4,553 matches
-
coerent, monocromatic, de 13 divergență redusă și luminozitate/strălucire ridicată. Aceste proprietăți reprezintă baza pentru aplicații diverse, precum cele ale măsurătorilor, holografiei, stocării de date sau comunicațiilor. În cadrul prelucrării materialelor sunt aplicate efectele termice și fotonice asociate cu interacțiunea fasciculului laser cu materialul prelucrat. Prezentul subcapitol se axează pe considerentele teoretice aferente laserilor utilizați în prelucrarea materialelor. Sunt explicate principiile generării radiației luminoase laser, pornind de la tranzițiile dintre nivelurile energetice în medii active gazoase, solide și lichide. Sunt descrise metodele practice
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de date sau comunicațiilor. În cadrul prelucrării materialelor sunt aplicate efectele termice și fotonice asociate cu interacțiunea fasciculului laser cu materialul prelucrat. Prezentul subcapitol se axează pe considerentele teoretice aferente laserilor utilizați în prelucrarea materialelor. Sunt explicate principiile generării radiației luminoase laser, pornind de la tranzițiile dintre nivelurile energetice în medii active gazoase, solide și lichide. Sunt descrise metodele practice de excitare ale acestor medii, pentru obținerea emisiei stimulate, alături de condițiile de amplificare a luminii, prin intermediul a diverse tipuri de rezonatori. Sunt comparate
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de la tranzițiile dintre nivelurile energetice în medii active gazoase, solide și lichide. Sunt descrise metodele practice de excitare ale acestor medii, pentru obținerea emisiei stimulate, alături de condițiile de amplificare a luminii, prin intermediul a diverse tipuri de rezonatori. Sunt comparate emisiile laser ale diferitelor combinații de medii active, metode de excitare și rezonatori. Aceste principii sunt apoi aplicate laserilor comerciali de prelucrare a materialelor. Generarea radiației luminoase laser După ce Hertz a generat unde electromagnetice folosind o bobină de inducție de voltaj ridicat
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
condițiile de amplificare a luminii, prin intermediul a diverse tipuri de rezonatori. Sunt comparate emisiile laser ale diferitelor combinații de medii active, metode de excitare și rezonatori. Aceste principii sunt apoi aplicate laserilor comerciali de prelucrare a materialelor. Generarea radiației luminoase laser După ce Hertz a generat unde electromagnetice folosind o bobină de inducție de voltaj ridicat [8], s-a tras concluzia că radiația poate fi produsă pe un interval continuu - numit spectrul electromagnetic. Spectrul electromagnetic: UV - ultraviolet, IR - infraroșu (VIBGYOR: „Violet Indigo
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
rezultatul tranzițiilor electronice în straturi profunde. Razele gamma de înaltă frecvență și energie, cu lungime de undă redusă, sunt produse prin descompunere radioactivă [13]. Pentru aplicațiile privind prelucrarea materialelor, prezintă interes următoarele spectre electromagnetice: infraroșu, vizibil și ultraviolet. Radiația luminoasă laser este generată prin intermediul tranzițiilor între nivelurile energetice ridicate și cele reduse din cadrul speciilor (atomi, ioni și molecule), în diverse medii. Generarea durabilă a radiației depinde de o combinație corespunzătoare de fenomene fizice fundamentale și de un design tehnic optim pentru
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
acestor niveluri afectează natura temporală a radiației. Durata de viață a unei stări depinde de ușurința de depopulare a acesteia. Stările care există pentru intervale de timp de ordinul microsecundelor sau milisecundelor, durate mari din punctul de vedere al tranzițiilor laser, sunt cunoscute drept stări metastabile și reprezintă mijloace importante de acumulare a energiei în sistemele laser [14]. Inversiunea de populație Populațiile normale se formează în mod natural. Totuși, o distribuție poate fi perturbată artificial, astfel încât numărul de specii ce ocupă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de depopulare a acesteia. Stările care există pentru intervale de timp de ordinul microsecundelor sau milisecundelor, durate mari din punctul de vedere al tranzițiilor laser, sunt cunoscute drept stări metastabile și reprezintă mijloace importante de acumulare a energiei în sistemele laser [14]. Inversiunea de populație Populațiile normale se formează în mod natural. Totuși, o distribuție poate fi perturbată artificial, astfel încât numărul de specii ce ocupă un nivel energetic superior să depășească pe cel de pe un nivel inferior. Această situație poate apărea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
un nivel energetic superior să depășească pe cel de pe un nivel inferior. Această situație poate apărea la excitarea sau „pompajul” populației prin intermediul unei surse externe de energie. Este astfel creată o inversiune de populație - o premisă pentru generarea radiației luminoase laser. Există deci acum o forță prin care energia este eliberată din sistem. În cazul unui laser, această energie este eliberată sub formă de lumină. Trebuie subliniată diferența dintre crearea unei inversiuni de populație și efectul simplei creșteri a temperaturii sistemului
