Lazer XX asrdagi eng katta ixtirolardan biri sifatida qabul qilingan. Uchta sanoat inqilobining tugashi bilan lazer to'rtinchi sanoat inqilobining kaliti bo'ladi. Lazerning paydo bo'lishi sanoatning rivojlanishiga katta yordam berdi. Lazer yuqori quvvat, oson fokus, yuqori yorqinlik va yaxshi yo'naltirish kabi afzalliklari tufayli ishlov berishda eng zamonaviy va keng qo'llaniladigan vositaga aylandi. Lazerni qayta ishlash yuqori aniqlik, yuqori tezlik va arzon narxning afzalliklariga ega. U avtomatik ravishda kompyuter dasturlash orqali boshqarilishi mumkin. Strukturani murakkab shakl bilan qayta ishlashga qodir. Kontaktsiz ishlov berish sababli, u materialga zarar etkazmaydi va xavfsiz va ishonchli.
Lazerli ishlov berishning tasnifi va xususiyatlari
Lazer va moddaning o'zaro ta'sir mexanizmiga ko'ra, lazer bilan ishlov berishni ikki toifaga bo'lish mumkin: lazerli termik ishlov berish va issiqliksiz ishlov berish. Termal ishlov berishda va termal bo'lmagan ishlov berishda ishlatiladigan lazer turlari farq qiladi. Uzoq impulsli lazer yoki doimiy lazer odatda termal ishlov berishda ishlatiladi va pikosekond va femtosekond kabi ultrashort puls lazer odatda termal bo'lmagan ishlov berishda qo'llaniladi.
Lazerli termik ishlov berish materiallarni lazer bilan nurlantirish jarayonida hosil bo'lgan termal effektdan foydalanadi. Yoritilgan materiallarning molekulyar tizimi doimiy ravishda lazer nurlanishidan energiya olib, uni o'z ichki energiyasiga aylantirishi kerak. Nurlangan maydonning harorati materiallarning erish va qaynash haroratiga, eritish va olib tashlashga va qayta ishlash maqsadiga erishish uchun keskin ko'tariladi. Lazer energiyasini molekulyar tizimning ichki energiyasiga aylantirish uchun ko'p vaqt talab qilinganligi sababli, termal ishlov berishda uzun puls lazer ishlatiladi. Ushbu qayta ishlash usuli sodda va to'g'ridan-to'g'ri va sanoat ishlab chiqarishda, masalan, lazerni kesish, lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish va hokazolarda keng qo'llanilgan. Ammo, ishlov berishda muqarrar termal diffuziya tufayli,
Issiqliksiz ishlov berish elektron emdirish fotonlarining o'tishi va ionlanishi, elektron fizikaviy va kimyoviy xossalari tufayli materiallarning elektron tizimining buzilishi natijasida kelib chiqqan chiziqli bo'lmagan ta'sirlarni (masalan, chiziqsiz ionlash, sirtni chayqalishi va boshqalar) ishlatishdan iborat. materiallar o'zgarishga majbur qilinadi va shu bilan yangi roman effektlarini (masalan, ikki fotonli polimerizatsiya, lazerni o'z-o'zini yig'ish va boshqalar) keltirib chiqaradi, bu yangi effektlarni ko'paytirishga erishish uchun ishlov berish aniqligi va optimallashtirish maqsadi. Elektron tizim va lazer o'rtasidagi energiya almashinuvi bir zumda yakunlanishi mumkinligi sababli, termal bo'lmagan ishlov berish odatda ultrashort puls lazeridan foydalanadi. Ushbu usul yuqori aniqlik va turli xil ishlov berish usullariga ega, bu lazer bilan ishlov berish sohasidagi tadqiqotlarning asosiy nuqtalaridan biridir.
An'anaviy femtosekund lazer bilan ishlashning afzalliklari va kamchiliklari
Ultra yuqori cho'qqisi va ultra qisqa pulsning davomiyligi femtosekund lazerining ikkita asosiy afzalligi. Lazerli ishlov berish usullarini boyitadigan turli xil nojo'ya ta'sirlarni qo'zg'ash uchun juda yuqori cho'qqining kuchi etarli. Ultra tezkor vaqt xarakteristikalari, shuningdek, femtosekond lazer va materiallar o'rtasidagi ta'sir o'tkazish jarayonini juda qisqa qiladi. Lazer nurlanish sohasi tomonidan so'rilgan yorug'lik energiyasini boshqa sohalarga ham o'tkazib bo'lmaydi, shuning uchun lazer energiyasi nurlanish diapazoniga aniq joylashishini va ultra nozik ishlov berishni amalga oshirilishini ta'minlaydi.
