{"id":34537,"date":"2019-07-22T11:35:37","date_gmt":"2019-07-22T09:35:37","guid":{"rendered":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/?p=34537"},"modified":"2022-08-22T08:14:20","modified_gmt":"2022-08-22T06:14:20","slug":"principe-fonctionnement-lasers","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.makerslide-machines.xyz\/old\/2019\/07\/22\/principe-fonctionnement-lasers\/","title":{"rendered":"Le principe de fonctionnement des lasers"},"content":{"rendered":"

[:fr][et_pb_section bb_built=\u00a0\u00bb1″][et_pb_row][et_pb_column type=\u00a0\u00bb4_4″][et_pb_post_title _builder_version=\u00a0\u00bb3.4.1″ comments=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb featured_image=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb \/][et_pb_text _builder_version=\u00a0\u00bb3.4.1″]<\/p>\n

I ) Principe<\/span><\/span><\/strong><\/p>\n

Le laser produit une lumi\u00e8re presque monochromatique<\/strong><\/span>, c’est \u00e0 dire que le rayonnement \u00e9lectromagn\u00e9tique est pratiquement d’une seule longueur d’onde.<\/p>\n

a ) Rappel sur ce qu’est la lumi\u00e8re, les ondes \u00e9lectromagn\u00e9tiques :<\/span><\/strong><\/p>\n

Si vous ne savez pas que la lumi\u00e8re est une onde \u00e9lectromagn\u00e9tique et que les couleurs sont des constructions de notre cerveau, je vous conseille de regarder la vid\u00e9o de la chaine youtube \u00ab\u00a0sciences \u00e9tonnantes<\/a><\/span><\/span>\u00a0\u00bb qui traite de ce sujet.
\nEgalement la vid\u00e9o de la chaine Youtube\u00a0 Outside the Box https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=kzNJ4UjXdOA&t=18s<\/a><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Le rayon laser en plus d’etre monochrome est coh\u00e9rent
\n<\/span><\/strong>C’est \u00e0 dire que<\/span> toutes les ondes du rayonnment sont en phase.<\/span><\/span><\/p>\n

Le faiseaux laser en plus d’etre monochrome et coh\u00e9rent est \u00e9galement concentr\u00e9, ce\u00a0 qui permet de d\u00e9gager une importante \u00e9nergie au point de concentration.<\/span>
\n<\/span><\/strong><\/p>\n

 <\/p>\n

b1 ) L’\u00e9mission spontan\u00e9e<\/strong> est celle que vous connaissez tous , c’est ce qui se passe avec une lampe d’\u00e9clairage, des \u00e9lectrons descendent d’un niveau d’\u00e9nergie en cr\u00e9ant des photons.<\/p>\n

b2 ) L’\u00e9mission stimul\u00e9e<\/span><\/span>
\n<\/strong><\/p>\n

Le principe de l\u2019\u00e9mission stimul\u00e9e<\/a> (ou \u00e9mission induite) est d\u00e9crit d\u00e8s 1916 par Albert Einstein<\/strong>.
\nLes applications industrielles du Laser d\u00e9marrent en 1965 ( la premi\u00e8re application consiste \u00e0 percer un trou de 4,7mm de diam\u00e8tre avec 2mm de profondeur dans du diamant, temps de d\u00e9coupe de 15min au lieu de 24h auparavant )<\/p>\n

Un \u00e9lectron excit\u00e9<\/span><\/strong> est \u00ab\u00a0bouscul\u00e9<\/strong>\u00a0\u00bb par un photon<\/span> , il va alors lib\u00e9rer un deuxi\u00e8me photon<\/span>, puis redescendre dans l’\u00e9tat d’\u00e9nergie inf\u00e9rieur , les deux photons seront exactement identiques , on parle donc \u00ab\u00a0d’\u00e9tat identique<\/span>\u00a0\u00bb<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

 <\/p>\n

Le but ensuite va \u00eatre d’amplifier l’\u00e9mission stimul\u00e9e.<\/p>\n

R\u00e9sum\u00e9 en vid\u00e9o expliqu\u00e9 par la chaine youtube K\u00e9zako<\/strong><\/a><\/span><\/span>
\n\"\"<\/p>\n

Pour obtenir un effet d’amplification des photons, le miroir de sortie d’un laser est semi-r\u00e9fl\u00e9chissant, une partie des photons va \u00eatre r\u00e9inject\u00e9s dans le mat\u00e9riaux actif.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Et on obtient un processus comparable un peu \u00e0 l’effet Larsen<\/a>, qui se produit lorsqu’un amplificateur audio voit sa sortie (le haut-parleur) envoyer du son sur l’entr\u00e9e (le micro).
\nLe moindre bruit capt\u00e9 par le micro est amplifi\u00e9, \u00e9mis par le haut-parleur, capt\u00e9 par le micro, r\u00e9-amplifi\u00e9 jusqu’\u00e0 la saturation du syst\u00e8me. Dans un laser, cette \u00e9nergie maximale est limit\u00e9e par la puissance de la source de pompage, et par le nombre d’atomes qui peuvent \u00eatre simultan\u00e9ment excit\u00e9s.
\nLe principe de pompage a \u00e9t\u00e9 d\u00e9couvert par le savant Fran\u00e7ais Alfred Kastler<\/strong> qui a re\u00e7u pour sa d\u00e9couverte le prix Nobel de physique en 1966.<\/p>\n

R\u00e9sum\u00e9 en vid\u00e9o par la chaine Youtube Thomas Schwenke<\/strong><\/span><\/span><\/a>
\nou la chaine Youtube Exp\u00e9riment Boy<\/strong><\/a><\/span><\/span><\/p>\n

