激光打標(biāo)機(jī)基本原理

1、激光打標(biāo)機(jī)原理11第一章第一章激光器原理激光器原理可以肯定地說：本世紀(jì)最后的偉大發(fā)明之一是激光技術(shù)。它自一九五八年問世以來，已經(jīng)逐步地然而是堅(jiān)定地滲透到了科研、軍事、工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。不是嗎？看看我們的周圍，你就可以輕易地找到它應(yīng)用的實(shí)例：醫(yī)院中的激光診斷及激光治療機(jī)、商店中的條碼識(shí)別器、辦公室中的激光打印機(jī)、把我們與世界各地聯(lián)結(jié)在一起的光纖等等，就是在我們的家中也有它的身影：激光唱機(jī)、激光影碟機(jī)。人類發(fā)明了多種多樣的激光器。諸如：氣體激

2、光器（HeNe激光器、CO2激光器等）、固態(tài)晶體激光器（紅寶石激光器、釹玻璃激光器等）、離子激光器（氪離子激光器、氬離子激光器等）、染料激光器（甲酚紫激光器、螢光素激光器等）、超輻射激光器（氮分子激光器等）以及半導(dǎo)體激光器（砷化鎵半導(dǎo)體二極管等）等等。在世界的許多地方，幾乎所有的商品激光器都在制造業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。CO2激光器的主要用途就是各類工業(yè)激光加工設(shè)備，作為固態(tài)晶體激光器的Nd:YAG（摻釹釔鋁石榴石）激光器的最大應(yīng)用便

3、是在激光打標(biāo)領(lǐng)域。1.1激光原理激光原理我們知道，物質(zhì)是由原子組成的，而原子是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的核外電子組成的（見圖1.1）。每一個(gè)電子都沿著自己特定的軌道繞原子核高速旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)半徑?jīng)Q定于電子所處的能級(jí)。原子吸收能量后，電子的旋轉(zhuǎn)半徑會(huì)增加，電子的能級(jí)就會(huì)提高；原子釋放能量后，電子的旋轉(zhuǎn)半徑會(huì)減小，電子的能級(jí)就會(huì)降低。每個(gè)能級(jí)對(duì)應(yīng)著一個(gè)特定的能量。電子所具有的能量是不連續(xù)的，也就是說原子的能級(jí)是量子化的。原子只有吸收了兩個(gè)能級(jí)

4、之間差值的能量才會(huì)提高一個(gè)能級(jí)，電子在能級(jí)之間的變動(dòng)現(xiàn)象稱為躍遷。同樣，當(dāng)原子躍遷到較低能級(jí)時(shí)，會(huì)釋放出兩個(gè)能級(jí)之間差值的能量。原子的最低能級(jí)為E0，高的能級(jí)依次為E1、E2、E3、……，高的能級(jí)稱為上能級(jí)，低的能級(jí)為下能級(jí)。處在能級(jí)E0的原子稱為基態(tài)原子，其它能級(jí)稱為激發(fā)態(tài)（見圖1.2）。原子可以吸收光子來獲得能量，當(dāng)然這個(gè)光子必須具有與原子能級(jí)差相等的能量（例如：E1E0）原子只能吸收帶有幾個(gè)能量的光子。光子的能量決定于光子本身的波

5、長。所以，原子只能吸收幾個(gè)特定波長的光子。正常情況下，原子吸收能量后會(huì)在上能級(jí)停留一段時(shí)間（這一時(shí)間被稱為原子的上能級(jí)壽命），然后向任意一個(gè)方向發(fā)射一個(gè)光子并返回基態(tài)。這一現(xiàn)象稱為原子的自發(fā)發(fā)射。對(duì)這一現(xiàn)象，圖1.3作了形象的描述。激光打標(biāo)機(jī)原理33圖1.5原子在各能級(jí)上的分布發(fā)射。在受激發(fā)射的同時(shí)，要設(shè)法使下能級(jí)的原子持續(xù)地躍遷到上能級(jí)，以維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使受激發(fā)射能夠持續(xù)地進(jìn)行下去。受激發(fā)射所產(chǎn)生的光子都具有相同的波長、方向及相位，

6、所以受激發(fā)射的光是很強(qiáng)的。這就是激光。激光這個(gè)詞是從英文原文“LASER”一詞翻譯過來的，它的完整的英文原文是“LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation”(光輻射受激發(fā)射放大)，“LASER”是它的縮寫。簡單地說：激光器的實(shí)質(zhì)是一個(gè)光放大器。在實(shí)踐中，要想產(chǎn)生激光，就必須滿足兩個(gè)條件：首先找到能夠?qū)崿F(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)，也就是激光介質(zhì)；第二要建立一個(gè)諧振腔，使某一個(gè)頻率的能量源