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
la excitarea sau „pompajul” populației prin intermediul unei surse externe de energie. Este astfel creată o inversiune de populație - o premisă pentru generarea radiației luminoase laser. Există deci acum o forță prin care energia este eliberată din sistem. În cazul unui laser, această energie este eliberată sub formă de lumină. Trebuie subliniată diferența dintre crearea unei inversiuni de populație și efectul simplei creșteri a temperaturii sistemului; în al doilea caz fiind menținută distribuția Maxwell Boltzmann, neexistând astfel o forță de antrenare pentru
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
crea în mod eficient o inversiune de populație, este necesar ca speciile să dețină un număr mare de niveluri energetice superioare necesare absorbției, astfel încât energia să fie absorbită pentru un interval extins de frecvențe. Astfel de niveluri superioare, denumite niveluri laser superioare sau stări, furnizează specii în mod rapid și eficient către nivelurile inferioare mai stabile. Sub acestea se regăsesc stările laser inferioare. Generarea radiației luminoase laser implică tranziții din stările laser superioare către cele inferioare. Pentru a menține o inversiune
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
necesare absorbției, astfel încât energia să fie absorbită pentru un interval extins de frecvențe. Astfel de niveluri superioare, denumite niveluri laser superioare sau stări, furnizează specii în mod rapid și eficient către nivelurile inferioare mai stabile. Sub acestea se regăsesc stările laser inferioare. Generarea radiației luminoase laser implică tranziții din stările laser superioare către cele inferioare. Pentru a menține o inversiune de populație, durata de viață a stării inferioare trebuie să fie redusă comparativ cu cea a stării superioare. În plus, rata
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
fie absorbită pentru un interval extins de frecvențe. Astfel de niveluri superioare, denumite niveluri laser superioare sau stări, furnizează specii în mod rapid și eficient către nivelurile inferioare mai stabile. Sub acestea se regăsesc stările laser inferioare. Generarea radiației luminoase laser implică tranziții din stările laser superioare către cele inferioare. Pentru a menține o inversiune de populație, durata de viață a stării inferioare trebuie să fie redusă comparativ cu cea a stării superioare. În plus, rata de populare a stării superioare
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
extins de frecvențe. Astfel de niveluri superioare, denumite niveluri laser superioare sau stări, furnizează specii în mod rapid și eficient către nivelurile inferioare mai stabile. Sub acestea se regăsesc stările laser inferioare. Generarea radiației luminoase laser implică tranziții din stările laser superioare către cele inferioare. Pentru a menține o inversiune de populație, durata de viață a stării inferioare trebuie să fie redusă comparativ cu cea a stării superioare. În plus, rata de populare a stării superioare trebuie să depășească pe cea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
emisia stimulată sau indusă - pentru care o specie excitată poate fi stimulată să emită un foton prin interacțiunea cu un alt foton. Acest ultim mecanism reprezintă baza pentru amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiație, acronimul folosit fiind cel de laser („light amplification by stimulated emission of radiation”). Cea mai simplă formă de laser este bazată pe tranzițiile dintre două niveluri energetice, E2 si E1, ce reprezintă starea de bază respectiv cea excitată. Laserii pe bază de amoniac și cei diodă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
emită un foton prin interacțiunea cu un alt foton. Acest ultim mecanism reprezintă baza pentru amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiație, acronimul folosit fiind cel de laser („light amplification by stimulated emission of radiation”). Cea mai simplă formă de laser este bazată pe tranzițiile dintre două niveluri energetice, E2 si E1, ce reprezintă starea de bază respectiv cea excitată. Laserii pe bază de amoniac și cei diodă reprezintă exemple pentru aceste sisteme bi nivel. Obținerea amplificării utile a luminii în cadrul
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
si E1, ce reprezintă starea de bază respectiv cea excitată. Laserii pe bază de amoniac și cei diodă reprezintă exemple pentru aceste sisteme bi nivel. Obținerea amplificării utile a luminii în cadrul acestora este totuși dificilă, deoarece odată ce speciile de pe nivelul laser superior emit radiație, numărul lor se apropie de cel al speciilor din starea de bază, absorbția tinzând spre zero. Din acest motiv, laserii industriali sunt cel mai adesea bazați pe sistemele cu trei si patru niveluri energetice. Pentru un sistem
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
