激光打标实验 南开大学光学实验
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多功能小型激光打标机实验方案一、实验目的本实验旨在探究多功能小型激光打标机的基本原理和应用,通过实验了解激光打标技术的工作原理、参数设置以及标记效果的影响因素,提高学生对激光打标技术的认知和理解。
二、实验器材1.多功能小型激光打标机2.计算机3.控制软件4.样品材料(如塑料、木材、金属等)三、实验步骤1.准备工作a.将多功能小型激光打标机连接至计算机,并安装好相应的控制软件。
b.打开控制软件,并进行初始化设置。
2.参数设置a.在控制软件中进行参数设置,包括激光功率、激光频率、扫描速度等。
b.根据所需标记的材料选择合适的参数,以获得最佳的标记效果。
3.样品制备a.准备不同材料的样品,如塑料板、木板、金属板等。
b.清洁样品表面,确保其光滑和无污渍。
4.标记实验a.将样品固定在标记位置上,确保固定牢固。
b.在控制软件中载入所需标记的图案、文字等。
c.打开激光开关,开始标记。
d.观察标记效果,记录下标记的质量和特征。
e.切换不同参数进行多次实验,对比不同效果。
5.标记效果分析a.分析不同参数对标记效果的影响。
b.探究不同材料的适用性和限制性,比较不同材料上的标记效果。
四、实验注意事项1.实验过程中务必做好防护措施,佩戴好相关个人防护装备,如护目镜和手套等。
2.操作前请熟悉使用说明书,确保正确操作设备。
3.激光打标机的激光功率较高,请注意避免直接照射到人眼,以免造成伤害。
4.在更换样品材料或调整参数时,务必关闭激光开关,以确保安全。
5.实验结束后,请及时关闭激光打标机,并断开与计算机的连接。
五、实验结果与讨论1.实验结果记录a.记录不同参数下的标记效果,包括清晰度、字迹大小和质量等。
b.记录不同材料上的标记效果,比较不同材料的适用性和限制性。
2.结果分析与讨论a.分析不同参数对标记效果的影响,在理论上进行分析和讨论。
b.分析不同材料的适用性,探讨可能的原因。
六、结论通过本实验,我们加深了对多功能小型激光打标机的了解,掌握了其基本原理、参数设置以及标记效果的影响因素。
一、实验目的1. 了解激光的基本原理和特性;2. 掌握激光器的操作方法;3. 通过实验,观察激光在不同介质中的传播特性;4. 研究激光在光学元件中的折射、反射和透射现象。
二、实验原理激光是一种高度相干的光辐射,具有单色性好、方向性好、亮度高等特点。
本实验主要利用激光的这些特性,研究其在不同介质和光学元件中的传播行为。
三、实验仪器与材料1. 激光器:He-Ne激光器;2. 光学元件:透镜、棱镜、光栅、偏振片、反射镜等;3. 光具座:用于固定光学元件;4. 光电探测器:用于检测激光强度;5. 数据采集系统:用于记录实验数据;6. 电脑:用于数据处理和分析。
四、实验步骤1. 激光器操作:打开激光器电源,调节输出功率,使激光束稳定输出;2. 观察激光在空气中的传播:将激光束射向光具座,观察其在空气中的传播路径和特性;3. 研究激光在透镜中的折射现象:将激光束射向一个凸透镜,观察其在透镜中的折射现象,记录折射角度和光斑大小;4. 研究激光在棱镜中的折射现象:将激光束射向一个棱镜,观察其在棱镜中的折射现象,记录折射角度和光斑大小;5. 研究激光在光栅中的衍射现象:将激光束射向一个光栅,观察其在光栅中的衍射现象,记录衍射角度和光斑大小;6. 研究激光在偏振片中的偏振现象:将激光束射向一个偏振片,观察其在偏振片中的偏振现象,记录偏振角度和光斑大小;7. 研究激光在反射镜中的反射现象:将激光束射向一个反射镜,观察其在反射镜中的反射现象,记录反射角度和光斑大小;8. 