2022年2022年激光的原理 .pdf

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1、激光其实是 辐射受刺激所引发放大的光的缩写。二氧化碳激光是电能刺激混合的二氧化碳分子而产生的。当聚集的光通过镜面时，这个不可见却密集的光束可以穿透过许多物质。因为光束不同的速度和密度，二氧化碳激光就可以用来在许多物质上作雕刻和切割。对客户而言，雕刻和切割的操作相当简单，就跟操作打印机类似。您可以输入Windows(95/98/2000/XP)底下大部分的图片软件，如CorelDraw ，来设计您所要的图形，设定跟页面同等大小的版面，或是等同于工件的雕刻面积然后按打印键。当可调整的速度设定从 1% 到 100% ， 瓦数设定从0.1% 到 100% 和最高分辨率设定1000 ，您可以随需要来设定

2、雕刻深浅和精确度。特别是多重的激光系统可以在许多材料上做工包括木头，压克力，塑料，石头和金属 .等。激光雕刻分为两种型态：点阵跟向量。 点阵就如清晰度高的印刷一样，激光头工作是从左而右的，雕刻原理是同时产生一系列的点和线，然后用来回雕刻的方式将许多条线组成一整页完整的图片和图像。向量的工作方式就不同于点阵了，它的特性是沿着图形的外框架做工。我们通常把这种方式用来作材料切刻，例如：木头、压克力、纸，或是作表面记号。激光雕刻的设定参数值有没有便捷的方式来测试出产品的设定参数值呢？答案是：有！但是要注意点阵的测试和向量的切割方式是不同的。点阵式的雕刻如果愿意请试试看，对激光而言， 没有一个绝对确切可

3、靠的参数值。每一个机型都有不同的设定方式， 不同的瓦数不同的机器和不同的工件。想要熟悉您特有的LaserPro雕刻机功能和设定初始值，请参照下列说明：用你的坐标软件来画出一个一英吋的方形，如果是CorelDRAW最好;用黑色涂满图形不加外框。 调到您认为最适合的参数值，记得唯一可变的参数是瓦数功率，送出文文件开始激光工作。几个激光发出后靠近一点看，你就可以分辨出切太深或切太浅，还是恰到好处。这样设定激光瓦数来调整雕刻的深度，是决定您的参数值最快的方法。LaserPro 激光雕刻机名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名

4、师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 可以让您依照雕刻工件特殊的需要调整出最适化的激光瓦数，只需要暂停工作中的机器重新设定参数值，LaserPro将替您做好最佳化的效能。向量的切割因为激光向量切割的变量太多了，所以没有一种特定的参数是万无一失的，想要快速的测试每一个料件的特性，我们就必须要在特定的机器上作连续的测试。先用您的绘图软件做3 个 1 英吋的正方形，交付机器一个0.001 英吋的外框，并加上颜色来设定雕刻的层次(黑、红、绿 )，让参数同时在三个正方形上作业，速度设定为快中慢，藉由对象的成果来判定您所要切割的深度。最好的参数

5、设定一定是经过重复微调的。如果切刻的力道不够穿透工件，那就需要降低切割速度， 让激光可以有足够的时间产生热能切穿对象，换句话说， 如果热能过强也可能会烧毁工件，这时切割的速度就必须加快，来降低工件被烧毁的可能性。在这个阶段的参数设定，通常不容易掌握。因为您会发现往往微调的范围只有差距百分之一，甚至千分之一。 建议您可用同样的档案设定三种不同却非常接近的最佳速度来试验，通常这样的尝试将可以调出您想要的效果，当您觉得可以让质量更强化，就重新再设一次参数，并且不要忘了记录下参数值。参 考点阵的雕刻设定每一台机器所设定的激光参数差异都很大，甚至是两台同样式、同瓦数、同机型的机器，都可能需要不同的参数值

6、才可调出适合每一台的最佳雕刻质量。我们坚持让LaserPro的所有机型和新功能都一再创新和稳定，如果要提供参数给针对各样式各瓦数各机型的机器几乎是不可能的。 因此我们建议您依照以上我们提及的几个重点，针对不同机器的参数设定，将有所帮助。激光产生原理2007 年 04 月 10 日 星期二 22:00 了解激光产生原理，我们必先了解物质的结构，与及光的辐射和吸收的原理。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 图一碳原子示意

7、图物质由原子组成。图一是一个碳原子的示意图。原子的中心是原子核，由质子和中子组成。质子带有正电荷，中子则不带电。原子的外围布满着带负电的电子，绕着原子核运动。有趣的是， 电子在原子中的能量并不是任意的。描述微观世界的量子力学告诉我们，这些电子会处于一些固定的能阶，不同的能阶对应于不同的电子能量。为了简单起见，我们可以如图一所示， 把这些能阶想象成一些绕着原子核的轨道，距离原子核越远的轨道能量越高。此外，不同轨道最多可容纳的电子数目也不同， 例如最低的轨道 ( 也是最近原子核的轨道) 最多只可容纳 2 个电子， 较高的轨道则可容纳 8 个电子等等。 事实上， 这个过份简化了的模型并不是完全正确的

