Рассказываем, чем отличается воздействие импульсов разной длительности на материалы.
Что такое импульсный режим работы лазера?
Импульсный режим работы лазера заключается в том, что излучение генерируется не все время, а короткими порциями — импульсами. Длительность наносекундных импульсов — единицы-десятки наносекунд (10^(-9) с), фемтосекундных — десятки-сотни фемтосекунд (10^(-15) с).
Зачем нужны импульсные лазеры?
Чтобы обеспечивать высокую пиковую мощность излучения при сравнительно низкой средней мощности. Например, импульсный твердотельный лазер с диодной накачкой обеспечивает пиковую мощность порядка 10^8 Вт — это в 5000 раз больше, чем самые мощные непрерывные лазеры, использующиеся в станках для лазерной резки.
Какие лазеры наносекундные и какие фемтосекундные?
Для генерации наносекундных импульсов используются газовые, волоконные, твердотельные лазеры. Из последних хорошо известен лазер на кристалле Nd:YAG, применяемый для обработки металлов — например, такой лазер установлен в станке для лазерной резки SMART TT.
Типичные представители фемтосекундных лазеров — титан-сапфировые и хром-форстеритовые. Фемтосекундные лазеры нашли широкое применение в стоматологии, офтальмологии и нейрохирургии.
Сравним длину импульсов
Характерные значения длительности импульсов для существующих на рынке Nd:YAG и титан-сапфировых лазеров составляют 6 нс и 100 фс соответственно. Наносекундный лазерный импульс в 60 000 раз длиннее, но особенно хорошо разницу можно ощутить, если сравнить расстояния, которые проходит свет за время одного импульса: 1.8 м и 30 мкм — получается, в пространстве распространяются длинные световые цилиндры или тончайшие диски.
Более того, наносекундные импульсы так и называют — длинными, а фемтосекундные — сверхкороткими лазерными импульсами.
Как длительность импульса влияет на качество обработки?
Размер зоны термического влияния пропорционален квадратному корню из длительности импульса, поэтому сверхкороткая длительность импульса позволяет существенно уменьшить зону термического влияния и улучшить качество лазерной обработки:
С другой стороны, за счет сильных ударных волн, возникающих при воздействии наносекундными импульсами, лучше удаляются загрязнения с поверхности. А возможность плавить металл используется для резки и структурирования поверхности.
Структурирование поверхности
Наносекундные лазеры позволяют сочетать абляцию (удаление) материала с процессами плавления, из-за чего в итоговой структуре преобладает расплавленный и повторно затвердевший материал.
При воздействии же фемтосекундных импульсов преобладают процессы самоорганизации металлов на мелких масштабах:
Лазерные технологии в ЛАССАРД
Приезжайте к нам в шоурум! Мы покажем, как лазерные технологии работают на практике в станках для резки, сварки, маркировки, очистки и упрочнения, а также в гибридном станке 3 в 1.
Наши контакты:
📱 Сайт
👥 ВК
📺 RUTUBE
🏭 Наше производство и шоурум: ОЭЗ «Технополис Москва», 109316, Россия, Москва, Волгоградский проспект, д. 42, корп. 5, пом. 1Н
📞 Наш телефон: +7 495 120 68 86
✉️ Наша почта: sales@lassard.ru