حکاکی لیزر روی چوب

دستگاه لیزر چیست ؟ (وشکو)

مطمئنا برای شما این سوال پیش آمده که دستگاه لیزر چیست ؟

و یا بهتر بگویم لیزر صنعتی چیست؟

قبل از هر مطلبی باید با روش تولید لیزر آشنا شوید.

لیزر یک نوع تکنولوژی است که بوسیله تقویت لنزی یا اوپتیکی بر پایه فوتون های تحریک شده نور تولید می کند.

ساده ترین شکل تولید لیزر از طریق دو آینه است که به صورت موازی رو به روی هم قرار گرفته اند به گونه ای که یک نوسان ساز را تشکیل می دهند، با ایجاد یک محیط فعال بین آینه که روند تابش و بازتابش بین آن دو را تقویت کند عمل لیزش اتفاق می افتد.
لیزر انواع مختلفی دارد

که لیست کردن آن ها خارج از بحث ما می باشد، اما در لیزر صنعتی و یا بهتر بگوییم دستگاه لیزر صنعتی از دو نوع آن یعنی لیزر گازی و لیزر جامد استفاده می شود.
لیزر های صنعتی جامد و لیزر های گازی نیز هر کدام به انواع مختلفی تقسیم می شوند،

مثلا در میان انواع لیزر های صنعتی گازی، لیزر CO2 بیشترین کاربرد را دارد و از آن برای برش و حکاکی انواع مواد مختلف مانند چوب، پلکسی گلاس، شیشه، پارچه و … استفاده می شود و محبوب ترین لیزر صنعتی به حساب می آید. لیزر صنعتی جامد نیز بیشتر لیزر یاگ است که برای حکاکی و برش فلزات از آن استفاده می شود.

دستگاه های سی ان سی که از این تکنولوژی استفاده می کنند هم می توان به دو بخش دستگاه لیزر فلزات و دستگاه لیزر غیر فلزات تقسیم کرد.

این دستگاه ها بوسیله کامپیوتر هدایت می شوند و توسط لیزری که از آنها متصاطع می شود عملیات مختلفی مانند برش لیزری، حک لیزری و … را انجام می دهند.
این نوع دستگاه ها مزایای زیادی دارند، مثلا سرعت فوق العاده بالایی دارند و با توجه به هدایت کامپیوتری، خروجی های کاملا یکسانی دارند.

شاید بتوان بوصرت خلاصه اینطور بیان نمود که دستگاه لیزر در این روز ها تبدیل به یک ماشین فوق العاده حرفه ای برای برش و حکاکی انواع متریال و مواد مختلف شده و هر روزه سرعت و کیفیت تولید این نوع از دستگاه ها رو به افزایش است
شما با دستگاه های سی ان سی امروزی نه تنها قابلیت حکاکی را داشته بلکه توانایی برش چوب و سنگ را نیز خواهید داشت.
آینه‌های لیزری وشکو

آینه‌های لیزری

یکی از دو آینه‌ای که در مشدد لیزری بکار می‌رود، باید بازتابنده کامل نور باشد. دستیابی به چنین آینه ایده‌آلی عملاً غیر ممکن است. لذا این آینه باعث ایجاد اتلاف حین انعکاس نور از روی آن خواهد شد.

میزان ضریب انعکاس و عبور آینه دوم نیز بسیار مهم است. زیرا هر چه قابلیت عبور این آینه بیشتر باشد، باعث ایجاد اتلافات بیشتر در مشدد خواهد شد.

ازطرف دیگر با افزایش ضریب عبور این آینه ، درصد خروجی انرژی از مشدد لیزر نیز بیشتر می‌شود. در نهایت حد معینی برای این تغییرات وجود دارد که در انتخاب قدرت عبور این آینه محدودیت بوجود می‌آورد. درصد بازتابندگی یا ضریب انعکاس این آینه چیزی حدود ۹۸% می‌باشد که در لیزرهای مختلف کمی تفاوت می‌کند.
co2-لیزر
آرایش آینه‌های لیزری
مشددهای لیزری اکثرا از دو آینه تشکیل شده‌اند که در فضای ما بین آنها ماده فعال لیزری قرار دارد.

محیط فعال لیزر ممکن است چسبیده و یا جدا از آینه‌ها باشد که در اینصورت به ترتیب آرایش داخلی و آرایش خارجی نامیده می‌شوند.
ممکن است در یک لیزر حالت جامد نیازی به قرار دادن آینه در بیرون محیط لیزر نباشد،

بلکه عمل انعکاس نور لیزر توسط صیقل دادن دو انتهای میله لیزری و لایه ‌نشانی مواد دی الکتریک روی آن انجام شود که در اینصورت آرایش داخلی خواهد داشت.

در برخی موارد لزوماً از آرایش خارجی استفاده می‌شود. در این آرایش آینه‌ها به فاصله‌ای از محیط فعال لیزری قرار داده می‌شوند و در تماس مستقیم با ماده فعال قرار ندارند.
در برخی لیزرهای گازی که برخورد دائم مولکولهای گاز باعث کنده شدن مواد نشانده شده روی آینه می‌شود، این روش مزیت دارد.

