Oorzaken en gevolgen van lage absorptie van infraroodlasers op hoogreflecterende materialen
InfraroodlasersDe in het kader van het onderzoek verrichte studies hebben aangetoond dat het gebruik van de methode in de verwerking van metaal op grote schaal wordt toegepast, maar dat de absorptiesnelheid bij zeer reflecterende materialen zoals koper, aluminium, goud en zilver over het algemeen laag is.Een lage absorptie heeft rechtstreeks invloed op de koppelingsdoeltreffendheid van de laserenergieHieronder worden de verschijnselen uitgelegd op basis van de materiaalkenmerken, laserparameters en optische interactiemechanismen.
I. Optische eigenschappen van hoogreflecterende materialen
Hoogreflecterende materialen hebben een hoge concentratie vrije elektronen en hun oppervlakken vertonen een hoge reflectiviteit in het infraroodgolflengtebereik.De reflectie op het oppervlak wordt voornamelijk bepaald door de complexe brekingsindex van het materiaalVoor infraroodgolflengten (zoals 1064 nm of nabij-infrarood),de reflectiviteit van koper en aluminium kan meer dan 90% bedragenDe laserenergie kan dus niet effectief in het materiaal worden afgezet.
II. Golflengte kenmerken van infraroodlasers
De golflengte van infraroodlasers ligt in de zwakke absorptie-reactiezone van metaale vrije elektronen.wat betekent dat optische energie elektromagnetisch vervalt binnen een zeer ondiepe oppervlaktelaagInmiddels is de fotonenergie van infrarood licht laag en kan het geen sterke elektromagnetische koppeling induceren.vermindering van de interactie-efficiëntie tussen de laser en het metalen oppervlak.
III. Invloed van laserinsidentiehoek en polarisatie op absorptie
De inslaghoek en de polarisatietoestand veranderen het reflectiegedrag op de interface.terwijl P-gepolariseerd licht een lagere reflectiviteit kan bereiken bij specifieke hoekenBij praktische las-, reinigings- of markeringstoepassingen is het echter moeilijk om een stabiele polarisatierichting te handhaven, zodat de totale absorptie laag blijft.
IV. Invloed van de oppervlakteomstandigheden op de absorptie
De ruwheid van het oppervlak, de dikte van de oxidefilm en de verontreiniging beïnvloeden de verstrooiing en absorptie van de laserenergie.
Oxidelagen kunnen de absorptie van koper in het infrarood bereik verhogen.
Ruwe oppervlakken maken meerdere verstrooiingen mogelijk, waardoor de effectieve absorptie toeneemt.
In de eerste verwerkingsfase van gladde hoogreflecterende materialen blijft de absorptie echter aanzienlijk laag.
V. Gevolgen van een lage absorptie op de verwerking
Problemen met de koppeling van energie: de laserenergie kan niet effectief worden afgezet, wat resulteert in onvoldoende laspenetratie of een laag markeringsefficiëntie.
Verhoogd risico op terugspiegeling: hoge reflectiviteit kan leiden tot laser terugkeer, mogelijk schade aan de interne optische componenten van de laserbron.
Vernauwd procesvenster: Verwerking wordt zeer gevoelig voor vermogen, scherpstellingspositie en scansnelheid, wat leidt tot onstabiele resultaten.
Moeilijke eerste smelting: aan het begin van de verwerking voorkomt een lage absorptie de vorming van stabiele smeltpools, waardoor een hogere energiedichtheid vereist is.
VI. Methoden voor het verbeteren van de infraroodlaserabsorptie op hoogreflecterende materialen
Verhoog de vermogendichtheid: Verminder de grootte van de plek of verhoog het piekvermogen om de aanvankelijke energiekoppeling te versterken.
Gebruik gemoduleerde laserprocessen (bv. MOPA-pulsen): een hoog piekvermogen in pulsen kan het materiaaloppervlak snel verwarmen en de reflectiviteit verminderen.
Voorbehandeling van het oppervlak: het ruwmaken, zandblazen, schoonmaken of gecontroleerde oxidatie kunnen de absorptie verbeteren.
Gebruik variabele golfvormen of multi-mode lasers: verschillende pulsbreedten en frequenties verbeteren de absorptie stabiliteit.
Gebruik blauwe of groene lasers in plaats van infrarood: Lasers met zichtbaar licht hebben, afhankelijk van de apparatuurvereisten, een aanzienlijk hogere absorptie op koper, aluminium en soortgelijke materialen.