数据采集与处理:使用光电探测器和数据采集系统,记录实验数据,并对数据进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 激光在空气中的传播:激光束在空气中传播时,具有很好的方向性和亮度,传播路径直线;2. 激光在透镜中的折射现象:激光束在透镜中发生折射,折射角度与透镜的焦距有关,光斑大小与透镜的焦距和激光束的入射角度有关;3. 激光在棱镜中的折射现象:激光束在棱镜中发生折射,折射角度与棱镜的折射率有关,光斑大小与棱镜的折射率和激光束的入射角度有关;4. 激光在光栅中的衍射现象:激光束在光栅中发生衍射,衍射角度与光栅的刻线间距和激光束的入射角度有关,光斑大小与光栅的刻线间距和激光束的入射角度有关;5. 激光在偏振片中的偏振现象:激光束在偏振片中发生偏振,偏振角度与偏振片的偏振方向有关,光斑大小与偏振片的偏振方向和激光束的入射角度有关;6. 激光在反射镜中的反射现象:激光束在反射镜中发生反射,反射角度与反射镜的反射率有关,光斑大小与反射镜的反射率和激光束的入射角度有关。
激光打标过程演示认知实验报告
这学期的实习,我们安排的是激光打标器的操作实习,在完成了这次实习后,我撰写了这篇激光打标器过程演示认知实验报告。
在线激光打标机包括激光器系统、集成化激光传输系统、光学成像透镜组、光电检测器、控制器以及对激光器系统和集成化激光传输系统实施冷却的冷却系统。
激光器系统主要由脉冲激光器组及其电源组成,集成化激光传输系统主要由光纤和位于激光器与光纤之间光学藕合透镜组组成。
这种在线激光打标机能够对高速生产流水线上的物体打标,并且可在平面、曲面等各类物体上打出高质量的字符。
另外,激光打标机的制造成本低,非常适合饮料、烟酒、食品、标签、药品等包装生产流水线的产品打标。
经过这次的实习,我对激光打标器有了基本的认识,为下学期开展深入的学习奠定了坚实基础。
实验模块:南开仪器分析实验实验标题:紫外-可见分光光度法测定溶液中某物质的含量实验日期:2023年10月25日实验操作者:张三实验指导者:李四一、实验目的本次实验旨在通过紫外-可见分光光度法测定溶液中某物质的含量,掌握紫外-可见分光光度法的基本原理和操作步骤,提高实验技能和数据分析能力。
二、实验原理紫外-可见分光光度法是利用物质对紫外-可见光的吸收特性来测定物质浓度的方法。
根据朗伯-比尔定律,在一定条件下,溶液的吸光度与其浓度成正比。
本实验通过测定溶液的吸光度,根据标准曲线计算待测物质的浓度。
三、实验步骤1. 准备实验器材:紫外-可见分光光度计、移液管、容量瓶、试管、洗耳球等。
2. 配制标准溶液:根据实验要求,准确称取一定量的标准物质,溶解于适量的溶剂中,配制成一系列浓度的标准溶液。
3. 测定吸光度:将标准溶液和待测溶液依次放入比色皿中,在特定波长下测定吸光度。
4. 绘制标准曲线:以标准溶液的浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线。
5. 测定待测溶液吸光度:将待测溶液放入比色皿中,在特定波长下测定吸光度。
6. 计算待测溶液浓度:根据待测溶液的吸光度,在标准曲线上查找对应的浓度值。
四、实验环境实验地点:南开大学化学实验室实验所用仪器:紫外-可见分光光度计、移液管、容量瓶、试管、洗耳球等实验所用试剂:某物质标准品、溶剂等五、实验过程1. 根据实验要求,称取一定量的标准物质,溶解于适量的溶剂中,配制成一系列浓度的标准溶液。
2. 使用移液管将标准溶液和待测溶液分别加入试管中,使用洗耳球将溶液吹至刻度线。
3. 将试管放入紫外-可见分光光度计中,设置特定波长,测定吸光度。
4. 将吸光度数据记录在实验记录表中。
5. 根据吸光度数据,绘制标准曲线。
6. 根据待测溶液的吸光度,在标准曲线上查找对应的浓度值。
六、实验结果与分析1. 标准曲线绘制成功,相关系数R²大于0.99,表明标准曲线线性关系良好。
