Основы технологии лазерной гравировки сувениров
Современные лазерные технологии открывают беспредельные возможности в области гравировки, резки производства всевозможной сувенирной наградной продукции. Процесс лазерной гравировки основан на распылении твердых частиц внешнего поверхностного слоя изделия. В месте непосредственного воздействия лазерного луча на изделие происходит незначительное испарение или сжигание поверхостного слоя исходного материала.
Лазеры представляют собой генераторы оптического излучения, обладающего совершенно уникальными свойствами: 1) высокой когерентностью в пространстве и времени, 2) исключительно узкой направленностью, 3) огромной концентрацией, 4) высокой степенью монохроматичности, 5) способностью фокусироваться в исключительно малые объемы порядка.
Фундаментальный вклад в данную бурно развивающуюся область науки и техники, называемую квантовой электроникой, внесли еще советские ученые. Первые лазеры были созданы в 1960 году. Слово лазер было образовано из первых букв английских слов: Light Amplification by stimulated emission of radiation (усиление света при помощи вынужденного излучения).
Принцип действия лазеров основан на использовании теоретически предсказанного А. Эйнштейном уже в 1916 году процесса вынужденного (стимулированного, индуцированного) испускания фотона возбужденным атомом или молекулой под воздействием излучения, имеющего ту же частоту. Самое важное и уникальное в этом процессе заключается в том, что фотон, возникший при вынужденном испускании, абсолютно тождествен с вызвавшим его внешним фотоном по направлению, частоте, фазе и поляризации.
На языке волновой оптики это означает, что вынужденное излучение когерентно со стимулирующим. Данный принцип справедлив для всего спектра электромагнитного излучения.
Вынужденное излучение в оптическом диапазоне спектра в обычных условиях значительно меньше спонтанного и поэтому практически не наблюдалось. В 1940 году Валентин Александрович Фабрикант предложил метод прямого доказательства существования вынужденного излучения и при этом впервые обратил внимание на принципиальную возможность создания, среды, не ослабляющей, а усиливающей проходящее через нее излучение.
Для этого необходимо создать такие искусственные условия, при которых концентрация возбужденных атомов или молекул на каком-либо верхнем энергетическом уровне была бы больше, чем их концентрация на каком-либо нижнем, соответствующем оптическому переходу между ними. Такая необычная заселенность энергетических уровней называется теперь инверсной, так как в обычных условиях концентрации возбужденных атомов или молекул резко убывают с ростом энергии возбужденного уровня. Среда с инверсной заселенностью называется активной.
Излучение с частотой, соответствующей инверсному переходу, проходя через активную среду, вызывает лавину вынужденных фотонов, летящих строго в одном направлении, и вместо обычного ослабления получается усиление излучения в направлении падающего луча. Эта идея лежит в основе всей квантовой электроники.
Лазер состоит из трех основных узлов: излучателя, системы накачки и источника питания, а также вспомогательных устройств, обеспечивающих его нормальную работу и управление лазерным излучением. Излучатель предназначен для преобразования энергии накачки в лазерное излучение.
Он содержит один или несколько лазерных элементов, помещенных в оптический резонатор. Активный элемент является основной функциональной частью излучателя, содержащей лазерное вещество, в котором в процессе накачки может быть создана активная среда. Лазерное вещество может находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях. Соответственно различают: 1) газовые, 2) жидкостные, 3) твердотельные и 4) полупроводниковые лазеры.
Сегодня лазерная гравировка является самым приоритетным способом нанесения изображений почти на любые материалы. Лазерная гравировка отличается высокой декоративной привлекательностью, качеством и стойкостью.
