DPY系列激光标记系统系列培训

版本编号：1DPY系列激光标记系统系列培训•编辑：苏远高•部门：客服部•职务：经理•时间：2010.10.15内容大纲：：：：2•激光的基本认识•激光打标的工作原理及特点•激光标记系统详解•激光标记系统基本维护•激光标记系统的故障处理DPY系列激光标记系统系列培训激光的基本认识激光的基本认识激光的基本认识激光的基本认识内容大纲：：：：3•激光的概念•激光的发现•激光概念详解•激光的特性•激光的应用发展史【一】激光的概念：：：：激光的英文“LASER”用英语来解释就是：“LLLLightightightightAAAAmplificationbymplificationbymplificationbymplificationbySSSStimulatedtimulatedtimulatedtimulatedEEEEmissionofmissionofmissionofmissionofRRRRadiationadiationadiationadiation”翻译过来就是“受激辐射光放大”。简单来讲也就是激光产生的基本原理都是基于此的。那么，激光到底是什么呢？还是让我们来对此认识一下.激光虽带有“光”字，然而，它却和普通的光截然不同。那么，激光和普通光到底有什么不同呢？目录上一层【二】激光的发现激光的发现激光的发现激光的发现51917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。1958年美国科学家肖洛和汤斯发现了一种奇怪的现象：当他们将闪光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。由此他们提出了“激光原理”，受激辐射可以得到一种单色性、亮度又很高的新型光源。1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。1960年，美国人梅曼(T.H.Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器。梅曼利用红宝石晶体做发光材料，用发光度很高的脉冲氙灯做激发光源，获得了人类有史以来的第一束激光。1965年，第一台可产生大功率激光的器件--二氧化碳激光器诞生。1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。1997年，美国麻省理工学院的研究人员研制出第一台原子激光器。目录上一层【【【【三三三三】】】】激光的概念详解激光的概念详解激光的概念详解激光的概念详解6既然前面我们已经知道，激光的概念就是“受激辐射光放大”，那么在工业应用的实际过程中，这一概念也恰恰是工业激光设备工作原理的一个概述，因此，现在我们就先来了解一下何为“受激辐射”，何为“光放大”以深入探讨工业激光设备的工作原理。目录上一层1111、受激辐射、受激辐射、受激辐射、受激辐射光与物质的关系光与物质的关系光与物质的关系光与物质的关系物质是由一些同类微粒组成（即原子、分子、离子）。由于这些微粒处于不同的能级上，而在这些能级中，用E1及E2分别表示两个能级量，E1所带的能量少，属低能级。E2所带的能量多，为高能级（见图1）。由于粒子所含的能量不同，总的来说粒子在低能级的占多数，高能级的占少数。因此在低能级（E1）中的粒子数大于高能级中（E2）的粒子数。可用图1表示二能级（E1E2)上粒子数的分布。7E2E1图1·粒子二能级分布图目录上一层8光与物质作用有三方面光与物质作用有三方面光与物质作用有三方面光与物质作用有三方面受激吸收、自发辐射以及受激辐射，其中受激辐射是产生激光的一个重要原因。处于高能级的粒子，在某种频率r21光子诱发下，从原来所在的能级上E2，放出与外来光子完全相同光子，此时既产生了一个光子（受激发前后共有2个光子），使原来的能量减少△E＝hr21。把高能级上的粒子跃迁到低能级E1上的这一过程称做受激辐射受激辐射受激辐射受激辐射。