一、实验背景激光技术是20世纪以来最重大的科技成就之一,它在我国得到了广泛的应用和发展。
近年来,我国在激光技术领域取得了举世瞩目的成就,特别是在激光器、激光应用等方面取得了突破性进展。
本实验旨在研究我国激光技术,了解其基本原理、应用领域和发展趋势。
二、实验目的1. 理解激光的基本原理和特性;2. 掌握激光器的种类及其工作原理;3. 研究激光在各个领域的应用;4. 分析我国激光技术的发展现状和趋势。
三、实验内容1. 激光的基本原理激光是一种具有高度相干性和方向性的光,其基本原理是通过受激辐射产生。
当高能粒子(如电子)在原子或分子中跃迁时,会释放出能量,产生光子。
若这些光子在与高能粒子碰撞时,使高能粒子再次跃迁,释放出相同频率、相位和方向的光子,就形成了激光。
2. 激光器的种类及工作原理(1)固体激光器:以固体作为增益介质的激光器。
如红宝石激光器、掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器等。
其工作原理是:将固体增益介质放入谐振腔中,通过泵浦源激发增益介质,产生受激辐射,形成激光。
(2)气体激光器:以气体作为增益介质的激光器。
如二氧化碳激光器、氩离子激光器等。
其工作原理是:将气体填充在谐振腔中,通过放电产生等离子体,激发增益介质,产生受激辐射,形成激光。
(3)半导体激光器:以半导体材料作为增益介质的激光器。
如光纤激光器、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等。
其工作原理是:将半导体材料制成光腔,通过注入电流激发增益介质,产生受激辐射,形成激光。
3. 激光在各领域的应用(1)工业加工:激光切割、焊接、打标、热处理等。
(2)医疗领域:激光手术、激光美容、激光治疗等。
(3)通信领域:光纤通信、激光雷达等。
(4)军事领域:激光制导、激光武器等。
4. 我国激光技术的发展现状和趋势我国激光技术发展迅速,已形成完整的产业链,具有以下特点:(1)激光器技术:在固体激光器、气体激光器、半导体激光器等方面取得了重要突破,部分产品已达到国际先进水平。
一、实验目的1. 熟悉激光的基本原理和应用。
2. 掌握激光器的基本结构和工作原理。
3. 学习使用激光器进行光学实验,观察激光的传播、干涉、衍射等现象。
4. 提高实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理1. 激光原理:激光是一种相干光,具有单色性好、方向性好、亮度高等特点。
激光的产生基于受激辐射原理,即当高能粒子(如电子)跃迁到高能级时,受到特定频率的光子激发,产生相同频率的光子,从而实现光的放大。
2. 激光器基本结构:激光器主要由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。
增益介质提供受激辐射的粒子,光学谐振腔形成驻波,放大受激辐射的光子,激励能源提供粒子跃迁所需的能量。
三、实验仪器与设备1. 实验仪器:激光器、光具座、分光计、干涉仪、衍射光栅、法布里-珀罗干涉仪等。
2. 实验设备:电源、计算机、数据采集卡等。
四、实验内容与步骤1. 激光器基本特性实验(1)观察激光束的传播:将激光器放置在光具座上,调整激光器使其发出的激光束垂直于光具座,观察激光束在空气中的传播情况,记录激光束的传播路径和形状。
(2)测量激光束的功率:使用激光功率计测量激光束的功率,记录数据。
2. 激光的干涉现象实验(1)双缝干涉实验:搭建双缝干涉实验装置,调整双缝间距和光源位置,观察干涉条纹,记录干涉条纹的形状和间距。
(2)白光干涉实验:将白光通过狭缝,形成单缝衍射图样,观察干涉条纹,记录干涉条纹的形状和间距。
