По заявкам читателей — рассказываем, как и почему поляризация может влиять на параметры лазерной резки.
Мы уже касались темы поляризации в статье о поляризаторах и упоминали, что коэффициенты отражения могут отличаться для разных направлений линейной поляризации по отношению к плоскости границы раздела сред. Обсудим подробнее эту тему в контексте раскроя металла лазером.
Линейная поляризация лазерного излучения
Поляризация лазерного излучения — это направление колебаний электрического поля в лазерном луче. В отличие от обычного света, который может иметь произвольное направление поляризации, лазерное излучение может обладать поляризацией определенного типа с четко выраженным направлением колебаний или с хаотически меняющимся. В простейшем случае поляризация с четким направлением — линейная. Для нее часто используют понятия s- и p-поляризации. Так обозначают направления поляризации по отношению к плоскости падения луча на границу раздела сред. Плоскость падения — это плоскость, в которой лежат падающий и отражённый луч.
s-поляризация — это направление, перпендикулярное плоскости падения:
p-поляризация — направление, параллельное плоскости падения:
Угол падения — это угол между направлением распространения луча и нормалью к поверхности. При резке толстых металлических листов и лазерной пробивке отверстий угол падения часто близок к 90°:
Зависимость коэффициента поглощения от направления линейной поляризации
Известно, что от направления поляризации и угла падения существенно зависят коэффициенты отражения излучения. Рассчитать их можно по формулам Френеля. На рисунке показана зависимость коэффициентов поглощения в горячем железе от угла падения для p- и s-поляризаций, рассчитанная в соответствии с теорией Френеля, от угла падения пучка.
График отношения этих коэффициентов поглощения, показанный на рисунке справа, хорошо иллюстрирует, что при углах более 80° поглощение p-поляризации на порядок выше.
Радиальная и азимутальная поляризация: какая лучше?
При использовании источника со случайной поляризацией (например, волоконного лазера), эффекты сглаживаются и на практике качество реза не зависит от направления перемещения лазерного пучка.
Выраженным направлением поляризации обладают источники на основе анизотропных сред или резонаторов. Например, лазеры на кристаллических средах или лазерные диоды.
Чтобы исключить влияние поляризации излучения на качество реза, можно использовать пучки с осевой симметрией состояния поляризации — радиальной или азимутальной. В пучке с радиальной поляризацией колебания вектора электрического поля происходят по радиусу, а в азимутальном — по периметру. Для этого подготовки таких пучков применяют специальные устройства — поляризационные конвертеры.
Особенность пучков с радиальной и азимутальной поляризацией — кольцевое распределение интенсивности с нулем в центре, что может иметь преимущества для некоторых приложений.
Понимание особенностей поляризации важно для оптимизации производственных процессов и достижения высококачественных результатов в лазерной обработке материалов.
Лазерные технологии в ЛАССАРД
Если вы хотите увидеть лазерные технологии в действии, то 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 4 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