✷ 레이저
정식 이름은 유도 방출에 의한 빛 증폭입니다.이것은 말 그대로 "빛에 의한 복사의 증폭"을 의미합니다.자연광과 다른 특성을 지닌 인공광원으로 직선으로 먼 거리까지 퍼질 수 있고 좁은 면적에 모일 수 있다.
✷ 레이저와 자연광의 차이점
1. 단색성
자연광은 자외선부터 적외선까지 광범위한 파장을 포함합니다.그 파장은 다양합니다.
자연광
레이저 광은 단일 파장의 빛이며, 이를 단색성이라고 합니다.단색성의 장점은 광학 설계의 유연성을 증가시킨다는 것입니다.
레이저
빛의 굴절률은 파장에 따라 달라집니다.
자연광이 렌즈를 통과할 때 그 안에 포함된 다양한 파장으로 인해 확산이 발생합니다.이러한 현상을 색수차라고 합니다.
반면에 레이저 광은 동일한 방향으로만 굴절되는 단일 파장의 빛입니다.
예를 들어, 카메라 렌즈는 색상으로 인한 왜곡을 보정하는 디자인이 필요한 반면, 레이저는 해당 파장만 고려하면 되기 때문에 빔을 장거리로 전송할 수 있어 빛을 집중시키는 정밀한 디자인이 가능합니다. 작은 자리에.
2. 지향성
방향성은 소리나 빛이 공간을 이동할 때 확산될 가능성이 적은 정도입니다.방향성이 높을수록 확산이 적음을 나타냅니다.
자연광: 다양한 방향으로 확산되는 빛으로 구성되어 있으며, 방향성을 높이기 위해서는 앞쪽 방향 밖의 빛을 제거하는 복잡한 광학계가 필요합니다.
레이저:이는 방향성이 높은 빛이며 레이저가 퍼지지 않고 직선으로 이동할 수 있도록 광학 설계가 더 쉽고 장거리 전송 등이 가능합니다.
3. 일관성
일관성은 빛이 서로 간섭하는 경향이 있는 정도를 나타냅니다.빛을 파동으로 간주하면 띠가 가까울수록 일관성이 높아집니다.예를 들어, 수면의 서로 다른 파도는 서로 충돌할 때 서로 강화되거나 상쇄될 수 있으며, 이 현상과 마찬가지로 파도가 불규칙할수록 간섭 정도는 약해집니다.
자연광
레이저의 위상, 파장, 방향은 동일하고 더 강한 파장을 유지할 수 있어 장거리 전송이 가능하다.
레이저 피크와 밸리가 일정함
먼 거리까지 퍼지지 않고 전달될 수 있는 간섭성이 높은 빛은 렌즈를 통해 작은 점으로 모일 수 있고, 다른 곳에서 발생한 빛을 투과시켜 고밀도 빛으로 사용할 수 있다는 장점이 있습니다.
4. 에너지 밀도
레이저는 단색성, 지향성 및 일관성이 뛰어나며 매우 작은 점으로 모여서 높은 에너지 밀도의 빛을 형성할 수 있습니다.레이저는 자연광이 도달할 수 없는 자연광의 한계에 가깝게 축소될 수 있습니다.(우회 한계: 빛의 파장보다 작은 물체에 빛을 집중시킬 수 없는 물리적인 능력이 없음을 의미합니다.)
레이저를 더 작은 크기로 축소하면 금속을 절단하는 데 사용할 수 있을 정도로 광도(전력 밀도)를 높일 수 있습니다.
레이저
✷ 레이저 발진의 원리
1. 레이저 발생 원리
레이저 빛을 생성하려면 레이저 매체라고 불리는 원자나 분자가 필요합니다.레이저 매질은 외부에서 에너지가 공급(여기)되어 원자가 낮은 에너지 바닥 상태에서 높은 에너지 여기 상태로 변경됩니다.
여기 상태는 원자 내의 전자가 내부 껍질에서 외부 껍질로 이동하는 상태입니다.
원자가 들뜬 상태로 변한 후 일정 시간이 지나면 바닥 상태로 돌아옵니다(여기 상태에서 바닥 상태로 돌아가는 데 걸리는 시간을 형광 수명이라고 합니다).이때 수신된 에너지는 빛의 형태로 방사되어 바닥상태로 되돌아간다(자발방사).
이 방사된 빛은 특정 파장을 가지고 있습니다.레이저는 원자를 여기 상태로 변환한 다음 생성된 빛을 추출하여 활용함으로써 생성됩니다.
2. 증폭된 레이저의 원리
일정 시간 동안 들뜬 상태로 변한 원자는 자연방사선에 의해 빛을 방출하고 다시 바닥상태로 돌아오게 된다.
그러나 여기광이 강할수록 여기 상태에 있는 원자의 수가 많아지고, 빛의 자발방사도 증가하여 여기방사 현상이 나타난다.
자극방사선은 여기된 원자에 자발방사선 또는 자극방사선의 빛이 입사된 후, 그 빛이 여기된 원자에 에너지를 제공하여 빛을 해당 강도로 만드는 현상입니다.여기된 방사선 후에 여기된 원자는 바닥 상태로 돌아갑니다.레이저의 증폭에 활용되는 것이 바로 이 자극 방사선이며, 여기 상태의 원자 수가 많을수록 더 많은 자극 방사선이 지속적으로 생성되어 빛이 빠르게 증폭되어 레이저 광으로 추출될 수 있습니다.
✷ 레이저의 구성
산업용 레이저는 크게 4가지 종류로 분류됩니다.
1. 반도체 레이저: 활성층(발광층) 구조의 반도체를 매질로 사용하는 레이저.
2. 가스 레이저: CO2 가스를 매질로 사용하는 CO2 레이저가 널리 사용되고 있습니다.
3. 고체 레이저: 일반적으로 YAG 레이저와 YVO4 레이저, YAG 및 YVO4 결정질 레이저 매체가 사용됩니다.
4. 파이버 레이저: 광섬유를 매체로 사용합니다.
✷ 펄스 특성과 공작물에 미치는 영향에 대해
1. YVO4와 파이버 레이저의 차이점
YVO4 레이저와 파이버 레이저의 주요 차이점은 피크 출력과 펄스 폭입니다.피크 전력은 빛의 강도를 나타내고, 펄스 폭은 빛의 지속 시간을 나타냅니다.yVO4는 높은 피크와 짧은 빛 펄스를 쉽게 생성하는 특성을 가지고 있으며, 광섬유는 낮은 피크와 긴 펄스의 빛을 쉽게 생성하는 특성을 가지고 있습니다.레이저를 재료에 조사할 때 펄스의 차이에 따라 가공 결과가 크게 달라질 수 있습니다.
2. 재료에 미치는 영향
YVO4 레이저의 펄스는 짧은 시간 동안 높은 강도의 빛을 재료에 조사하여 표면층의 밝은 부분이 빠르게 가열되었다가 즉시 냉각됩니다.조사된 부분은 끓는 상태에서 거품이 나는 상태로 냉각되고 증발하여 더 얕은 임프린트를 형성합니다.열이 전달되기 전에 조사가 종료되므로 주변에 열 영향이 거의 없습니다.
반면, 파이버 레이저의 펄스는 낮은 강도의 빛을 장시간 조사합니다.재료의 온도는 천천히 상승하고 오랫동안 액체 상태로 유지되거나 증발됩니다.따라서 파이버 레이저는 조각량이 많아지거나 금속이 다량의 열을 받아 산화되어 흑화 처리가 필요한 흑색 조각에 적합합니다.
게시 시간: 2023년 10월 26일