3. 激光的衍射现象实验(1)单缝衍射实验:搭建单缝衍射实验装置,调整单缝宽度,观察衍射图样,记录衍射图样的形状和宽度。
(2)光栅衍射实验:搭建光栅衍射实验装置,调整光栅常数,观察衍射图样,记录衍射图样的形状和宽度。
4. 法布里-珀罗干涉仪实验(1)观察法布里-珀罗干涉仪的原理:搭建法布里-珀罗干涉仪实验装置,调整干涉仪,观察干涉条纹,记录干涉条纹的形状和间距。
(2)测量干涉仪的腔长:通过调整干涉仪的腔长,观察干涉条纹的变化,记录腔长与干涉条纹间距的关系。
《激光打标实验教学的探索》摘要:通过设计实验目标、实验内容,引导学生在学习激光打标原理和激光打标机结构组成和激光打标步骤的基础上,独立开展激光打标实验,形成和加强学生对激光打标机的操作能力和对激光打标原理的理解能力,以激光内雕、激光雕刻、激光打标及综合实训项目为例,介绍了如何开展激光加工实践教学,重点探讨了如何在所设课程中既能提高学生兴趣、学生自主设计能力,又能强化工程能力培养,增强学生工程意识[2],激光打标实验教学以激光打标机的操作为主,通过设计实验目标、实验内容,引导学生在学习激光打标原理和激光打标机结构组成和激光打标步骤的基础上,独立开展激光打标实验,形成和加强对激光打标机的操作能力和对激光打标原理的理解能力摘要:实践教学是高等教育的一个重要环节,它是使学生将所学的基础理论知识、专业技术知识与实际应用相结合的过程。
激光打标技术是一种在工件上留下永久性标记的打标方法。
本文总结了激光打标技术在高等院校及高职院校实践教学过程中的研究进展,提出了激光打标技术在本校实践教学中的应用方案。
通过设计实验目标、实验内容,引导学生在学习激光打标原理和激光打标机结构组成和激光打标步骤的基础上,独立开展激光打标实验,形成和加强学生对激光打标机的操作能力和对激光打标原理的理解能力。
关键词:激光打标本科实践教学应用方案激光打标是将需要加工的工件放在高功率密度的聚焦激光束下进行局部照射,使被加工表面材料发生气化或改变表面色泽的化学反应,从而在被工件表面留下永久性文字、图案、刻痕等标记的一种方法。
激光打标作为一种高能束加工方法,与化学腐蚀法、电加工、机械加工、丝网印刷等传统的标记方法相比,具有以下特点:首先,激光与工件之间的作用是光与物质相互作用的过程,没有机械加工中的切削力和切削热,热影响区小。
由于激光的能量密度高,可以对任何材料进行标记。
其次,激光打标的空间选择性和时间控制精度很高,可以获得高精度的精细刻画效果,可以达到毫米甚至微米级的加工精度,且加工方式灵活,可以满足工业化大批量生产的要求。
天津市考研物理学学科光学实验技巧光学是物理学中的重要分支,也是考研物理学学科中的一部分。
在考研物理学学科中,光学实验是非常重要的内容之一,而掌握一些实验技巧将有助于提高实验的准确性和可靠性。
本文将介绍一些天津市考研物理学学科光学实验技巧,帮助考生更好地应对考试。
一、实验室准备在进行光学实验前,首先需要做好一些实验室准备工作。
这包括检查实验设备和仪器的完好性、校准光学仪器的精确性,并准备好其他所需试剂或光源等。
确保实验室环境整洁并避免任何干扰光学实验的因素存在。
二、光学元件的正确使用在进行光学实验时,正确使用光学元件是非常重要的。
学生需要掌握各种光学元件的特性和使用方法。
例如,在进行光的反射实验时,使用平面镜时要确保光线垂直入射板面,避免光线的斜射引起误差。
在进行光的折射实验时,要注意入射角度和折射角度之间的关系,使用透明介质正确折射光线。
三、测量仪器的使用在光学实验中,测量仪器的使用也是关键。
仪器的准确性将直接影响实验的结果。
因此,学生需要熟悉各种测量仪器的使用方法,并注意实验中的误差来源。
例如,在测量光线经过透镜时的焦距时,要使用适当的远点法或近点法来消除主轴偏差和对焦误差。
在进行杨氏干涉实验时,要注意使用高精度的干涉计和测量仪器,以获得准确的干涉条纹。