در هر حال عوامل دیگری مانند مسأله تنظیم آینه‌های لیزری و قراردادن ابزار دیگر در محیط فعال می‌تواند در انتخاب آرایش داخلی یا خارجی لیزر مؤثر باشد.

شکل آینه‌هایی که در لیزرها بکار می‌رود، می‌تواند کروی یا تخت باشد. دو آینه بکار رفته در یک لیزر لزوما یک شکل نیستند. آرایش موازی تخت ، شعاع بزرگ ، هم‌ کانونی ، هم‌ مرکز ، آرایش نیم کروی و آرایش ناپایدار انواع مختلف آرایشهای آینه‌های مشددهای لیزری می‌باشند.

آرایش موازی تخت مشدد لیزر

در این آرایش دو آینه بصورت تخت و موازی قرار می‌گیرند و ماده فعال لیزر در میان آن قرار می‌گیرد.

این آرایش در اولین لیزر هلیوم-نئون بکار برده شد. این آرایش ، آرایش چندان پایداری نیست؛

زیرا برای یک پرتو خاص که بین دو آینه بارها و بارها باید نوسان کند، احتمال کمی وجود دارد که از فضای دو آینه خارج نشود. زیرا این آرایش به دقیق بودن تنظیم آینه‌ها (میزان توازی آن دو) بسیار حساس است و دقت تنظیم آن باید چیزی حدود یک ثانیه کمانی (۱٫۳۶۰۰ درجه) باشد.

بنابراین با ارتعاشات جزئی و یا حتی تغییر دما تنظیم خود را از دست می‌دهد. مزیت این آرایش در نسبت حجم مؤثر زیاد محیط فعال است؛ یعنی می‌تواند از تمام فضای محیط فعال و درنتیجه از اتمهای برانگیخته موجود در لامپ ، گاز یا میله بلور حداکثر استفاده را بکند.

ولی توان خروجی آن به دلیل اتلافات بالای پراشی ناشی از پراش از کناره‌های آینه‌ها زیاد نیست.

آرایش شعاع بزرگ مشدد لیزر
yag-لیزر
آرایش لیزری Nd – YAG
این آرایش پایدارتر از آرایش قبلی است که در آن بجای آینه‌های تخت از دو آینه کروی با شعاع انحنای بزرگ استفاده می‌شود. در این آرایش نیز از محیط فعال لیزر می‌توان تقریباً استفاده کامل را برد.

آرایش هم‌کانون مشدد لیزر

درصورت استفاده از آینه‌های کروی در مشدد ، اگر شعاع آنها و فاصله آنها از هم طوری باشد که کانون آنها بر هم منطبق باشد، آرایش هم‌کانون خواهد بود.

مثلاً در حالتی که شعاع انحنای دو آینه مشدد مشابه باشد، باید فاصله آنها از هم برابر شعاع انحنای آنها باشد. در این آرایش حجم مؤثر محیط فعال کاهش می‌یابد.

این آرایش در مرز حالت پایدار و ناپایدار است، ولی با این حال تنظیم آن بسیار ساده است و نیازی به دقت حدود ۱٫۵ دقیقه کمانی (۱٫۴۰ درجه) دارد.

آرایش هم مرکز مشدد لیزر

در این حالت مراکز کرات آینه‌های مشدد بر هم منطبق است. با یکسان بودن شعاع انحنای دو آینه ، فاصله آنها باید دو برابر این شعاع باشد تا این آرایش شکل گیرد.

این آرایش نیز در مرز حالت پایدار و ناپایدار است و تنظیم آن نیز مشکل است. معمولاً این آرایش بیشتر در لیزرهای جامد بکار می‌رود.
آرایش نیم کروی مشدد لیزر

مشدد نیم کروی از یک آینه کروی و یک آینه تخت تشکیل شده است.

فاصله این دو آینه از هم کمی کمتر از شعاع آینه کروی می‌باشد تا از تمرکز نور لیزر روی آینه تخت جلوگیری شود.

درصورت برابری فاصله دو آینه با شعاع آینه کروی تمرکز پرتوی لیزر روی آینه تخت موجب سوختن آن خواهد شد. خروجی نور لیزر در این آرایش از آینه تخت خواهد بود.
این آرایش حجم مؤثر محیط فعال را به حدود ۳/۱ مقدار آن می‌ساند و بنابراین کارایی آن را کاهش میهد. ولی تنظیم این آینه نسبتا آسان است.

مشدد لیزری ناپایدار

در این مشدد برخلاف مشددهای قبلی که از قسمت کاو آینه کروی استفاده می‌شد، از قسمت کوژ آن استفاده می‌شود.

با این حال در این آرایش حجم مؤثر محیط فعال بسیار زیاد می‌شود. از این آرایش بیشتر در مواقعی استفاده می‌شود که توان خروجی بالایی نیاز باشد.

در لیزرهای توان بالا ، آرایشهای قبلی که باریکه کوچکی از نور لیزر تولید می‌کردند، کارآیی ندارد و بجای آن از این آرایش استفاده می‌شود.

در این آرایش اتلافات پراشی روی آینه‌ها غالب است و در جایی کاربرد دارد که بهره بالایی نیاز باشد.

خروجی لیزر در این آرایش موازی است بدون اینکه نیاز به تلسکوپ نوری برای موازی کردن نور خروجی باشد.