Zpracování laserového rušení

Úvod

Předchozí kapitoly se zabývají většinou zpracováním materiálů s jediným paprskem laseru (jako při vrtání, řezání) nebo s více paprsky z různých laserových zdrojů (jako ve tvaru laseru). Nové metody zpracování materiálu mohou býtvyvinuté na základě interferenčních vzorců produkovaných superpozicí dvou nebo více laserových paprsků. Historicky byly interferenční jevy prostředkem k založení vlnové povahy světla a považovaly za významné praktickéAplikace v spektroskopii a metrologii (Born and Wolf 1980). Nedávno byly interferenční jevy použity pro povrchové zpracování materiálů v široké škále aplikací, jako je mikromachining a biomedicínaAplikace. Zpracování laserového rušení je relativně novou technikou hledání zvýšeného využití v oblasti zpracování materiálů pro rozšířené plochy. Tato kapitola stručně pojednává o teorii a aplikacíchJevy laserového interferenčního jevu při zpracování povrchu materiálů.

Teorie rušení

Když je paprsek světla rozdělen vhodným aparátem do dvou nebo více paprsků, které jsou následně superponované, intenzita v oblasti superpozice ukazuje jedinečnou variaci. Intenzita v oblasti superpozicese liší od bodu k bodu mezi maximami (přesahující součet intenzit v paprscích) a minima (může být nula). Tato superpozice dvou nebo více paprsků se označuje jako rušení. Obecně se získávají interferenční vzorcesuperpozicí paprsků, které jsou vzájemně koherentní. Paprsky přicházející z různých zdrojů jsou vzájemně nekoherentní a za běžného experimentálního stavu není obecně pozorováno žádné rušení. Pokud však dva paprskyPocházejí ze stejného zdroje, fluktuace v paprsku jsou obecně korelovány a paprsky se říká, že jsou zcela nebo částečně koherentní. Superpozice takových koherentních paprsků pocházejících ze stejného zdroje způsobuje vznikVzory interference. Existují dvě metody získávání paprsků z jednoho zdroje: rozdělení vlnové fronty a dělení amplitudy. V první metodě je paprsek dělen průchodem

Obr. 11.1 Základní experimentální uspořádání pro zpracování rušení dvou paprsků laseru.

(Přetištěno od Daniel et al. 2003. Se svolením. Copyright Elsevier.)

Sousední otvory. V jiné metodě je paprsek dělen částečně odrážejícími povrchy, kde se odráží část světla a druhá část se přenáší (narozená a vlk 1980). Ve většině metod zpracování laserového rušení,Používají se optická zařízení, jako jsou rozdělení paprsků, která rozdělí paprsek světla na dvě částečně odrážejícím a přenosem paprsku. Ve zjednodušeném uspořádání se rozdělení paprsku sestává ze dvou hranolů trojúhelníkového skla, které jsou spojenyspolečně na základně pomocí vhodné pryskyřice. V jiných uspořádáních lze tenké filmy uložené na skleněných površích, které zvyšují odrazivost, jako rozdělení paprsků. Splitter paprsku v interferometru rozděluje dopadající paprsek do dvoupaprsky.

Typické experimentální uspořádání pro zpracování materiálů pomocí techniky rušení dvou paprsků je znázorněno na obr. 11.1. Různé prvky tohoto uspořádání jsou laserový zdroj, interferometr a zobrazovací povrch (Daniel et al.2003).

Geometrie interferenčních vzorců tvořených superpozicí dvou nebo více koherentních a lineárně polarizovaných paprsků závisí na vlnové délce a úhlu mezi paprsky.kde jsem intenzita laserového paprsku, já je vlnová délka, q je úhel mezi paprsky a l je období. Superpozice dvou paprsků produkuje vzorec rušení s prostorově modulovaným světelným polem s intenzitouDistribuce oscilace mezi nulou a 4i.

11.3 Interferometrie pro povrchové zpracování materiálů 453

Obr. 11.2 Různé možné jednorozměrné a dvourozměrné geometrické struktury, které mohou být vyrobeny třemi paprsky interference

Vzory různým úhlem a intenzitou laserových paprsků (dotisknuté z Mücklich et al. 2006. Spovolení. Copyright Hanser.)

Dvourozměrné a trojrozměrné periodické vzorce lze získat zvýšením počtu paprsků. Distribuce intenzity vyplývající z superpozice čtyř paprsků je dána (Kondo et al. 2001).

Superpozice čtyř paprsků produkuje interferenční vzorec s dvourozměrným modulovaným oscilačním světelným polem mezi nulou a 16I a periodicitou rovnou L2 (Kaganovskii et al. 2006). Inference s více paprsky všakVyžaduje komplikované optické nastavení a jeho přesné nastavení je často obtížné.

Obrázek 11.2 představuje schéma možných jednorozměrných a twodimenzionálních periodických geometrických struktur produkovaných vzory interference tří paprsků. Jak je uvedeno v periodické linii obrázku nebo vzory tečky, lze vyrobitrušení více paprsků.

Interferometrie pro povrchové zpracování materiálů

Jak již bylo zmíněno, tři důležité prvky interferenčního uspořádání jsou laserový, interferometr a zobrazovací povrch materiálu. V souvislosti s povrchovým zpracováním materiálů musí každý z těchto prvkůBěhem návrhu interferometru bude pečlivě zvážit.