首頁  >  產業資訊   >  雷射應用  >  何謂雷射
雷射應用2018-03-17

何謂雷射


    雷射是一種光源,只是它發光的原理和一般光源不同,雷射是以「受激放射」來發光的,凡是能「吸收」或「發射」光的物質,都可被利用做為雷射光的介質而進入受激態。一般可分為氣體雷射、液體雷射、固體雷射。

    雷射是將大量的光子聚集在單一方向,使其具有高同調性及單一波長的特性,物質表面吸收光子所攜帶的能量,進而和材料進行交互作用而產生加工的效果,故雷射使用於物體的加工,需要了解該物體對於應用雷射波段的吸收率好壞,並非功率越大就能達到同樣倍數的加工效果,這次與傳統加工機械差別較為不同的地方。

 

CO2雷射

    二氧化碳雷射,其波長約為10.6μm,屬於中紅外波段,主要以二氧化碳分子做為增益介質,利用氣體分子的激發產生雷射。一般使用上,非金屬材質對於此波段的吸收率較佳,但並非金屬材質就無法使用,還是要以實際切割材質種類、厚度去評估比較其他類型雷射的效益。而在選用射頻式金屬管或封離式玻璃管時,通常功率大小會共振腔體體積有正比關係,以玻璃管而言,管長一點功率就大一些。

 

光纖雷射

 

    光纖雷射波長1064nm,採用纖細的玻璃光纖做為傳輸雷射的介質,因為擺脫傳統光路及共振腔,大幅降低設備體積,具備使用壽命長、無耗材等優勢。以切割金屬板來看,光纖雷射與CO2雷射之差異,光纖雷射加工材質能力強,耗能比CO2雷射來的更節省,尤其在切割銅板、鋁板這類高反射性金屬材料時,吸收率比CO2雷射來的好。近幾年被大量的使用在切割、打標、焊接…等等加工應用。

 

紫光與綠光雷射

 

紫光雷射波長為355nm(三倍頻)、綠光雷射波長為532nm(二倍頻),兩者聚焦光斑極小,能相當程度的降低材料的機械變形且加工熱影響。通常會稱為冷加工,因其加工過程是利用打斷化學鍵的冷剝離,而不是產生熱燒蝕,尤其是在有機材料上,至使材料發生非熱過程破壞,所以被加工表面和附近區域,不會產生加熱或熱變形等作用,非常適用於超精細加工的高端市場。

 

CO2、光纖、UV三種雷射之差異與應用

 

CO2、光纖、UV具有不同的波長,所以對於材料加工的吸收或光蝕效果,也肯定是不一樣的,各自有擅長的應用領域。

 

CO2、光纖都屬於紅光,光斑相對會比UV來的大,光束熱量更大,加工原理主要利用熱量燒灼或吸收來形成的加工效果。而UV是紫光波段,光束熱量相對前兩者小,光斑更精細,加工是通過光去打斷材料的分子結構來形成效果,當然同時也會有極小的熱影響。

CO2雷射在木材、布料、壓克力…等非金屬材料有好的加工特性;光纖雷射在碳鋼、不鏽鋼…等金屬或合金材料加工,有優越的效益;而UV雷射則在玻璃、塑料材料的精細加工,有相當程度的精細效果。