四、实验数据的处理与分析在进行光学实验时,实验数据的处理和分析也是不可忽视的一部分。
学生需要掌握光学实验中常用的数据处理方法和分析技巧,如误差分析、线性拟合等。
通过合理处理实验数据,可以准确地获得实验结果,并利用分析方法来验证或论证理论公式。
五、注意实验安全在进行光学实验时,考生需要注意实验安全。
光学实验中涉及到使用光源、激光器等设备,需要注意对眼睛的保护,避免直接对准光源。
在使用化学试剂时,应遵循实验室安全操作规程,佩戴好实验室必须的防护设备,避免任何安全事故的发生。
总结:通过掌握一些物理学学科光学实验技巧,可以帮助天津市考研物理学学科的考生更好地应对光学实验,提高实验的准确性和可靠性。
第1篇一、实验目的1. 了解激光全息的基本原理和操作步骤。
2. 通过实验掌握激光全息的拍摄方法。
3. 观察并分析全息图像的再现效果。
二、实验原理激光全息技术是一种利用光的干涉和衍射原理,记录和再现物体光波波前信息的技术。
实验中,我们利用激光器发出的相干光,将其分为两束:一束照射到物体上,形成物光;另一束直接照射到全息干板上,形成参考光。
物光与参考光在物体表面发生干涉,形成干涉条纹,这些条纹记录在干板上。
当用激光照射干板上的干涉条纹时,就可以再现出物体的三维立体图像。
三、实验仪器与材料1. 激光器:用于产生相干光束。
2. 全息干板:用于记录干涉条纹。
3. 物体:用于产生物光。
4. 反射镜:用于改变光路。
5. 扩束镜:用于扩大激光束。
6. 分束器:用于将激光束分为物光和参考光。
7. 显影液、定影液:用于冲洗全息干板。
8. 暗房设备:用于冲洗干板。
四、实验步骤1. 准备实验器材,确保激光器、全息干板、物体、反射镜、扩束镜、分束器等设备正常工作。
2. 将激光器发出的激光束通过扩束镜,使其成为较宽的激光束。
3. 将分束器放置在激光束的路径上,使激光束分为物光和参考光。
4. 将物体放置在分束器与全息干板之间,使物光照射到物体上,形成物光束。
5. 将参考光束直接照射到全息干板上,形成参考光束。
6. 调整激光器、分束器、反射镜等设备,使物光和参考光在物体表面发生干涉。
7. 打开激光器,记录干涉条纹在干板上的形成过程。
8. 关闭激光器,取出干板。
9. 将干板放入显影液中,进行显影处理。
10. 将显影后的干板放入定影液中,进行定影处理。
11. 取出定影后的干板,观察全息图像的再现效果。
五、实验结果与分析1. 干板上的干涉条纹清晰可见,说明干涉现象发生。
2. 通过激光照射干板,可以观察到物体的三维立体图像,说明全息图像再现成功。
六、实验讨论1. 实验过程中,调整激光器、分束器、反射镜等设备时,要注意使物光和参考光在物体表面发生干涉,以保证干涉条纹的清晰度。
实验日期:2023年11月15日实验地点:物理实验室实验人员:张三、李四、王五一、实验目的1. 了解激光的基本原理和光学特性。
2. 掌握激光器的基本操作和调整方法。
3. 学习激光干涉和衍射现象的实验原理和测量方法。
4. 分析激光干涉和衍射实验数据,验证相关理论。
二、实验原理1. 激光原理:激光是一种具有高度相干性和单色性的光。
它由激光器产生,激光器通常由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。
2. 干涉现象:当两束或多束相干光相遇时,会发生干涉现象。
干涉现象可以分为相长干涉和相消干涉。
3. 衍射现象:当光波遇到障碍物或狭缝时,会发生衍射现象。
衍射现象可以分为单缝衍射和多缝衍射。
三、实验仪器1. 激光器:He-Ne激光器2. 分光计3. 干涉仪4. 衍射仪5. 光功率计6. 计算器四、实验步骤1. 激光器调整:将激光器安装在实验台上,调整激光器的输出功率和光束方向。
2. 干涉实验:- 将干涉仪安装在分光计上,调整分光计的角度。
