Основные характеристики лазерного луча

В технологии электровакуумного производства лазеры (оптические квантовые генераторы) применяются для: сварки, резки, сверления и прошивки отверстий, гравировки, обезгаживания материалов и деталей, оплавления заусенцев, закалки поверхности инструмента, различных видов контрольноизмерительных операций, получения особо чистых веществ, активирования химических реакций, нанесения пленочных покрытий и изображений на детали.

Лазер в отличие от других источников света генерирует когерентное излучение.

Когерентным называется упорядоченное излучение, которое ‘состоит из волн, имеющих одинаковую частоту (длину волны) и согласованных друг с другом по фазе и направлению движения (рис. 6.1). Обычные источники света, например лампы накаливания, испускают некогерентный свет, представляющий собой смесь волн различной длины, распространяющихся в различных направлениях.

Когерентность лазерного излучения определяет монохроматичность, исключительно малый угол расходимости и высокую интенсивность лазерного луча.

Монохроматичность излучения характеризуется отношением

Луч лазера узконаправлен (т.е. волны почти параллельны друг другу и мало отклоняются от оси).

Характеристикой узконаправлен-ности лазерного излучения является угол расхождения лучей.

Минимальная ширина лазерного луча ограничивается только явлением дифракции света. Во всех случаях чем меньше длина волны, тем меньше угол расходимости луча и тем более узконаправлен луч. Наименьший угол расходимости лазерного луча соответствует примерно угловой минуте. С уменьшением угла расходимости уменьшается диаметр светового пятна, который можно получить после фокусировки луча, и соответственно увеличивается плотность энергии, достигающей поверхности обрабатываемой детали.

Когерентные лучи лазера можно сфокусировать в пятно диаметром порядка длины световой волны: 1 — 10 мкм. ]

Излучение лазера характеризуется высокой плотностью энергии порядка 10² — 10¹³ Вт/см². Луч СО2 — лазера мощностью 1 кВт и диаметром 1 мм имеет интенсивность 10⁵ Вт/см². Этой интенсивности достаточно для расплавления металлов. При фокусировке в пятно диаметром 30 мкм интенсивность луча возрастает до Ю¹⁰ Вт/см² —этого достаточно для испарения любого материала¹. Лазеры могут генерировать как непрерывный световой поток, так и световые импульсы определенной длитель-1 ности, следующие друг за другом через один и тот же интервал времени. Мощность лазерного импульса можно значительно 1 повысить за счет уменьшения его длительности. Характерная I частота следования импульсов составляет обычно 1 — 10 кГц (до десяти тысяч импульсов в секунду).

Современная лазерная техника позволяет регулировать длительность, энергию, частоту, форму лазерных импульсов и соответственно среднюю мощность лазерного излучения I (см. с. 83).