目录上一层9E1：基态，即通常状态下原子所处状态。E2：亚稳态，是一个寿命较长的状态。E3：高能级，原子大量碰撞放热，不稳定。E1至E3：受外界能量激发，原子跃迁至高能级（E3）。E3至E2：跃迁到高能级后，原子大量碰撞发热，不稳定，回到一个寿命较长的亚稳态(E2)。E2至E1：处于上能级E2的原子在频率为v的辐射场作用下，跃迁至低能态E1时，会辐射出一个能量为hv的光子。图2·粒子受激跃迁目录上一层10举例说明：以半导体侧面泵浦为例（如下图所示）：以半导体侧面泵浦为例（如下图所示）：以半导体侧面泵浦为例（如下图所示）：以半导体侧面泵浦为例（如下图所示）：图3：半导体侧面泵浦激光腔图通常半导体侧面泵浦的激光腔内由工作物质以及泵浦源构成，作为泵浦源的激光二极管分三组均匀的被置于工作物质（即YAG晶体）的一周。设备通过外接电源，可以使激光二极管发出光并释放出大量光子（即受激），光子在工作物质YAG晶体中不稳定，为了达到稳定的状态在一定频率能量的辐射作用下释放出一个能量光子，所有的能量光子均同频同相。这个过程称为受激辐射。目录上一层112222、光放大、光放大、光放大、光放大受激辐射的特点本身不是自发跃迁，而是受外来光子的刺激产生。因而粒子释放出的光子与原来光子的频率、方向传播、相位及偏振等完全一样，无法区别出哪一个是原来的光子，哪一个是受激发后而产生的光子，受激辐射中由于光辐射的能量与光子数成正比例，因而在受激辐射以后，光辐射能量增大一倍。以波动观点看，设外来光子为一种波，受激辐射产生的光子为另一种波，由于两个波的相位、振动方向，传播的方向及频率相同。两个波合在一起能量就增大一倍，即通过受激辐射光波被放大。外来光子量越多，受激发的粒子数越多，产生的光子越大，能量越高。E1E2图4·光子振荡放大目录上一层【四】激光的特性121111、激光的单色性光的颜色由光的不同波长决定，不同的颜色，是不同波长的光作用于人的视觉的不同而反映出来。太阳光和电灯光看起来似乎是白色的，但当让它通过一块三棱镜的时候，就可以看到红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色的光，其实，还含有我们看不见的红外光和紫外光。激光的颜色非常单纯，波长基本一致，谱线宽度很窄，颜色很纯，单色性很好。目录上一层132222、激光的方向性、激光的方向性、激光的方向性、激光的方向性激光在发射方向的空间内光能量高度集中，所以激光的亮度比普通光的亮度高千万倍，甚至亿万倍。而且，由于激光可以控制，使光能量不仅在空间上高度集中，同时在时间上也高度集中，因而可以在一瞬间产生出巨大的光热，成为无坚不摧的强大光束。激光在传播中始终像一条笔直的细线，发散角度极小，激光射出20公里，光斑直径只有20——30厘米，激光射到38万公里的月球上，其光斑直径还不到2公里。目录上一层143333、激光的高亮度、激光的高亮度、激光的高亮度、激光的高亮度激光亮度最高。太阳是人类共有的自然光源，整个世界沐浴在明亮的阳光之下。太阳表面的亮度比蜡烛大30万倍，比白炽灯大几百倍。激光的出现，更是光源亮度上的一次惊人的飞跃。一台普通的激光器的输出亮度，比太阳表面的亮度大10亿倍。从地球照到月亮上在反射回来也不成问题。可见激光是当今世界上高亮度的光源。4444、激光的相干性、激光的相干性、激光的相干性、激光的相干性相干性是所有波的共性，但由于各种光波的品质不同，导致它们的相干性也有高低之分。普通光是自发辐射光，不会产生干涉现象。激光不同于普通光源，它是受激辐射光，具有极强的相干性，所以称为相干光。目录上一层【五】激光的应用发展史151、由于LASER具有高能量密集、光束质量高、易于工程高精度控制等优势，其发展已成为除原子能、半导体和计算机之外本世纪四大发明之一。2、LASER技术应用领域不断扩展，特别是20世纪80年代以来，激光用于工业加工经历了国内外众多科学家多年来的努力，工业加工完全实现了由机械加工到电加工，到光加工的转变。