Hozirgi vaqtda femtosekond lazer mikro va nano-ishlov berish sohasida keng qo'llanilmoqda, asosan lazer to'g'ridan-to'g'ri yozish va lazer niqobi. Shu bilan birga, ishlov berish tizimining diffraktsiya chegarasi tufayli lazer nurlanish maydonini cheklovsiz qisqartirish mumkin emas, bu ishlov berish aniqligini yanada oshirishni cheklaydi. Shu bilan birga, turli xil materiallarning turli xil chiziqli bo'lmagan xususiyatlari tufayli, femtosekond lazer bilan ishlov berish materiallarga kuchli bog'liqdir. Xuddi shu ishlov berish usuli ko'pincha turli xil materiallar uchun turli xil ishlov berish effektlarini ko'rsatadi.
Ultraviyole femtosekond lazer bilan ishlashning afzalliklari
Zamonaviy sanoat rivojlanishi bilan, ishlov berish aniqligiga talab ortib bormoqda va lazer ishlov berish aniqligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillardan biri ishlov berish tizimining diffraktsiya chegarasi. Diffraktsiya chegarasi - bu optik tizimning tasvirlash yoki ishlov berish aniqligini tavsiflovchi fizik parametr. Diffaksiya chegarasi qanchalik kichik bo'lsa, ishlov berish aniqligi shuncha yuqori bo'ladi. Odatda, diffraktsiya chegarasi hodisa nuri to'lqin uzunligiga to'g'ridan-to'g'ri mutanosibdir, shuning uchun lazer to'lqin uzunligini kamaytirish diffraktsiya chegarasini yaxshilash uchun eng to'g'ridan-to'g'ri va samarali vositaga aylanadi. Masalan, hozirgi sanoatda keng tarqalgan UV litografiya texnologiyasi lazer to'lqin uzunligini kamaytirish orqali ishlov berish aniqligini oshirishdir.
UV lazer to'lqin uzunligi 380 nm dan kam bo'lgan lazerni anglatadi. Ko'pincha femtosekund lazer tomonidan ishlatiladigan to'lqin uzunligi bilan taqqoslaganda (asosan ko'rinadigan yorug'lik diapazonida, 380nm-760nm), UV femtosekund lazerining ishlov berish aniqligi yuqori. Shu bilan birga, ultrabinafsha femtosekund lazerining qisqa to'lqin uzunligi va bitta fotonning katta energiyasi tufayli fotonlar asosan fotokimyoviy reaktsiya bo'lgan molekulalar yoki atomlarning bog'lanish aloqalarini, asosan, eriydigan hodisalarsiz to'g'ridan-to'g'ri kesib tashlashlari mumkin. termal effekt ta'sirini cheklash. Boshqa tomondan, UV tasmasi fotorezistlar kabi ko'plab polimerlarning sezgir tasmasi. Ushbu polimerlar ultrabinafsha femtosekund lazerining nurlanishida ikki fotonli polimerizatsiya effektini yaratadi, bu kolloid polimerlanishni yuqori mexanik kuchga ega bo'lgan qattiq holga keltiradi. Qayta ishlashdan keyin fotorezist yuviladi va kerakli tuzilmani olish mumkin. Ushbu printsipdan foydalanib, super nozik 3D tuzilishga ishlov berish mumkin.
Vektorli va aylanma maydonlarda femtosekundli ishlov berishning xususiyatlari va afzalliklari
An'anaviy femtosekundli lazerni qayta ishlash asosan lazerning energiya xususiyatlariga qaratilgan. Materiallarning chiziqli bo'lmagan ta'siri, ishlov berish maqsadiga erishish uchun, femtosekond lazer maydonining ulkan yuqori energiyasidan kelib chiqadi. Yorug'lik va materiyaning o'zaro ta'siri jarayonida nafaqat energiya yutilishi, balki impuls almashinuvi ham mavjud, demak yangi lazer rejimi femtosekundni qayta ishlash sohasidagi o'zining ustunliklariga to'liq o'ynashga imkon beradi.
