Historia lasera — od laboratoriów po warsztaty

Od emisji wymuszonej do masera

LASER to skrót od Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, czyli wzmocnienie światła przez wymuszoną emisję promieniowania. Emisja wymuszona jest zasadą naukową leżącą u podstaw działania lasera. Teoretyczne prace Alberta Einsteina odegrały rolę w tej historii.

Zanim powstał laser, Charles Townes, James P. Gordon i Herbert Zeiger opracowali maser w latach 1950. Maser wzmacnia mikrofale, a zatem nie wytwarza wiązki światła pierwszego lasera. Ten etap pokazuje jednak, że wzmocnienie oparte na emisji wymuszonej można zrealizować w urządzeniu. Przejście do częstotliwości optycznych było wówczas nadal przedmiotem badań.

16 maja 1960: pierwszy laser rubinowy

Pierwsze działanie lasera miało miejsce 16 maja 1960 w Malibu w Stanach Zjednoczonych. Theodore H. Maiman, inżynier i fizyk z Hughes Research Laboratories, użył rubinu i lampy błyskowej, aby uzyskać emisję laserową. Było to urządzenie eksperymentalne, a nie maszyna warsztatowa.

Późniejsze badania i patenty obejmowały różne lasery, wykorzystujące między innymi gazy, włókna i półprzewodniki. Historia nie prowadzi więc do jednego rodzaju lasera, lecz do kilku rodzin źródeł.

Od źródeł laserowych do procesów przemysłowych

Przejścia z laboratorium do warsztatu nie można sprowadzić do jednej daty ani jednej maszyny. Opiera się ono na integracji źródła laserowego, układu optycznego, mechanizmu ruchu i sterowania w systemie dostosowanym do wymaganego działania.

W przypadku rozwiązania NWS LASER istotne jest powiązanie tych możliwości z konkretną potrzebą: cięciem części, grawerowaniem powierzchni lub nanoszeniem informacji. Materiał, oczekiwana jakość i ograniczenia stanowiska wyznaczają następnie kierunek prób i kwalifikacji procesu.

Cięcie, grawerowanie i znakowanie: różne cele

Cięcie, grawerowanie i znakowanie w warsztacie służą różnym celom: rozdzieleniu części, obróbce jej powierzchni lub naniesieniu na niej informacji. Projekt personalizacji i projekt identyfikowalności nie są zatem weryfikowane według tych samych kryteriów.

Różnorodność laserów nie oznacza, że wszystkie materiały są zgodne ze wszystkimi maszynami. Aby ocenić zastosowanie, należy znać skład materiału, ewentualne powłoki i kartę charakterystyki, jeśli jest dostępna. Próby na reprezentatywnych próbkach pozwalają ocenić oczekiwany rezultat przy użyciu planowanego źródła i procesu, bez obiecywania z góry określonego wyglądu ani wydajności.

Wdrożenie w warsztacie obejmuje również zapobieganie zagrożeniom

Rozwój zastosowań nie eliminuje zagrożeń. Ręczne urządzenia laserowe do spawania, usuwania powłok i cięcia stwarzają zagrożenia optyczne, a także zagrożenia związane z niebezpiecznymi dymami, gazami i cząstkami oraz ryzykiem zapłonu i oparzeń. Ich charakter zależy między innymi od zastosowania oraz obrabianego materiału i jego powłok.

W przypadku tych urządzeń ręcznych należy w pierwszej kolejności ograniczać ryzyko już na etapie projektowania, zapewnić obudowanie emisji optycznych, odciąganie zanieczyszczeń i szkolenie personelu. Wyników badań dotyczących usuwania powłok nie można traktować jako uniwersalnych wartości dla każdej maszyny do grawerowania. Środki zapobiegawcze należy opracować dla rzeczywistego stanowiska, w oparciu o dokumentację urządzenia i odpowiednie kompetencje.

Źródła i dokumentacja

• DPMA — Laser: początki i pierwszy laser rubinowy
• INRS — Zagrożenia związane z ręcznymi urządzeniami laserowymi do spawania, usuwania powłok i cięcia