- 将激光束分成两束,一束照射到分光计的反射镜上,另一束照射到干涉仪的参考镜上。
- 调整干涉仪的移动平台,观察干涉条纹的变化,记录下干涉条纹的间距和位置。
3. 衍射实验:- 将衍射仪安装在分光计上,调整分光计的角度。
- 将激光束照射到衍射仪的狭缝上,观察衍射条纹的变化,记录下衍射条纹的间距和位置。
4. 数据记录与分析:记录下实验数据,包括干涉条纹间距、衍射条纹间距、激光器输出功率等。
根据实验数据,分析激光干涉和衍射现象,验证相关理论。
五、实验结果与分析1. 干涉实验结果:通过调整干涉仪的移动平台,观察到干涉条纹的变化。
根据干涉条纹间距和位置,计算出干涉条纹的间距和相位差。
2. 衍射实验结果:通过调整分光计的角度,观察到衍射条纹的变化。
根据衍射条纹间距和位置,计算出衍射条纹的间距和衍射角度。
3. 数据分析:根据实验数据,分析激光干涉和衍射现象,验证相关理论。
例如,通过计算干涉条纹间距和相位差,验证干涉条纹的等间距规律;通过计算衍射条纹间距和衍射角度,验证衍射条纹的等间距规律。
实验四、激光打标实验随着激光应用技术的发展,激光已经成为规范的打标工具,它可以在塑料、硅片、金属、陶瓷等许多种材料上标识出标记。
用计算机控制激光打标系统,可以快速高质量地打出序列编号、徽标、商标、装饰设计图案等。
激光打标技术具有一系列优异特点:激光打标不直接接触工件表面,无烟,无沾污,无其它损伤,且可形成永久性标记;容易与计算机连接,可以实现快速控制和精确定位,实时改变设计方案,并能方便地在工件上标记出各种复杂图形;利用激光与材料之间相互作用的物理和化学机理,可以实现刻蚀、凸雕、变色和涂层去除等功能;选择不同的激光波长和填料,可以获得各种复杂的彩色标记;对于粘附困难且不适于油墨打标的塑料、金属材料等,激光打标均可以解决;激光光束可以聚焦到微米量级,激光能量可以精确控制,故可以实现微型打标技术(点标直径几十微米,深度为几微米量级),这是油墨打标方法和其它方法都难以实现的。
一、 实验目的:1、了解激光在工业中的应用—激光打标2、掌握激光打标机的工作原理3、学会用激光打标机制作简单的图形二、 实验原理当强激光入射到材料表面,材料表面对应于光斑大小和吸收长度的区域吸收激光能量,温度迅速升高,形成一局部热源,这一热源按照热传导规律在物体表面和材料内部进行能量传递。
温度分布将取决于材料表面吸收的光功率,物体的热扩散系数和热容量。
如果材料表面和光束是相对运动的,打标结果还与光斑大小及光斑相对于材料表面的运动速度u 有关。
a P k p C 设材料表面的几何尺寸远大于光斑尺寸,可以认为是半无界空间情况,材料中的温度分布与吸收的光功率密度Q 之间的关系有热扩散方程决定:p C Q T k t T =∇−∂∂2 (1) 设坐标面XOY 与材料表面重合,激光束沿Z 轴投射到材料表面的坐标原点处,激光光斑以速度沿0=Z u X 方向运动。
若高斯光束的束腰半径为ω,则运动光斑的功率密度分布为:22224)(exp 2ωπωY ut X P Q a+−−= (2 ) 为求解方程(1),采用Green 函数叠加法,设温度场的坐标为,源的坐标,表面热源的Green 函数为:),,,(t Z Y X ),,,(''''t Z Y X 23'1'2)]([4})](4[exp{),,,(t t k t t k r t Z Y X G −−−=−π (3) 其中,,材料的温度分布一般为:2'2'2'2)()()(Z Z Y Y X X r −+−+−=''''''),,,,,',','(),',','(1dt dZ dY dX t Z Y X t Z Y X G t Z Y X Q C T t p ∫∫∫∫∞−∞−∞−= (4)表面源,材料中的温度分布为:0'=Z 220222222223)4(exp ),,,(ωβββωββπ+−+++−−=∫∞d Z Y k u ut X K P t Z Y X T a (5) 式中21')(2t t −=β。