8、 1，但它足以帮助我们说明激光的基本原理。电子可以透过吸收或释放能量从一个能阶跃迁至另一个能阶。例如当电子吸收了一个光子2 时，它便可能从一个较低的能阶跃迁至一个较高的能阶 ( 图二 a) 。同样地，一个位于高能阶的电子也会透过发射一个光子而跃迁至较低的能阶 ( 图二 b) 。在这些过程中，电子吸收或释放的光子能量总是与这两能阶的能量差相等。由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - -

9、- - - - - - 图二原子内电子的跃迁过程当原子内所有电子处于可能的最低能阶时，整个原子的能量最低，我们称原子处于基态。图一显示了碳原子处于基态时电子的排列状况。当一个或多个电子处于较高的能阶时，我们称原子处于受激态。前面说过， 电子可透过吸收或释放在能阶之间跃迁。跃迁又可分为三种形式1. 自发吸收 - 电子透过吸收光子从低能阶跃迁到高能阶 ( 图二 a) 。2. 自发辐射 - 电子自发地透过释放光子从高能阶跃迁到较低能阶 ( 图二 b) 。3. 受激辐射 - 光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能阶的能量差。一个光

10、子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子 ( 图二 c) 。图三红宝石激光的示意图激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的。图三显示红宝石激光的原理。它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组成。激光介质是红宝石晶体，当中有微量的铬原子。在开始时，闪名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 光灯发出的光射入激光介质，使激光介质中的铬原子受到激发，最外层的电子跃迁到受激态。此时，有些电子会透过释放光子，回到较低的能阶。而

11、释放出的光子会被设于激光介质两端的镜子来回反射，诱发更多的电子进行受激辐射，使激光的强度增加。设在两端的其中一面镜子会把全部光子反射，另一面镜子则会把大部分光子反射，并让其余小部分光子穿过而穿过镜子的光子就构成我们所见的激光。图四粒子数反转的状态产生激光还有一个巧妙之处，就是要实现所谓粒子数反转的状态。以红宝石激光为例 ( 图四) ，原子首先吸收能量，跃迁至受激态。原子处于受激态的时间非常短，大约?秒后，它便会落到一个称为亚稳态的中间状态。原子停留在亚稳态的时间很长，大约是 ?秒 或更长的时间。 电子长时间留在亚稳态，导致在亚稳态的原子数目多于在基态的原子数目，此现象称为粒子数反转。粒子数反转

12、是产生激光的关键，因为它使透过受激辐射由亚稳态回到基态的原子， 比透过自发吸收由基态跃迁至亚稳态的原子为多，从而保证了介质内的光子可以增多，以输出激光。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 图五普通灯光与激光的比较激光透过受激辐射产生，有以下三大特性 ( 图五 ) 1. ? 激光是单色的，在整个产生的机制中，只会产生一种波长的光。这与普通的光不同，例如阳光和灯光都是由多种波长的光合成的，接近白光。2. ? 激光是相干的

13、， 所有光子都有相同的相，相同的偏振， 它们迭加起来便产生很大的强度。而在日常生活中所见的光，它们的相和偏振是随机的，相对于激光，这些光就弱得多了。3. ? 激光的光束很狭窄，并且十分集中，所以有很强的威力。相反，灯光分散向各个方向转播，所以强度很低。以能量划分， 激光可大致可分为三类，第一类是低能量激光，这类激光通常以气体为激光介质，例如在超级市场中常用的条形码扫描仪，就是用氦气和氖气作为激光介质的；第二类是中能量激光， 例如在课堂上用的激光指示器；最后一类为高能量激光，一般用半导体作为激光介质，输出的功率可高达 500 mW。用于热核聚变实验的激光可发射出时间极短但能量极高的激光脉冲，其脉

14、冲功率竟可达1014 W ！这激光可产生达一亿度的高温，引发微粒状的氘 - 氚燃料进行热核聚变。1 根据量子力学， 电子不是在一些明确的轨道上绕原子核运动的，它们的位置只可利用或然率通过薜定谔方程预测。2 量子力学说明光也有粒子的性质，特别是在光与原子作用的时候。光的粒子称为光子。源自： http:/www.hk-phy.org/articles/laser/laser.html 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - -

15、激光基本原理1、 LASER是什么意思LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation(通过诱导放出实现光能增幅)的英语开头字母2、激光产生的原理激光 “ 受激辐射放大” 是通过强光照射激光发生介质，使介质内部原子的电子获得能量，受激而使电子运动轨道发生迁移，由低能态变为高能态。处于激发态的原子，受外界辐射感应，使处于激发态的原子跃迁到低能态，同时发出一束光；这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致，此时的光为受激辐射光。为了得到高能量密度、高指向性的激光，必须要有封闭光线的谐振腔，使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复

16、振荡，进而提高光强，同时提高光的方向性。含有钕（ND ）的 YAG 结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为1.064um的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下，也能实现连续发振。YAG 晶体是宝石钇铝石榴石的简称，具有优异的光学特性，是最佳的激光发振用结晶体。3、激光的主要特长a、单色性 激光不是已许多不同的光混一合而成的，它是最纯的单色光（波长、频率）b、方向性 激光传播时基本不向外扩散。c、相干性 激光的位相（波峰和波谷）很有规律，相干性好。d、高输出功率 用透镜聚焦激光后，所得到的能量密度是太阳光的几百倍。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -