✷ เลเซอร์
ชื่อเต็มคือ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiationความหมายที่แท้จริงคือ "การขยายรังสีที่กระตุ้นด้วยแสง"เป็นแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ที่มีลักษณะแตกต่างจากแสงธรรมชาติซึ่งสามารถกระจายไปในระยะไกลเป็นเส้นตรงและสามารถรวมตัวกันในพื้นที่ขนาดเล็กได้
✷ ความแตกต่างระหว่างเลเซอร์และแสงธรรมชาติ
1. สีเอกรงค์
แสงธรรมชาติครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลายตั้งแต่อัลตราไวโอเลตไปจนถึงอินฟราเรดความยาวคลื่นของมันแตกต่างกันไป
แสงธรรมชาติ
แสงเลเซอร์คือแสงที่มีความยาวคลื่นเพียงช่วงเดียว ซึ่งมีคุณสมบัติที่เรียกว่าเอกรงค์เดียวข้อดีของความเป็นเอกรงค์เดียวคือเพิ่มความยืดหยุ่นในการออกแบบออพติคัล
เลเซอร์
ดัชนีการหักเหของแสงจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น
เมื่อแสงธรรมชาติผ่านเลนส์ การแพร่กระจายจะเกิดขึ้นเนื่องจากความยาวคลื่นประเภทต่างๆ ที่อยู่ภายในปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความคลาดเคลื่อนสี
ในทางกลับกัน แสงเลเซอร์เป็นแสงความยาวคลื่นเดียวที่หักเหไปในทิศทางเดียวกันเท่านั้น
ตัวอย่างเช่น แม้ว่าเลนส์ของกล้องจะต้องมีการออกแบบที่แก้ไขความบิดเบี้ยวเนื่องจากสี แต่เลเซอร์จะต้องคำนึงถึงความยาวคลื่นนั้นเท่านั้น ดังนั้นลำแสงจึงสามารถส่งผ่านในระยะไกลได้ ทำให้ได้การออกแบบที่แม่นยำที่เน้นแสง ในจุดเล็กๆ
2. ทิศทาง
ทิศทางคือระดับที่เสียงหรือแสงมีโอกาสน้อยที่จะกระจายเมื่อเดินทางผ่านอวกาศทิศทางที่สูงขึ้นแสดงว่ามีการแพร่กระจายน้อยลง
แสงธรรมชาติ: ประกอบด้วยแสงที่กระจายไปในทิศทางต่างๆ และเพื่อปรับปรุงทิศทาง จำเป็นต้องมีระบบแสงที่ซับซ้อนเพื่อขจัดแสงที่อยู่นอกทิศทางไปข้างหน้า
เลเซอร์:เป็นแสงที่มีทิศทางสูง และง่ายกว่าในการออกแบบเลนส์เพื่อให้เลเซอร์เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงโดยไม่กระจาย ทำให้สามารถส่งผ่านในระยะไกลและอื่นๆ
3. การเชื่อมโยงกัน
ความสอดคล้องกันบ่งบอกถึงระดับที่แสงมีแนวโน้มที่จะรบกวนซึ่งกันและกันถ้าแสงถูกมองว่าเป็นคลื่น ยิ่งแถบอยู่ใกล้กันมากเท่าใดความสอดคล้องกันก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้นตัวอย่างเช่น คลื่นที่แตกต่างกันบนผิวน้ำอาจเพิ่มหรือหักล้างกันเมื่อปะทะกัน และในลักษณะเดียวกับปรากฏการณ์นี้ ยิ่งคลื่นสุ่มมาก ระดับการรบกวนก็จะยิ่งอ่อนลง
แสงธรรมชาติ
เฟส ความยาวคลื่น และทิศทางของเลเซอร์จะเท่ากัน และสามารถรักษาคลื่นที่แรงกว่าไว้ได้ จึงสามารถส่งสัญญาณในระยะไกลได้
ยอดและหุบเขาของเลเซอร์มีความสอดคล้องกัน
แสงที่มีความสอดคล้องกันสูงซึ่งสามารถส่งผ่านในระยะทางไกลโดยไม่แพร่กระจาย มีข้อดีคือสามารถรวบรวมเป็นจุดเล็กๆ ผ่านเลนส์ และสามารถใช้เป็นแสงที่มีความหนาแน่นสูงโดยการส่งแสงที่สร้างขึ้นจากที่อื่น
4. ความหนาแน่นของพลังงาน
เลเซอร์มีเอกรงค์เดี่ยว ทิศทาง และการเชื่อมโยงกันที่ดีเยี่ยม และสามารถรวมตัวเป็นจุดเล็กๆ เพื่อสร้างแสงที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงเลเซอร์สามารถลดขนาดลงจนใกล้ขีดจำกัดของแสงธรรมชาติที่แสงธรรมชาติไม่สามารถเข้าถึงได้(ขีดจำกัดการบายพาส: หมายถึงการไร้ความสามารถทางกายภาพในการโฟกัสแสงไปยังสิ่งที่เล็กกว่าความยาวคลื่นของแสง)
เมื่อลดขนาดเลเซอร์ให้เล็กลง ความเข้มของแสง (ความหนาแน่นของพลังงาน) จะเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่สามารถใช้ตัดผ่านโลหะได้
เลเซอร์
✷ หลักการของการสั่นด้วยเลเซอร์
1. หลักการสร้างเลเซอร์
ในการผลิตแสงเลเซอร์ จำเป็นต้องมีอะตอมหรือโมเลกุลที่เรียกว่าตัวกลางเลเซอร์ตัวกลางเลเซอร์ได้รับพลังงานจากภายนอก (ตื่นเต้น) เพื่อให้อะตอมเปลี่ยนจากสถานะพื้นพลังงานต่ำไปเป็นสถานะตื่นเต้นพลังงานสูง
สถานะที่ตื่นเต้นคือสถานะที่อิเล็กตรอนภายในอะตอมเคลื่อนที่จากชั้นในไปยังเปลือกนอก