superior emit radiație, numărul lor se apropie de cel al speciilor din starea de bază, absorbția tinzând spre zero. Din acest motiv, laserii industriali sunt cel mai adesea bazați pe sistemele cu trei si patru niveluri energetice. Pentru un sistem laser tri-nivel, precum cel ilustrat în Fig. 1.3, excitarea este obținută prin pompajul spre nivelul/nivelurile de absorbție E2. Dacă există un nivel energetic E3, amplasat la distanță mică sub E2, poate 17 avea loc o cădere non-radiativă rapidă către
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
obținută prin pompajul spre nivelul/nivelurile de absorbție E2. Dacă există un nivel energetic E3, amplasat la distanță mică sub E2, poate 17 avea loc o cădere non-radiativă rapidă către nivelul E3, cu pierderi energetice nesemnificative, E3 devenind astfel nivelul laser superior; emisia laser va avea loc între nivelurile E3 si E1. Dacă nivelul laser inferior din cadrul unui sistem laser tri-nivel este reprezentat de starea de bază, inversiunea de populație este mai dificil de obținut, iar emisia obținută este limitată la
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
spre nivelul/nivelurile de absorbție E2. Dacă există un nivel energetic E3, amplasat la distanță mică sub E2, poate 17 avea loc o cădere non-radiativă rapidă către nivelul E3, cu pierderi energetice nesemnificative, E3 devenind astfel nivelul laser superior; emisia laser va avea loc între nivelurile E3 si E1. Dacă nivelul laser inferior din cadrul unui sistem laser tri-nivel este reprezentat de starea de bază, inversiunea de populație este mai dificil de obținut, iar emisia obținută este limitată la un caracter de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
E3, amplasat la distanță mică sub E2, poate 17 avea loc o cădere non-radiativă rapidă către nivelul E3, cu pierderi energetice nesemnificative, E3 devenind astfel nivelul laser superior; emisia laser va avea loc între nivelurile E3 si E1. Dacă nivelul laser inferior din cadrul unui sistem laser tri-nivel este reprezentat de starea de bază, inversiunea de populație este mai dificil de obținut, iar emisia obținută este limitată la un caracter de operare pulsativ. Inversiunea de populație poate fi generată mai facil dacă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
sub E2, poate 17 avea loc o cădere non-radiativă rapidă către nivelul E3, cu pierderi energetice nesemnificative, E3 devenind astfel nivelul laser superior; emisia laser va avea loc între nivelurile E3 si E1. Dacă nivelul laser inferior din cadrul unui sistem laser tri-nivel este reprezentat de starea de bază, inversiunea de populație este mai dificil de obținut, iar emisia obținută este limitată la un caracter de operare pulsativ. Inversiunea de populație poate fi generată mai facil dacă tranziția laser este finalizată într-
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
din cadrul unui sistem laser tri-nivel este reprezentat de starea de bază, inversiunea de populație este mai dificil de obținut, iar emisia obținută este limitată la un caracter de operare pulsativ. Inversiunea de populație poate fi generată mai facil dacă tranziția laser este finalizată într-o stare diferită de cea de bază. Acesta este cazul laserilor cu patru niveluri. Speciile sunt excitate către nivelul E2, urmând o cădere non-radiativă rapidă către un nivel inferior, E3. Tranziția laser are loc între nivelul E3
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
generată mai facil dacă tranziția laser este finalizată într-o stare diferită de cea de bază. Acesta este cazul laserilor cu patru niveluri. Speciile sunt excitate către nivelul E2, urmând o cădere non-radiativă rapidă către un nivel inferior, E3. Tranziția laser are loc între nivelul E3 și un al doilea nivel intermediar, E4. Pentru o operare eficientă este vizată existența unei relaxări rapide către starea de bază E1. Potențialul de operare al sistemelor cu patru niveluri este mai ridicat decât al
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de operare al sistemelor cu patru niveluri este mai ridicat decât al celor cu trei, deoarece energia limită de pompaj (de prag) este considerabil mai redusă, având în vedere că nu este necesară inversiunea întregii populații. Datorită faptului că tranziția laser are loc către un nivel intermediar, care în mod normal este nepopulat, un laser cu patru niveluri poate opera în mod continuu și nu exclusiv pulsativ. Amplificarea radiației luminoase Deși radiația luminoasă este generată ca rezultat al emisiei fotonice stimulate
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
trei, deoarece energia limită de pompaj (de prag) este considerabil mai redusă, având în vedere că nu este necesară inversiunea întregii populații. Datorită faptului că tranziția laser are loc către un nivel intermediar, care în mod normal este nepopulat, un laser cu patru niveluri poate opera în mod continuu și nu exclusiv pulsativ. Amplificarea radiației luminoase Deși radiația luminoasă este generată ca rezultat al emisiei fotonice stimulate, laserii funcționează pe principiul amplificării radiației luminoase prin emisie stimulată. Amplificarea poate fi obținută
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]