systémem nepohyblivé stopy paprsku laserového záření
Рис. 3.5. Структурная схема лазерной технологической системы, предназначенной для обработки материалов:
1 ‒ излучатель (генератор) 2 ‒ отключающее зеркало 3 ‒ энергетический канал 4 ‒ средства наблюдения 5 ‒ оптическая фокусирующая система
6 ‒ технологический газ 7 ‒ обрабатываемая деталь 8 ‒ предметный стол
9 ‒ узел управления 10 ‒ источник энергетического питания
Obr. 3.5. Strukturní schéma laserové technologie určené pro obrábění materiálů:
1 ‒ zářič (generátor) 2 ‒ odrazné zrcadlo 3 ‒ energetický kanál
4 ‒ čidla zajišťující dohled 5 ‒ zaostřená optická soustava
6 ‒ asistenční plyn 7 ‒ obrobek 8 ‒ pracovní stůl
9 ‒ řídicí jednotka 10 ‒ zdroj elektrického napájení
Последние два метода наиболее широко используются в ЛТС, предназначенных
для резки материалов.
Poslední dva výše uvedené způsoby se nejčastěji využívají v LBM, která jsou určena pro řezání materiálů.
ЛТС для работы в производственных условиях должна обладать:
LBM musí při provozu ve výrobních podmínkách disponovat:
• необходимой мощностью
• patřičným výkonem
• стабильным излучением в процессе работы и достаточно высоким КПД
• stabilním zářením při provozu a vysokou η
• простой и компактной конструкцией при хорошем дизайне
• jednoduchou a kompatní konstrukcí s patřičným designem
• высокой надежностью и большим сроком службы узлов и деталей
• vysokou spolehlivostí a dlouhou životností montážních celků a dílců
• простым и удобным управлением
• jednoduchým a pohodlným ovládáním
• небольшими эксплуатационными затратами и ремонтопригодностью
• nízkými provozními náklady a náklady na údržbu
• максимальным удобством в обслуживании и безопасными условиями работы
• maximálně snadnou údržbou a bezpečnými pracovními podmínkami
|
| |
