في الواقع ، النانو ثانية ، البيكو ثانية والفيمتوثانية هي وحدات زمنية ، 1ns = 10-9 ثانية ، 1ps = 10-12 ثانية ، 1FS = 10-15 ثانية. تمثل هذه الوحدة الزمنية عرض نبضة نبضة ليزر. باختصار ، يتم إخراج الليزر النبضي في مثل هذا الوقت القصير. نظرًا لأن وقت النبضة المفردة الناتج قصير جدًا جدًا ، فإن مثل هذا الليزر يسمى الليزر فائق السرعة. عندما تتركز طاقة الليزر في مثل هذا الوقت القصير ، سيتم الحصول على طاقة نبضة مفردة ضخمة وقدرة ذروة عالية للغاية. أثناء معالجة المواد ، سيتم تجنب ظاهرة ذوبان المواد والتبخر المستمر (التأثير الحراري) الناتجة عن عرض النبض الطويل والليزر منخفض الكثافة إلى حد كبير ، ويمكن تحسين جودة المعالجة بشكل كبير.
في الصناعة ، يتم تقسيم الليزر عادةً إلى أربع فئات: الموجة المستمرة (CW) ، وشبه المستمرة (QCW) ، والنبضة القصيرة (Q-switched) والنبضة القصيرة جدًا (الوضع مغلق). ممثلة بليزر الألياف CW متعدد الأوضاع ، CW تحتل معظم السوق الصناعية الحالية. يستخدم على نطاق واسع في القطع واللحام والكسوة وغيرها من المجالات. تتميز بخصائص معدل التحويل الكهروضوئي العالي وسرعة المعالجة السريعة. يمكن لشبه الموجة المستمرة ، والمعروفة أيضًا باسم النبضة الطويلة ، أن تنتج نبضة من رتبة MS ~ μ S مع دورة عمل تبلغ 10٪ ، مما يجعل ذروة قوة الضوء النبضي أعلى بعشر مرات من تلك الخاصة بالضوء المستمر ، وهو أمر مفضل للغاية للحفر والمعالجة الحرارية والتطبيقات الأخرى. النبضة القصيرة تشير إلى نبضة ns ، والتي تستخدم على نطاق واسع في النقش بالليزر ، والحفر ، والعلاج الطبي ، ونطاق الليزر ، والتوليد التوافقي الثاني ، والمجالات العسكرية وغيرها من المجالات. النبض الفائق القصر هو ما نسميه الليزر فائق السرعة ، بما في ذلك الليزر النبضي لـ PS و FS.
عندما يعمل الليزر على المادة بزمن نبضي يبلغ بيكو ثانية وفيمتوثانية ، فإن تأثير المعالجة سيتغير بشكل كبير. يمكن أن يركز ليزر الفيمتو ثانية على منطقة مكانية أصغر من قطر الشعر ، مما يجعل شدة المجال الكهرومغناطيسي أعلى عدة مرات من قوة الذرات لفحص الإلكترونات من حولها ، وذلك لتحقيق العديد من الظروف الفيزيائية القاسية التي لا توجد على الأرض ولا يمكن الحصول عليها بطرق أخرى. مع الزيادة السريعة في طاقة النبض ، يمكن لنبضة الليزر عالية الكثافة أن تقشر الإلكترونات الخارجية بسهولة ، وتجعل الإلكترونات تنفصل عن عبودية الذرات وتشكل البلازما. نظرًا لأن وقت التفاعل بين الليزر والمادة قصير جدًا ، فقد تم استئصال البلازما من سطح المادة قبل أن يتوفر لها الوقت لنقل الطاقة إلى المواد المحيطة ، مما لن يؤدي إلى إحداث تأثير حراري على المواد المحيطة. لذلك ، تُعرف المعالجة بالليزر فائقة السرعة أيضًا باسم "المعالجة الباردة". في الوقت نفسه ، يمكن لليزر فائق السرعة معالجة جميع المواد تقريبًا ، بما في ذلك المعادن وأشباه الموصلات والماس والياقوت والسيراميك والبوليمرات والمركبات والراتنجات والمواد المقاومة للضوء والأغشية الرقيقة وأفلام ITO والزجاج والخلايا الشمسية ، إلخ.
مع مزايا المعالجة الباردة ، دخلت الليزر النبضي القصير والليزر النبضي فائق القصر في مجالات المعالجة الدقيقة مثل معالجة النانو الدقيقة ، والعلاج الطبي بالليزر الدقيق ، والحفر الدقيق ، والقطع الدقيق ، وما إلى ذلك. نظرًا لأن النبضة فائقة القصر يمكنها حقن طاقة المعالجة في منطقة عمل صغيرة بسرعة كبيرة ، فإن ترسب كثافة الطاقة العالية الفورية يغير امتصاص الإلكترون ووضع الحركة ، ويتجنب تأثير امتصاص الليزر الخطي ، ونقل الطاقة وانتشارها ، ويغير بشكل أساسي آلية التفاعل بين الليزر والمادة. لذلك ، فقد أصبح أيضًا محورًا للبصريات غير الخطية ، والتحليل الطيفي بالليزر ، والطب الحيوي ، والبصريات الميدانية القوية ، تعد فيزياء المادة المكثفة أداة بحث قوية في مجالات البحث العلمي.
بالمقارنة مع ليزر الفيمتو ثانية ، لا يحتاج ليزر البيكو ثانية إلى توسيع وضغط النبضات من أجل التضخيم. لذلك ، فإن تصميم ليزر بيكو ثانية بسيط نسبيًا ، وأكثر فعالية من حيث التكلفة ، وأكثر موثوقية ، وهو مؤهل للمعالجة الدقيقة عالية الدقة وخالية من الإجهاد في السوق. ومع ذلك ، فإن السرعة الفائقة والقوة الفائقة هما الاتجاهان الرئيسيان لتطوير الليزر. يتمتع ليزر الفيمتو ثانية أيضًا بمزايا أكبر في العلاج الطبي والبحث العلمي. من الممكن تطوير الجيل القادم من الليزر فائق السرعة أسرع من ليزر الفيمتو في المستقبل.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
