Опис технології
Лазер (від англійського Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, що означає “посилення світла за допомогою стимульованого випромінювання”) – це пристрій, який генерує або підсилює монохроматичне світло, тобто світло однієї довжини хвилі. Лазерне світло випромінюється в дуже вузькому пучку, який може поширюватися на великі відстані з мінімальним розсіюванням. Завдяки цим унікальним властивостям лазери знаходять широке застосування в різних галузях:
- Промисловість: різання, зварювання, маркування, гравіювання та інших видів обробки матеріалів.
- Медицина: хірургічні операції, лазерної терапії, видалення татуювань та багато іншого.
- Наукові дослідження: зв’язок, спектроскопія, мікроскопія.
- Зв’язок: оптоволоконні комунікації для передачі даних на великі відстані.
- Повсякденне життя: лазерні принтери, лазерні указки та багато інших пристроїв.
Існує декілька типів лазерів: газовий, рубіновий, діодний, оптоволоконний. Вони класифікуються за різними характеристиками, такими як активне середовище (газ, рідина, твердий стан), довжина хвилі випромінювання та режим роботи (неперервний або імпульсний). Для нас найбільш цікаві CO2 лазер (вуглекислотний), один з найбільш поширених в легкій промисловості та оптоволоконний.
CO2 лазер – це тип газового лазера, який використовує в якості робочого середовища суміш газів, в основному з діоксиду вуглецю, гелію та азоту. Електричний розряд використовується для збудження молекул CO2 в газовій суміші. Збуджені молекули CO2 випромінюють інфрачервоне світло з довжиною хвилі від 9,4 до 10,6 мкм. Дзеркала в резонаторі підсилюють лазерне випромінювання, створюючи потужний пучок світла. ККД досягає 20%, що робить його одним з найбільш потужних лазерів з безперервним випромінюванням. В більшості використовуються для різання і гравіювання неметалічних матеріалів, таких як тканини, шкіра, папір, картон, фанера, дерево, пластик, гума, акрил і безліч інших. Крім цього CO2 лазер може також використовуватися для гравіювання скла, мармуру, кераміки, кахлю, анодованого алюмінію і металів з покриттям. Також є можливість гравіювати навіть мідь, сталь, титан і інші метали, якщо їх попередньо обробити спеціальним спреєм.
Переваги CO2 лазера:
- Повністю автоматизований технологічний процес
- Забезпечує дуже точну обробку, ідеально підходить для делікатних завдань.
- Не контактує з матеріалом, що мінімізує ризик пошкодження. Відсутність механічного впливу і мінімальної деформації
- Працює з високою швидкістю, що робить його ідеальним для масового виробництва.
- Широка область застосування. Може обробляти широкий спектр матеріалів та виконувати різні завдання.
- Невисокі стартові вкладення, низькі енерговитрати та витрати з обслуговування і експлуатації
Недоліки CO2 лазера:
- Обмеження по спектру оброблюваних матеріалів
- Обмеження по товщині матеріалу через фокусну відстань
Поширеність
На сьогоднішній момент у світі існує велика кількість виробників вуглекислотних лазерів, оскільки зросла потреба в цій простій і ефективної технології для різання і перфорації матеріалів, гравіювання і маркування виробів і т. д. Вуглекислотні лазери широко використовуються в текстильній промисловості. Відсутність механічного впливу на матеріал, мінімальні деформації, висока швидкість і точність – все це зробило CO2 лазери дуже привабливими у сфері обробки тканин, шкіри та інших матеріалів. Також верстати стали зручним рішенням в області обробки деревних матеріалів, акрилу, гуми і т. д. Станки займають мало місця, не вимагають складних умов експлуатації, тому це може навіть стати рішенням для бізнесу «вдома».
Оптоволоконний лазер – це тип лазера, який використовує для генерування лазерного випромінювання оптичне волокно, яке доповане рідкісноземельними елементами. Волокно підсвічується за допомогою діодного лазера або іншого джерела світла, що створює збуджені стани іонів рідкісноземельних елементів. Збуджені іони рідкісноземельних елементів віддають свою енергію у вигляді фотонів, що підсилює світловий сигнал, який проходить через волокно. Дзеркала на кінцях волокна відбивають лазерне випромінювання, багаторазово посилюючи його під час проходження через волокно. Частина лазерного випромінювання виводиться з волокна через спеціальний оптичний вихід. Широко застосовуються для різання, маркування, гравіювання, зварювання, свердління та обробки матеріалів, зокрема металів та пластиків.
Переваги оптоволоконних лазерів:
- Висока якість променя. Генерують лазерне випромінювання з дуже високою якістю променя, що робить їх ідеальними для задач, які потребують точності та фокусування.
- Компактні розміри. Мають менші розміри, ніж в інших типів лазерів, робить їх більш мобільними та легкими у використанні.
- Високий ККД.
- Надійність. Мають тривалий термін служби та потребують мінімального обслуговування.
Недоліки оптоволоконних лазерів:
- Дорожчі за інші типи лазерів
- Можуть бути складнішими в обслуговуванні та ремонті
- Мають меншу потужність випромінювання
Застосування оптоволоконних лазерів:
- В промисловості для різання, маркування, гравіювання різних матеріалів, таких як метал, пластик та кераміка та зварювання металів
- В хірургії, лазерній терапії та інших медичних процедурах
- В наукових дослідженнях у різних галузях.
