Применение лазера
Трехмерное моделирование
Во многих отраслях производства требуется возможность быстрого недорогого изготовления моделей различных деталей (частей корпусов автомобилей, бытовой техники и т.д.) с целью проверки на моделях конструкторских концепций, дизайнерских решений, выявления возможных ошибок в чертежах до запуска изделий в серию. Существует несколько способов изготовить трехмерную деталь произвольной формы, и все они, в той или иной форме подразумевают использование лазеров:
Стереолитография - метод послойного отвердения жидкого полимера лазерным излучением. После отвердения каждого слоя заготовка опускается на один шаг вглубь ванны, заполненной полимером, и отвердевает следующий слой. Для этого используется ультрафиолетовое излучение ионных и твердотельных лазеров AVIA и INNOVA.
Спекание порошка - послойный процесс, напоминающий стереолитографию, с той разницей, что вместо жидкого полимера используется пластиковый или металлический порошок. Для его спекания требуется более мощное излучение СО2 лазера - GEM-100 для пластика и Diamond (свыше 200 Вт) для металлического порошка.
Моделирование объектов из ламината - при этом каждый слой вырезается из клейкой бумаги. После этого слой ламинируется горячим валиком и сверху наклеивается следующий лист бумаги. Подобный метод позволяет использовать менее мощные СО2 лазеры.
Резка металлов и неметаллов
Лазерный луч способен производить быструю и точную резку практически всех материалов. Критическим параметром здесь является мощность лазера, которая определяет максимальную скорость и глубину разреза, поэтому для резки традиционно используются СО2 лазеры. Поскольку требования к скорости обработки существенно ниже, чем при гравировке и маркировке, лазерный луч обычно делают неподвижным и двигают сам материал. Если для большинства неметаллов - таких как акрил, текстолит, ткань, дерево, пластик, бумага, достаточно умеренных мощностей излучения - до 100-200 Вт, то металлы в этом отношении гораздо более требовательны. 500-ваттный лазер Diamond K500 способен разрезать мягкие сорта стали до 5 мм толщиной и нержавеющую сталь до 4 мм. Алюминий, титан, вольфрам еще хуже поддаются обработке - здесь предельная толщина порядка 2 мм. Во многих случаях резка металла требует дополнительной обдувки кислородом или воздухом.
Сварка металлов и пластиков
При сварке металлов лазер используется для плавления с ограниченным испарением и с размером пятна 0.5-1 мм. При этом, поскольку в процесс вовлечено большее количество материала, требования к мощности излучения СО2 лазера еще выше, чем для резки. Несмотря на это, лазерная сварка позволяет достичь гораздо более тонких швов, чем традиционные методы.
Лазерная сварка пластиков - сравнительно новая методика, использующая мощные диодные лазеры. При этом зона плавления создается между двумя пластиковыми пленками, верхняя из которых должна быть прозрачна для данной длины волны, а нижняя - нет. Наиболее отработана данная технология для таких материалов, как акрил, поликарбонат, полипропилен и их сочетаний, хотя имеются разработки и для других материалов.
Пайка
Лазерная пайка широко применяется при изготовлении компактных и густонаселенных печатных плат, когда ручная пайка становится слишком сложной. Как диодные, так и СО2 лазеры позволяют радикально уменьшить размер соединения.
Сверление микроотверстий
Сверление микроотверстий - это также элемент изготовления компактных печатных плат с высокой плотностью упаковки. Данное приложение быстро распространяется и становится все более востребованным по мере развития и совершенствования бытовой техники - от ноутбуков и цифровых фотоаппаратов до DVD-плееров и мобильных телефонов. Существует несколько вариантов технологического процесса, включающих сверление СО2 лазером, химическое травление и сверление УФ твердотельным лазером, а также их различные сочетания. Каждый из этих вариантов имеет свой набор преимуществ, но, вкратце, СО2 лазер способен обеспечить дешевизну и высокую скорость процесса (600 отверстий в секунду и выше), тогда как ультрафиолетовые лазеры обеспечивают рекордно малый диаметр отверстия.
Терагерцовая оптика
Существует множество процессов в терагерцовом диапазоне спектра (дальний ИК), которые не были изучены из-за недоступности источников терагерцового излучения. Новейшие разработки привели к созданию источников ультракоротких импульсов в дальнем ИК-диапазоне и все возможности этой техники только начинают развиваться. Методы, некогда ограниченные УФ, видимым и ИК-диапазонами, теперь могут быть применены и в новом диапазоне. Терагерцовая спектроскопия имеет приложения в изучении полупроводников, жидкостей, газов, в создании двумерных изображений. Получение изображений - это быстроразвивающаяся привлекательная область. Путем анализа ТГц волновой формы как во временном отношении (изменения однородности и толщины вещества), так и в частотном отношении (частотно-зависимое поглощение), наряду с прочими методами, можно получать изображения отражающие свойства вещества. Поляризованные жидкости и газы сильно поглощают в ТГц-диапазоне, следовательно, эти типы образцов изначально подходят для ТГц-оптики. Недавние публикации описывают целый ряд приложений для терагерцовой оптики, например: изучение поглощения и испарения воды листьями растений, проверка элементов электрической цепи в упакованных микросхемах, чтение текста в конверте или под слоем краски, обнаружение повреждений зубной эмали, нахождение водяных знаков на денежных купюрах. Число коммерчески доступных терагерцовых систем крайне мало, несмотря на огромное множество приложений. Новые методы генерации и детектирования ТГц излучения основаны на использовании конверсии частоты при помощи нелинейной оптики. ТГц методики сочетают импульсный ультрабыстрый лазер и оптоэлектронику для генерации терагерцового излучения с субпикосекундной длительностью импульса. Типичная установка включает твердотельный лазер с синхронизацией мод, выдающий импульсы длительностью порядка 100 фс. Лазеры Vitesse или Mira Optima 900-F фирмы Coherent могут использоваться в качестве фемтосекундных источников возбуждения. Существует также ряд приложений, требующих непрерывного терагерцового излучения, например, зондаж атмосферы. Здесь уникальными возможностями обладает лазер SIFIR (Stabilized Integrated Far InfraRed), с диапазоном квазинепрерывной перестройки 40-1000 мкм и мощностью свыше 50 мВт.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18