Этот материал открывает цикл статей, посвященных лазерной резке. Признаюсь честно, я долго не решался приступить к этой обширной, сложной и головокружительно интересной теме. Лазерная резка – это наиболее современный тип обработки тонколистового металла, наиболее наукоемкий, а также наиболее развивающийся и перспективный. Куда ни посмотри – сплошные преимущества, но не все так просто… Давайте постепенно разбираться.
Не знаю как у вас, но у меня прежде всего лазеры ассоциируются с фильмом из детства. Помните “Гостью из будущего”? Как залихватски стреляли лазерными лучами космические разбойники. Помню, тогда на меня это произвело неизгладимое впечатление.
Но что же такое лазер? Само понятие произошло от английской аббревиатуры LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) что означает “усиление света с помощью вынужденного излучения”. То есть лазер – это устройство, контролирующее силу света, усиливающее и подчиняющее ее. Звучит неправдоподобно и даже как-то пафосно, но, тем не менее – это абсолютная правда. Главная миссия любого лазера – создать как можно более согласованный поток света с максимально возможным КПД (коэффициентом полезного действия).
Вне зависимости от типа и сферы применения любой лазер имеет три основные составляющие: активную среду, резонатор и систему накачки.
Активная среда – это вещество, в котором искусственным образом накапливается и высвобождается энергия атомов. Накопление и высвобождение энергии происходит за счет ее перехода на разные уровни. Чем выше уровень, тем энергия больше и наоборот. Что характерно, атомы всегда стремятся вернутся к базовому низкому значению энергии, при этом отдают ее в пустоту без всякого зазрения совести. Так вот, в активной среде создаются все условия для взращивания энергии. В такой ситуации атомов с высокой энергией больше, чем атомов с низкой. Затем среда возбуждается электромагнитной волной и энергия высвобождается.
Для того чтобы освобожденную энергию многократно увеличить используется резонатор. Грубо говоря, это два параллельных зеркала. Одно зеркало глухое (не пропускающее свет), другое – полупрозрачное. Между зеркалами располагается уже знакомая нам активная среда. Энергия возвращается, отражаясь от глухого зеркала и поступает куда следует через полупрозрачное зеркало. Причем, понятно, что полупрозрачное зеркало пропускает только энергию определенных значений – достаточно больших.
Ну а система накачки – это то, что возбуждает энергию атомов. Тут все зависит от типа лазера. В твердотельных и жидкостных лазерах используют импульсные лампы или лазеры, газовые среды возбуждают электрическим разрядом, полупроводники – электрическим током и так далее.
Несмотря на то, что все кажется простым на первый взгляд – все очень сложно. Ведь в этих процессах великое множество нюансов и тайн. И ничего тут не поделаешь – квантовая физика! Этим все сказано.
Ниже представлена принципиальная схема лазера:
1 – активная среда; 2 – энергия накачки лазера; 3 – непрозрачное зеркало; 4 – полупрозрачное зеркало; 5 – лазерный луч.
Таким образом, мы разобрались, что такое лазер и рассмотрели основы его функционирования. Дальше поговорим об основных типах лазеров. Будет еще интереснее.
При подготовке информации я использовал: 1. П.Г. Мазеин, М.Р. Ахметов, С.Р. Сайфутдинов «Применение станков лазерной резки», 2011; 2. О.Б. Ковалев, В.М. ФОМИН «Физические основы лазерной резки толстых листовых материалов», 2013г. 3. А.Г. Григорьянц, А.А. Соколов «Лазерная резка металлов», 1988г.
Pingback: Лазерная резка. Типы лазерных систем. - mehanolog.ru