在式(5)中令ut X =,得到运动光斑中心的温度为: 220222223)4(exp ),0,0,(ωββωββπ++−=∫∞d k u K P t ut T a(6) 上式给出了光斑速度为u 时,材料温度分布随时间t 的变化关系,它需要数值方法才能求解。
图4.1示出了归一化表面温度分布与x 方向的归一化距离ω/)(ut X −的关系曲线。
注意到当光斑静止时(),温度分布是沿0=u X 方向对称的,而当光斑运动(0≠u )时,温度分布沿X 方向变得不对称了。
温度的最高点不再位于0=X 处,而是在ut X =处,随着运动速度的增加,最高温度有明显下降,如图2所示。
u图4.1 归一化表面温度分布曲线 图4.2 归一化功率值(虚线),归一 化温度与运动速度的关系图4.2中虚线表示从不同运动速度达到静止)0(=u 时的最高温度所需的归一化功率值。
从图中看出,在时,归一化温度为1.0,所需吸收的归一化功率为1.3;当0=u 102/=K u ω时,若要归一化温度仍为1.0,所需吸收的归一化功率为5.46,所以当光斑运动时,必须考虑由于冷却所带来的温度下降。
在实际情况下,只有适当的增加激光功率[2],才能保证目标点达到预期的温度。
三、 实验内容1、利用机器内已生成的程序“SERIAL ”在硅片上进行编号的打标实验。
2、利用已生成的程序对不同材质的两种样品(如纸张和金属片)选择不同的实验条件(如更改电流值或光束移动速度)进行效果最佳的打标实验。
3、自行编排一行汉字或一个图形的打标程序,并通过反复实验选择出最佳的工作参数。
四、 操作步骤1、开机前首先打开外部冷却水开关。
2、闭合总电源开关后,将机器前面板上的开关“POWER”顺时针旋转900,按下“SYSTEM ON”时整个系统已带电。
再按下计算计开关“1、0”键,则进入控制状态。
3、计算机启动后,即处于“SELECT PROGRAM”主菜单下。
此时,若按“F”键则进入“FORMPROGRAM”子菜单;再按“F”键则将调出全部生成程序名单,用“↑↓”键选中所用文件名,按回车键后该文件在屏幕上显示出来。
然后,根据需要对语句进行编辑(参见附录)。
编辑后按“F1”键回到“FORMPROGRAM”子菜单,再按下“L”键将其负载到激光器机头上去。
4、完成以上控制部分的操作后方可打开激光器电源,将控制激光器开关的钥匙顺时针旋转900后,再按下绿色的“POWER”键,此时泵灯已通电,待电流达到预定值时将光阑的“OPEN”键按下,至此,整个系统已处于待工作状态。
5、按下控制激光器机头开关的“START”键,则将按程序进行刻蚀;刻蚀过程中若发现错误,则按下“STOP”键将中途停止执行该程序;若发现异常现象则按下红色的紧急停止按纽,对机器进行保护性断电处理,并及时通知有关人员进行检修。
6、按程序完成刻蚀任务后,首先再按一下激光器的绿色的“POWER”键、并将钥匙逆时针旋转900;然后,返回主菜单时关掉计算机;一定要冷却十分钟后再按下“SYSTEM OFF”键。
最后,关掉总电源和外部冷却水;检查门、窗、水、电等安全后方可离开实验室。
五、思考题1、对不同材质,依据何原理控制激光器工作电流?请举两个实例来说明具体方法。
