Лазерная технология

В применении лазеров особое место занимает лазерная технология - группа процессов, использующих мощное излучение для нагрева, плавления, испарения, сварки и резки материалов.

Основы лазерной технологии связаны с использованием

уникальных свойств этого излучения - его высокой монохроматичности и высокой плотности. С помощью лазерного луча получают сейчас высокие температуры и давления, передают большие потоки информации. Целый ряд технологий связан с очень высокой плотностью излучения — 10²⁰ Вт/м² в импульсном режиме и 10¹⁴ Вт/м² в непрерывном режиме (для сравнения: максимальная сфокусированная плотность излучения тепловых источников — 10⁸ Вт/м . Плотность потока солнечного излучения около Земли в средних широтах 250 Вт/м², а на экваторе порядка 1000 Вт/м²). Что дают на производстве такие высокие плотности излучения? Например, на автозаводе им. Ленинского комсомола проводят закалку заднего моста автомобиля «Москвич» лазерным лучом, что повышает его износоустойчивость в 5-10 раз. На автозаводе имени И. А. Лихачева лазерным лучом проводят упрочнение гильз цилиндров двигателя. Повышение прочности поверхностного слоя толщиной всего в несколько десятков микрометров позволяет поднять износоустойчивость, ведь именно поверхностный слой принимает основные нагрузки при работе машин.

Весьма эффективно применение лазерных установок в производстве интегральных схем, где одна из сложных операций — скрайбирование, то есть разделение полупроводниковых пластин на кристаллы для интегральных схем. Здесь использование лазеров обеспечивает точность геометрической формы кристалла, отсутствие сколов на кристаллах. Качество этих кристаллов в значительной степени определяется дефектами в кристаллической структуре. Эти дефекты возникают по разным причинам. Лазерные импульсы длительностью порядка 10^-8-10^-7 существенно уменьшают число дефектов.

В бытовом обслуживании населения широкое использование получают лазерный раскрой тканей, лазерный раскрой древесины и других материалов. Технологические преимущества лазеров заключаются в следующем:

1.Энергию в виде светового луча можно передавать на расстояние.

2. Отсутствует механический и электрический контакт между источником энергии и изделием в месте обработки.

3. Высокая концентрация энергии в пятне нагрева при острой фокусировке.

4. Можно плавно регулировать плотность лучистого потока в пятне нагрева за счет изменения фокусировки луча.

5. Высокие температуры в зоне воздействия излучения.

6. Можно получать как импульсы энергии весьма малой длительности (до 10^-9 с), так и непрерывное излучение.

7. Малые размеры (до нескольких мкм) зон обработки.

8. Можно перемещать луч с высокой точностью и скоростью с помощью систем развертки при неподвижном объекте обработки.

9. Мощность луча можно модулировать по требуемому закону.

10.Технологический процесс можно вести в любой оптически прозрачной среде.