Vektorli maydon va vorteks maydoni eng tipik yangi lazer rejimlaridan biridir. Ularning polarizatsiya va fazoning fazoviy topologik xususiyatlari maydonni ba'zi bir fizik xususiyatlarga ega qiladi. Masalan, vektor maydoni diffraktsiya chegarasidan tashqarida fokusli joyga yaqinlashishi mumkin, bu kattaligi kichikroq, shuning uchun ishlov berish aniqligi yuqori bo'ladi. Boshqa tomondan, maydonning o'zi tomonidan olib borilgan foton burchak momentum materiya bilan impuls almashishi mumkin. Masalan, spiral fazali tuzilishga ega vorteks yorug'lik maydoni zarrachalarni sobit o'q atrofida aylanishiga olib keladigan foton orbital burchak momentumini o'z ichiga oladi; chap qo'li yoki o'ng qo'lidagi dumaloq qutblangan yorug'lik zarralarni aylanishiga olib keladigan foton spin burchak momentumini olib yuradi; Polarizatsiya holati fazoviy pozitsiyasiga qarab o'zgaradigan vektorli yorug'lik maydoni burchak momentumining o'zaro ta'sirini ko'rsatishi mumkin. Xuddi shu tarzda, vektor va vorteks maydonlarining momentum xususiyatlari femtosekundli lazerni qayta ishlashda ham qo'llanilishi mumkin, masalan, chiral tuzilmalarni qo'zg'atish uchun vorteks maydonlaridan foydalanish, murakkab naqshlarni qo'zg'atish uchun vektor maydonlaridan foydalanish va boshqalar.
An'anaviy femtosekundli lazerni qayta ishlash bilan taqqoslaganda, boshqariladigan kosmik vaqt xususiyatlariga ega bo'lgan yuqori quvvatli ultrabinafsha lazer tizimi tomonidan ishlab chiqarilgan vektorli va aylanali dumli femtosekond lazerli ishlov berish jarayoni ishlov berish tuzilishini diversifikatsiya qiladi va murakkablashtiradi. Yorug'lik maydonining fazali va polarizatsiya tarqalishini loyihalash orqali biz turli xil sirt naqshlarini va hatto murakkab uch o'lchovli topologiyani olishimiz mumkin. Vaqt zonasida va chastota domenida ultrafast lazer pulsini modulyatsiya qilish va uch o'lchovli mikro-nano ishlov berish va turli xil materiallarda amaliy qo'llash uchun kosmosda vaqtni yorug'lik modulyatsiyasi texnologiyasi va kosmosda vaqtni fokuslash texnologiyasi bilan birgalikda femtosekundli lazer pulslarini shakllantirish texnologiyasidan foydalanish . Ushbu texnologiyalar yangi integratsiyalangan optika va mikro nano-optikada muhim rol o'ynashi kutilmoqda.
Ultraviyole, vektor va vorteks femtosekundli yorug'lik maydonlarining afzalliklari va potentsial qo'llanilishi
Sanoatning doimiy rivojlanishi bilan an'anaviy femtosekundli lazerni qayta ishlash texnologiyasi o'sib borayotgan sanoat talabini qondira olmaydi, shuning uchun uni ishlab chiqish va optimallashtirish kerak. UV femtosekundli lazerni qayta ishlash texnologiyasi ishlov berish aniqligini oshirishning samarali usuli hisoblanadi va sanoat ishlab chiqarishda juda katta amaliy ahamiyatga ega. Vektor va vorteks maydonini femtosekundli lazer bilan ishlash texnologiyasi an'anaviy yagona ishlov berish rejimini o'zgartirib, lazerni qayta ishlashni yanada moslashuvchan va xilma-xil qildi. Bundan tashqari, UV vektorli va vorteksli femtosekundli lazerni qayta ishlash texnologiyasi yorug'lik va materiyaning o'zaro ta'siri nazariyasini amaliyot va tasdiqlashdir, bu chuqur fizik mexanizmni ochishda yordam beradi va ijobiy ilmiy ahamiyatga ega.