หลังจากที่อะตอมเปลี่ยนเป็นสถานะตื่นเต้น มันจะกลับสู่สถานะพื้นหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่ง (เวลาที่ใช้เพื่อกลับจากสถานะตื่นเต้นสู่สถานะพื้นเรียกว่าอายุการใช้งานเรืองแสง)ในเวลานี้พลังงานที่ได้รับจะถูกแผ่ออกมาในรูปของแสงเพื่อกลับคืนสู่สภาพพื้นดิน (การแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเอง)
แสงที่แผ่ออกมานี้มีความยาวคลื่นจำเพาะเลเซอร์ถูกสร้างขึ้นโดยการเปลี่ยนอะตอมให้อยู่ในสถานะตื่นเต้น จากนั้นจึงแยกแสงที่ได้ออกมาเพื่อนำไปใช้ประโยชน์
2. หลักการของเลเซอร์ขยาย
อะตอมที่ถูกเปลี่ยนเป็นสถานะตื่นเต้นในช่วงระยะเวลาหนึ่งจะเปล่งแสงเนื่องจากการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเองและกลับสู่สถานะพื้น
อย่างไรก็ตาม ยิ่งแสงกระตุ้นแรงขึ้น จำนวนอะตอมในสภาวะตื่นเต้นก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย และการแผ่รังสีแสงที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติก็จะเพิ่มขึ้นด้วย ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์การแผ่รังสีตื่นเต้น
รังสีกระตุ้นเป็นปรากฏการณ์ที่หลังจากแสงตกกระทบของการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเองหรือที่ถูกกระตุ้นไปยังอะตอมที่ถูกกระตุ้น แสงนั้นจะให้พลังงานแก่อะตอมที่ถูกกระตุ้นเพื่อทำให้แสงมีความเข้มที่สอดคล้องกันหลังจากการแผ่รังสีอย่างตื่นเต้น อะตอมที่ถูกตื่นเต้นจะกลับสู่สถานะพื้นรังสีกระตุ้นนี้เองที่ใช้ในการขยายเลเซอร์ และยิ่งจำนวนอะตอมในสถานะตื่นเต้นมากขึ้นเท่าใด การแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้นก็จะถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งช่วยให้แสงขยายและแยกออกมาเป็นแสงเลเซอร์ได้อย่างรวดเร็ว
✷ การสร้างเลเซอร์
เลเซอร์อุตสาหกรรมแบ่งออกเป็น 4 ประเภทกว้างๆ
1. เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์: เลเซอร์ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่มีโครงสร้างชั้นแอคทีฟ (ชั้นเปล่งแสง) เป็นสื่อกลาง
2. เลเซอร์แก๊ส: เลเซอร์ CO2 ที่ใช้ก๊าซ CO2 เป็นสื่อที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
3. เลเซอร์โซลิดสเตต: โดยทั่วไปแล้ว เลเซอร์ YAG และเลเซอร์ YVO4 พร้อมด้วยสื่อเลเซอร์ผลึก YAG และ YVO4
4. ไฟเบอร์เลเซอร์: ใช้ใยแก้วนำแสงเป็นสื่อกลาง
✷ เกี่ยวกับคุณลักษณะของพัลส์และผลกระทบต่อชิ้นงาน
1. ความแตกต่างระหว่าง YVO4 และไฟเบอร์เลเซอร์
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเลเซอร์ YVO4 และไฟเบอร์เลเซอร์คือกำลังสูงสุดและความกว้างพัลส์กำลังไฟฟ้าสูงสุดแสดงถึงความเข้มของแสง และความกว้างของพัลส์แสดงถึงระยะเวลาของแสงyVO4 มีคุณลักษณะในการสร้างจุดสูงสุดสูงและพัลส์แสงสั้นได้อย่างง่ายดาย และไฟเบอร์มีลักษณะเฉพาะที่สร้างจุดสูงสุดต่ำและพัลส์แสงยาวได้อย่างง่ายดายเมื่อเลเซอร์ฉายรังสีวัสดุ ผลการประมวลผลอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับความแตกต่างของพัลส์
2. ผลกระทบต่อวัสดุ
พัลส์ของเลเซอร์ YVO4 ฉายรังสีวัสดุด้วยแสงความเข้มสูงในช่วงเวลาสั้น ๆ เพื่อให้พื้นที่ที่เบากว่าของชั้นพื้นผิวร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วจากนั้นจึงเย็นลงทันทีส่วนที่ฉายรังสีจะถูกทำให้เย็นลงจนเกิดฟองในสถานะเดือด และระเหยกลายเป็นรอยประทับที่ตื้นกว่าการฉายรังสีจะสิ้นสุดก่อนที่ความร้อนจะถูกถ่ายเท ดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อความร้อนเพียงเล็กน้อยต่อพื้นที่โดยรอบ
ในทางกลับกัน พัลส์ของไฟเบอร์เลเซอร์จะฉายแสงที่มีความเข้มต่ำเป็นระยะเวลานานอุณหภูมิของวัสดุจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ และยังคงเป็นของเหลวหรือระเหยเป็นเวลานานดังนั้นไฟเบอร์เลเซอร์จึงเหมาะสำหรับการแกะสลักสีดำซึ่งการแกะสลักจะมีปริมาณมาก หรือในกรณีที่โลหะได้รับความร้อนจำนวนมากและออกซิไดซ์และจำเป็นต้องทำให้ดำคล้ำ
เวลาโพสต์: 26 ต.ค. 2023