什麼是雷射加工？2分鐘搞懂種類、優缺點與用途

回上一頁

教學指南

2022/03/03 什麼是雷射加工？2分鐘搞懂種類、優缺點與用途

雖然雷射加工技術已不算什麼新科技了，但你了解雷射加工嗎？我們可以怎麼運用雷射加工？哪種雷射加工才符合你的需求？雷射加工遍佈我們的日用品、工業、醫療等，雷射加工應用的領域絕對比你想像中還要廣！

what-is-laser-technology-definition-types-uses

什麼是雷射加工技術？
雷射取自Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(光線在受激輻射的過程中被放大，也就是光子的數量增加)的首字母，利用共振器把光(電磁波)增幅後，產出的人工光線就是雷射。雷射加工被譽為「最迅速的刀具、最準確的尺子、最亮的光」，有別於普通光束包含7種或以上的顏色，雷射束的光線顏色單一，具相同的光波頻率和波長，擁有良好的指向性和集中性，並能維持固定波長，常用於尖端的加工操作上。

因為雷射有獨特又無法被取代的光學特性，所以成為各種科學研究的重要工具，例如物理、生物、化學、醫學、天文學等；隨著科技的進步，雷射也迅速應用在各種工業、通訊、醫療、軍事、娛樂等用途上。

雷射的五大類別、優缺點與應用
1. 氣體雷射
當電流通過氣體產生光，就形成氣體雷射。氣體介質的種類繁多，常見的氣體雷射有二氧化碳(CO2)雷射、氦氖雷射、氬氣雷射等，當中的CO2雷射最廣為人知，主要用在雷射雕刻、雷射切割和雷射焊接上。

(影片來源︰YouTube)

優點︰
- 適用於精密測量，例如掃描器、條碼掃描。
- 冷卻系統佳，非常適用於雷射切割、焊接等。

缺點︰
- 氣體密度低，比較難做到瞬間的脈衝功率，因此不適用於金屬雕刻。
- 因為氣體需要以玻璃管封裝，所以體積較大。

應用︰
眼科手術、全像攝影、光譜學、條碼掃描、空氣污染測量、材料加工、雷射手術……等。

(圖片來源︰Google)

2. 固體雷射
固體雷射以固體作為活性介質，使用玻璃或晶體，摻入提供能量狀態的離子。固體雷射可利用光譜進行頻率或波長的調整，這種光譜具靈活性之外，也能表現出不同的特性，包括非常高的輸出功率、光束品質極佳的低功率、出色的功率穩定性等。

優點︰
- 固體密度較高，容易獲得瞬間的脈衝功率，常用在金屬雕刻上。
- 固體雷射輸出的波長可以用光纖來傳輸，應用方便。
- 堅固耐用，維護也方便。
- 可配合Q開關、倍頻、鎖模等技術，改變輸出參數，拓展多種用途。

缺點︰
- 固體雷射具有大功率的關係，冷卻不易，有可能影響雷射加工的品質。

應用︰
- 各種醫療用途，包括刺青、除毛、皮膚管理、組織消融、腎結石清除等。
- 金屬雕刻、切割、焊接、鑽孔……等。

(圖片來源︰Google)

3. 光纖雷射
光纖雷射是一種特殊的固體雷射，它的雷射束比其他類型的雷射都更直線、更小，因此它發射的雷射更為精確。光纖雷射具高輸出功率，在脈衝或連續模式下會產生高品質的光束，並且可以在大部分的光譜區域上運作，因此主導了高功率連續波材料的加工市場。

(影片來源︰YouTube)

優點︰
- 機器體積小，佔地面積也相對較小。
- 冷卻系統佳，提高雷射加工的品質。
- 維護費低。

缺點︰
- 成本高。
- 光纖材料容易折斷。
- 光纖纖芯很小，單脈衝能量相對的也很小。

應用︰
光纖通信、雷射手術、雷射雷達和測距、材料加工(雷射清潔、紋理加工、切割、焊接、雕刻)、導能武器……等。

(圖片來源︰Google)

4. 液體雷射(染料雷射)
液體雷射以有機染料作為雷射的輻射物質，這些染料會溶解在溶劑中，因此也稱為染料雷射。通過利用不同的染料分子，可以調整雷射的波長，因此，液體雷射常用於各種光譜學的應用上。

優點︰
- 操作雷射時，可控制波長。

缺點︰
- 染料或溶劑通常具毒性，須要特別注意安全。
- 操作系統較為複雜。

應用︰
天文學、醫學雷射、光譜學、化學元素(同位素)分離。

(圖片來源︰Google)

5. 半導體雷射(雷射二極管)
半導體雷射雖然是固體，但發光方式與上述的雷射都不一樣，以二極體的方式操作為主。由於半導體與空氣之間有較大的折射率差異，因此半導體晶體表面擁有足夠的反射率來充當自己的共振腔鏡面，可以把輸出的雷射光放大。

(影片來源︰YouTube)

優點︰
- 體積小、重量輕、結構簡單。
- 價格低廉。
- 能量轉換率高，可直接由輸入的電源調整雷射光的輸出頻率。

缺點︰
- 體積小，散熱不易，很容易受溫度的影響。
- 雷射光束的發散角大，因此雷射光束的品質較差。

應用︰
CD/ DVD光盤機、雷射列印機、光纖通信系統、條碼閱讀器、雷射指示器、雷射掃描器……等。

Semiconductor_Lasers_(Laser_Diodes)_application

(圖片來源)

雷射加工的安全級別
根據雷射光束所發射的能量和類別，可分成以下4種安全級別︰
1. 功率最低雷射——因功率低，所以皮膚和眼睛都不會受到危害。
2. 低危險性雷射——對光線敏感的人會感到眼睛不舒服，所以要標示強光的危險性。
3. 中度危險性雷射——會對視網膜造成傷害，但不會傷害到皮膚。
4. 高功率雷射——因功率最高，屬於最危險的雷射，會嚴重傷害皮膚和眼睛，更有引發火災的危險。

📌最新、最炫的數位製造資訊，帶你走進數位製造及科技資訊的未來，立即給DIMAN按讚吧！
FB、IG
✌️掌握你最新的科技資訊
https://diman.tw/

資料來源1
資料來源2
資料來源3

回到最上面

教學指南

2022/03/03 什麼是雷射加工？2分鐘搞懂種類、優缺點與用途

相關文章