3333、、、、对于像中国、印度等制造业大国，工业激光加工尤其凸现了其市场发展需求的必然趋势，在各种金属、非金属等各种材料的标记、焊接、切割等领域有广泛的应用。目录上一层激光的打标工作原理与特点激光的打标工作原理与特点激光的打标工作原理与特点激光的打标工作原理与特点内容大纲：：：：16•基本原理•标记原理•腔体内部结构工作原理图•激光打标的特点目录17基本原理：基本原理：基本原理：基本原理：激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而“刻”出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。目前，公认的原理是两种：“热加工”具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。“冷加工”具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生热损伤副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。目录上一层18激光标记是通过激光打标机实现图文印刷的，其基本原理是，由激光发生器生成高能量的连续激光光束，当激光作用于承印材料时，处于基态的原子跃迁到较高能量状态；处于较高能量状态的原子是不稳定的，会很快回到基态，当原子返回基态时，会以光子或量子的形式释放出额外的能量，并由光能转换为热能，使表面材料瞬间熔融，甚至气化，从而形成图文标记。1．激光发生器激光发生器的原理。在激光发生器中，半导体二极管产生的光经聚光腔，全部聚焦在--晶体钇铝石榴石(YAG)上，YAG吸收泵浦光后，形成波长为1060nm的连续激光，连续激光在谐振腔中垂直于光轴的前镜和后镜间往返振荡，并从前镜输出。2．打标原理射频驱动器(RFDriver)控制Q-开关的开关状态，连续激光在Q-开关的作用下，变成峰值功率达110kW的脉冲光波，经过光孔的脉冲光达到阈值后，由谐振腔输出到达扩束镜，光束经扩束镜放大后传输到扫描镜，由伺服电机带动X轴、Y轴方向的扫描镜片旋转进行光扫描，最后经平面聚焦场将激光的功率进一步放大后，聚焦在工作平面上进行打标。整个过程由计算机按程序控制。标记原理：标记原理：标记原理：标记原理：目录上一层激光腔体内部结构工作原理图激光腔体内部结构工作原理图激光腔体内部结构工作原理图激光腔体内部结构工作原理图19目录上一层20激光打标的特点激光打标的特点激光打标的特点激光打标的特点激光打标机因其特殊的工作原理，与传统标记方式(移印、喷码、电腐蚀等)相比，具有许多优越性；1)非接触加工可在任何规则或不规则表面打印标记，且打标后工件不会产生内应力；2)材料适用面广可在金属、塑料、陶瓷、玻璃、纸张、皮革等不同种类或不同硬度的材料上打印；3)可与生产线上的其他设备集成，提高生产线的自动化程度；4)标记清晰、持久、美观，并可有效防伪；5)使用寿命长、无污染；6)运行成本低打标速度快且标记一次成型，能耗小，因而运行成本低。7)加工效率高计算机控制下的激光光束可以高速移动(速度达5～7米/秒)，打标过程可在数秒内完成。1个标准计算机键盘的印字可在12秒内完成。激光打标系统均配有计算机控制系统，可以与高速流水线灵活配合。目录上一层219)加工精度高激光能以极细的光束作用于材料表面，最细线宽可达到0.05mm。为精密加工和增加防伪功能开创了宽广的应用空间。激光印标能满足在极小的塑料制件上印制大量数据的需要。例如，可印制要求更精确，清晰度更高的二维条码，与压印或喷射打标方式相比，有更强的市场竞争力。10)维护成本低激光打标是非接触式打标，不像模版印标工艺有使用寿命的限制，在批量加工中的维护成本极低。11)具有环保性激光打标为非接触式打标，节约能源，相对于腐蚀法，避免了化学污染；相对于机械式打标，也可减少噪声污染。目录上一层激光标记系列详解激光标记系列详解激光标记系列详解激光标记系列详解内容大纲：：：：22•设备图片•基