SADRZAJ:
…………………………………………………………………………………………………1
-Istorija lasera- ........................................................................................................................ …..2
-Princip rada lasera..........................................................................................................................4
-Aktivna sredina.............................................................................................................................. 6
-Osobine lasera...............................................................................................................................10
-Primena lasera.............................................................................................................................. 11
-Podela lasera.................................................................................................................................11
-Rubinski laser......................................................................................................... .................... 12
-CO2 laser............................................................................................................................... …..13
-Gasni laser……………………………………………………………………………………………....13
-Hemiski laser…………………………………………………………………………………………....13
-Laseri sa bojama………………………………………………………………………………………...14
-Princip rada co2 lasera.......................................................................................................................... 15
-Pimena co2 lasera...................................................................................................................................... 17
-Obrada materijala........................................................................................................................ 17
-Lasersko zavarivanje................................................................................................................... 20
-Označavanje i graviranje............................................................................................................. 28
-Lasersko bušenje.......................................................................................................................... 28
-Ostale upotrebe - površinska obrada ......................................................................................................... 28
-Lasersko rezanje.......................................................................................................................... 29
-Industrijska primena……………...………………………………………………………………………29
-Zakljucak.................................................................................................................................................. .31
-Literatura………………………………………………………………………………………………..32
1
-Istorija lasera-
Rec LASER je nastala kao skraćenica od reči: Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation ``pojačanje svetlosti preko stimulisane emisije zračenja.``
On je za izvor svetlosti kod kojeg se za razliku od konvencionalnih izvora svetlosti, svetlost
generise mehanizmom stimulisane emisije. Iako na prvi pogled fizika lasera zvuči jako
komplikovano, razvojem tehnologije laseri nas danas u velikom broju okružuju u našem
svakodnevnom životu.
Još je davne 1917. godine u svom radu «On the Quantum Theory of Radiation» Albert Einstain
dao teorijski koncept i predvideo izum lasera i njegove preteče masera.
Maser je uređaj koji radi na isti način kao i laser,ali u drugom frekvencijskom području. Maser je
izvor mikrotalasa, dok je laser izvor elektromagnetskih talasa u infracrvenom i vidljivom delu
spektra.
Pretekavši nekoliko izvrsnih eksperimentalnih grupa, prvi laser napravio je 1960. godine
Theodore H. Maiman zaposlen na Huges Research Laboratorie Malibu, California.
Njegov laser je emitovao svetlost talasne duzine 694 nm u pulsnom režimu, a lasersku emisiju
postigao je stimulisanom emisijom iz rubinskog kristala pobuđenog svetlosnom lampom.
Nakon toga, laseri počinju na veliko da se proizvode u eksperimentalnim laboratorijima širom
sveta, a konačno razvojem tehnologije danas imamo pravu lasersku revoluciju.
-Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation-
2
-Princip rada lasera-
Laserska svetlost se dobija fenomenom stimulisane emisije zračenja.
-Kao prvi uslov emisije fotona su Borovi postulati: Radno telo mora sadržati energetske nivoe
čija energija (razlika energija) odgovara energiji emitovanih fotona.
-Drugi uslov je da većina atoma bude u pobuđenom stanju. Moramo imati na umu da se u
radnom telu mogu događati različiti procesi interakcije elektromagnetnog zračenja i materije:
najviše dolaze do izražaja apsorpcija i spontana emisija zračenja.
Laserska svetlost se može proizvesti jedino ako stimulisana emisija dominira nad apsorpcijom i
spontanom emisijom zračenja. To se postiže inverznom naseljenoscu atoma u radnom telu. Broj
atoma u pobuđenom stanju mora biti veći od broja atoma u osnovnom stanju.
Osim emisije fotona, postoje i prelazi sa višeg na niži energetski nivo, što nije praćeno emisijom
fotona nego oslobađanjem toplote. (Zagrevanjem nije moguće postići inverznu naseljenost.)
Usled toga, sistem se zagreva što utiče na druge delove lasera kao i na smanjivanje koherentnosti
i monohromatičnosti svetlosti. Zbog toga je lasere često potrebno hladiti. Najčešće se koristi
obična protočna voda. Laserska obrada materijala zasnovana je na pretvaranju visoko-
koncentrisane svetlosne energije, dobijene stimulisanim zračenjem u toplotnu. Snop laserskih
zraka, fokusiran na
radni prečnik, postao je univerzalni alat koji praktično može da obradjuje sve vrste
materijala. Za razliku od konvencionalnog alata, on se ne mora nabavljati za proizvodnju
niti skladištiti. Pri radu sa laserima postoji mogućnost da čovečji organizam ili deo tela
bude izložen laserskom zračenju. Dejstvo laserskog zračenja na čovečji organizam
ispoljava se u vidu svetlosnog i toplotnog efekta. Svetlosni efekat izaziva oštećenje organa
vida dok toplotni efekat stvara opekotine kože. Primena lasera u industriji, za obradu
materijala, merenje i kontrolu kvaliteta, nameće potrebu za preduzimanje mera bezbednosti
i zdravlja na radu i okoline od laserskog zračenja i posledica laserskog zračenja.