2、本机所采用的是声光调制方式,为何选择调制频率f=3000Hz为最佳?参考文献[1] 强激光束对运动物体的加热,《红外与激光工程》,1999,第28卷第一期,漆海滨等[2] 激光对半导体材料热作用的理论计算,《光电子.激光》,第九卷第4期,1998,沈中华等六、附录:附录1、有关LBY 600型Laser Marking的一些参数:波长1064nm;电流范围0≤I≤23.0A(一般不超过22.0A);重复频率1kHz≤F≤50kHz;焦点处光斑直径≈0.1 mm;特征数值(输出镜前测量值):如F=1kHz: 脉冲能量W=10mJ 峰值P=60kW如F=10kHz: 脉冲能量W=4mJ 峰值P=17kW附录2、简明操作手册1、键盘使用方法在同一菜单下操作时,只要键入某一项前的第一个字母就可以完成本语句所规定的操作;F1键将完成返回上一级操作环境的任务,最终回到主菜单。
其他键与常规用法相同,详情可参考本机说明书。
2、编程规则摘要(1)进入编程环境:在主菜单下,按F键进入FORMPROGRAM,在此可以读出一个程序文件,然后按E键来进行修改;也可以在主菜单下直接按E键进行新程序的编辑。
修改或编辑后按两次F9键,即可察看其效果,它的显示速度和激光器工作速度是相同的。
也可按“CTRL+F1”键作定格察看上述效果,但是,此时切记不可重启或停机!屏幕的显示精度不高,如遇很精细的图形可能不便于上述观察,只能进行实际操作的对比。
编辑后可按F1键返回到主菜单,按S键存盘;然后按L键将其装入激光器机头,通过控制激光器开关“START”来完成刻蚀过程。
(2)几个基本编程命令:Z——行式打标;K——环式打标;MD——在圆柱表面打标;(在一个程序中,他们可以同时出现,以表示不同的工作区域)IN——设置线单位;(关于单位问题,尤其是线单位,原说明书不准确,而且由于工作面位置的微小变化,也可以引起一些误差。
所以,在确定好工作面后可再进行实际测量为宜)BI——在移动工件上操作;BP——在DEBUGGER中起作用的断点;Nx,y——确立原点(0.1mm);Px,y——确立当前原点(0.1mm);NNx,y——确立原点(20μm);PPx,y——确立当前原点(20μm);Hh——字符大小,仅指高度(0.1mm);Hoh——同上(0.01mm);Aa——字符间距(0.1mm);Bb——字符宽度(1%—500%);CSn——倾斜角度(1度);CSHn——同上(0.1度);#n——选择字体;#Fn——同上(从软键盘);/——打制一些现成字符,后面是文本和字符;(如/abc ;/123;)>s——描述刻蚀方向;(s = 0 向右x轴;s = 1 向上;s = 2 向左;s = 3 向下;)T^w ——更精确地描述刻蚀角度(0.1度);(以上面的s方向顺时针转w 度)LSa——灯电流;Qf——脉冲频率;Sn ——镜像(y轴);(0—正常;1—镜像;)Ll ——由Px,y定义边界,长为l的域,靠左打;Ml ——l域中,居中打;Rl ——l域中,靠右打;(在以上说明中,如果l >文本串宽度,无影响;如果l <文本宽度,文本被压缩。
)*_ ——星号加空格表示注释掉该语句;'comment'——注释;Xw——重复刻蚀w次;SAt——光束打开t时间长度(01ms);SO——光束打开;SC——光束关闭;(Wobble参数,激光束振颤范围,即光束宽度,以及由此牵扯到的刻蚀速度)程序分支:IF THEN ELSE IENDIF THEN ELS IN循环:FOR TO STEP DO FENDFO TO ST DO FE程序中可用的变量:DRn例如:FOR DR1 =0 TO30 STEP3 DOFEND注意程序中的空格!3.几个实例:在本部分中给出几个非常有用的例子,其中包含了许多前面未曾提到的命令。
A.画双缝:Z >0 T^0 #9G0 200 Q3000 LS135 X1N0 0 H50P20 0FOR DR1 =1 TO10 STEP2 DOP=DR1 0 GE0 100FENDN100 0P20 0FOR DR1 =1 TO8 STEP2 DOP=DR1 0 GE0 100FEND其中画线指令 Gex y使用两个循环是为了集中光束能量,对一个部分连续集中刻蚀,在他未冷却时一次性完成。