Laserske mašine za industrijsku primenu su počele da se izradjuju pre tridesetak godina.
Razvoj je tekao vrlo brzo i u današnje vreme se u svetu godišnje instalira preko 3000
laserskih mašina za obradu materijala. Pri projektovanju i izradi laserskih mašina
kombinuju se iskustva stečena pri izradi konvencionalnih mašina sa nekonvencionalnim
osobinama laserske obrade. Laserska obrada je zasnovana na primeni laserskog zračenja za
obradu materijala zagrevanjem, topljenjem ili isparavanjem. U zavisnosti od talasne dužine
laserskog zračenja, količine energije u konkretnom slučaju, stepenu fokusiranja kao i
termofizičkih i optičkih osobina materijala obradka postižu se različiti tehnološki efekti koji
podstiču veliko interesovanje za oblast laserske tehnologije. Mogućnost primene usko je
povezana sa korišćenjem pogodnih manipulatora i tehnologija koje omogućavaju najbolje
iskorišćenje laserskog zračenja. Ovaj proces je u osnovi svakog postupka laserske obrade.
Koji će se od njih ispoljiti zavisi od: gustine snage laserskog zračenja, vremena interakcije snopa
laserskih zraka i materijala obradka i specifične energije potrebne za odredjenu obradu. Gustina
snage laserskog zračenja 104W/cm2omogućava eksplozivno uklanjanje materijala. Pogodnost
lasera, kao svetlosnog i toplotnog izvora, za obradu materijala rezultat je jedinstvenih
karakteristika snopa laserskih zraka. Talasna dužina, snaga, vremenski oblik i transverzalna
modna struktura odredjuju način na koji snop laserskih zraka zagreva materijal. Ti faktori
odredjuju izbor lasera za odredjenu primenu, ali se pri tome ne sme zanemariti cena i
ekonomičnost laserske mašine. Dejstvo laserskog zračenja na čovečji organizam ispoljava se u
vidu svetlosnog i toplotnog efekta
4
Postoje sledeće metode pobuđivanja :
- optičko pobuđivanje (kristalni laseri),
- električno pražnjenje (gasni i poluprovodnički laseri),
- pobuđivanje hemijskom reakcijom (hemijski laseri), i
- gasno pražnjenje (gasno-dinamički laseri).
-Delovi lasera-
1) Radno telo;
2) Sistem za pobuđivanje;
3) 100% propustljivo ogledalo;
4) 90% propustljivo ogledalo;
5) Sistem za hlađenje;
Radno telo
-
je smešteno između dva paralelna ogledala, (ogledala se ne mogu nameštati ručno, niti na
slučajnom rastojanju, moraju se postaviti na tačnoj udaljenosti zbog talasne dužine stojećeg
talasa) tako da zraci svetla koji prolaze između ta dva ogledala stvaraju stojeći talas.
5
Saglasno drugom zakonu termodinamike system uvek tezi ravnotezi I u kolikobilo kakva
spoljasnja smetnja pomeri system iz termodinamicke ravnoteze, on ce ponovo preci u novo
stanje termodinamicke ravnoteze, putempreraspodele energije u sistemu. Procesi koji vracaju
sistem u termodinamicko ravnotezno stanje nazivaju se relaksacionim procesima. U nastavku
treba pronalizirati izraz za temperature sistema u zavisnosti od naseljenosti energetskih nivoa:
1. Ako je T=0K i N2=0. U ovom slucaju proizilazi da se svi atomi nalaze u osnovnom i
stabilnom stanju.
2. Ako je T vece od 0K I N1 vece od N2, tj. Niski energetski nivo W1 ima vecu naseljenost
nego visi energetski nivo W2. Ovakvo stanje sistema priblizava se ravnoteznom stanju.
3. u koliko spoljasnji faktori uticu na sistam tako da je visi energetski nivo naseljeniji od
nizeg nivoa (N2 vece od N1),tada takvom stanju odgovara negativna temperature, T
manje od 0K. ovakvo stanje sistema naziva se stanjem sa invarznom naseljenoscu. S
obzirom da u praksi ne moze biti ispunjen uslov T manje od 0K, ocigledno je da
negativna temperature predstavlja uslovan termin I samo ukazuje na cinjenicu da je N2
vece od N1.
Ako se posmatra jedinstveni sistem, koji se sastoji iz dva energetska nivoa W1 I W2. U koliko se
sistem nalazi u termodinamickoj ravnotezi, mogu nastupiti tri tipa prelaza.
1. Ukoliko na system deluje foton energije hf iznosa W2 –W1, tada atom prelazi na visi
energetski nivo. Ova pojava se naziva rezonantna aporpcija. Kada na system atoma
deluju fotoni , izmenice se naseljenost nivoaW1.
2. Kada atom prelazi sa viseg energetskog nivoa na nizi energetski nivo bez ikakvog
spoljasnjeg uticaja govori se o spontanom prelazu.
3. Atomi mogu preci iz pobudjenog u nepobudjeno stanje I pod uticajem spoljasnjeg polja.
7