II ) Les types de Laser<\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

A ) Classification par milieu actif<\/strong><\/span><\/p>\n

Le milieux actif du laser peut \u00eatre :<\/span>
\n– solide<\/strong> ( laser YAG, rubis, a semi-conducteur )
\n– liquide<\/strong> ( colorants organiques dilu\u00e9s dans des solvants \u00e0 base d’alcool )
\n– gazeux<\/strong> ( laser h\u00e9lium n\u00e9on, laser CO2 )\u00a0 pour les laser gazeux la source de pompage est \u00e9lectrique.<\/p>\n

C’est le milieux actif qui d\u00e9termine la longueur d’onde, donc la couleur si on est dans le spectre visible.<\/p>\n

Il y a \u00e9norm\u00e9ment de type de laser, nous aborderont par la suite que les lasers les plus connus utilis\u00e9s dans vos appareils et la plupart des machines de d\u00e9coupe et gravure.<\/p>\n

B ) Classification par type d’\u00e9mission<\/span><\/span>
\n<\/strong><\/p>\n

Le rayonnement laser peut \u00eatre \u00e9mis sous forme d\u2019impulsion<\/strong> ou de fa\u00e7on continue<\/strong>.<\/p>\n

Dans le cas d’\u00e9mission par impulsion, la dur\u00e9e des impulsions varie de quelques femtosecondes (10-15s)\u00e0 quelques dizaines de millisecondes.<\/p>\n

On dit qu\u2019un laser \u00e9met de fa\u00e7on continue si la dur\u00e9e d\u2019\u00e9mission d\u00e9passe 0,25 seconde, ce qui correspond au temps du r\u00e9flexe de
\nfermeture de la paupi\u00e8re (r\u00e9flexe palp\u00e9bral).<\/p>\n

[\/et_pb_text][et_pb_tabs _builder_version=\u00a0\u00bb3.4.1″][et_pb_tab _builder_version=\u00a0\u00bb3.4.1″ title=\u00a0\u00bbDiode Laser\u00a0\u00bb use_background_color_gradient=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb background_color_gradient_start=\u00a0\u00bb#2b87da\u00a0\u00bb background_color_gradient_end=\u00a0\u00bb#29c4a9″ background_color_gradient_type=\u00a0\u00bblinear\u00a0\u00bb background_color_gradient_direction=\u00a0\u00bb180deg\u00a0\u00bb background_color_gradient_direction_radial=\u00a0\u00bbcenter\u00a0\u00bb background_color_gradient_start_position=\u00a0\u00bb0%\u00a0\u00bb background_color_gradient_end_position=\u00a0\u00bb100%\u00a0\u00bb background_color_gradient_overlays_image=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb parallax=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb parallax_method=\u00a0\u00bbon\u00a0\u00bb background_size=\u00a0\u00bbcover\u00a0\u00bb background_position=\u00a0\u00bbcenter\u00a0\u00bb background_repeat=\u00a0\u00bbno-repeat\u00a0\u00bb background_blend=\u00a0\u00bbnormal\u00a0\u00bb allow_player_pause=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb background_video_pause_outside_viewport=\u00a0\u00bbon\u00a0\u00bb tab_text_shadow_style=\u00a0\u00bbnone\u00a0\u00bb body_text_shadow_style=\u00a0\u00bbnone\u00a0\u00bb tab_text_shadow_horizontal_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb tab_text_shadow_vertical_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb tab_text_shadow_blur_strength=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb body_text_shadow_horizontal_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb body_text_shadow_vertical_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb body_text_shadow_blur_strength=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb]<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Une diode laser s\u2019alimente un peu comme une LED.
\nElle est donc \u00e9videmment polaris\u00e9e et le courant qui circule dans la diode doit donc \u00eatre maitris\u00e9 avec plus de pr\u00e9cision qu\u2019une simple diode \u00e9lectroluminescente.
\nUne br\u00e8ve pointe de courant ou une d\u00e9charge \u00e9lectrique suffisent \u00e0 endommager irr\u00e9m\u00e9diablement une diode laser.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Source du dessin : http:\/\/www.journaldulaser.com\/diode-laser-principe-fonctionnement\/<\/a><\/span><\/span><\/p>\n

C\u2019est l\u2019utilisation d\u2019une lentille qui d\u00e9terminera l\u2019apparence et l\u2019aspect de votre faisceau laser.
\nUne diode laser sans lentille \u00e9met un faisceau sur une large ouverture (20 \u00e0 60\u00b0 d\u2019angle).
\n
\nAttention :<\/span><\/span> m\u00eame sans lentille, une diode laser est dangereuse pour les yeux car l\u2019image qui se forme sur la r\u00e9tine est tr\u00e8s concentr\u00e9e.<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Il y a beaucoup de diodes Laser de technologie diff\u00e9rentes avec des longueurs d’onde diff\u00e9rentes, nous allons voir ci-dessous seulement 2 types pouvant \u00eatre utilis\u00e9s dans les machines CNC et d\u00e9coupeuses laser<\/p>\n

Diode laser de positionnement et r\u00e9glage de 650nm<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Ces diodes de tr\u00e8s faible puissance et bon march\u00e9, peuvent s’alimenter en 5V
\nDans une d\u00e9coupeuse Laser CO2 on peut trouver ce type de diode laser pour r\u00e9gler la position des miroirs.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Les puissances sont suffisantes pour graver, par contre pour d\u00e9couper on est limit\u00e9 \u00e0 du balsa de tr\u00e8s faible \u00e9paisseur.
\nOn ne trouve pas sur le march\u00e9 de diode laser sup\u00e9rieure \u00e0 17W.
\nLes syst\u00e8mes de diode laser entre 10 et 15W coutent entre 250 et 300 Euro sur les sites Chinois
\nUn tube laser C02 de 40W plus alimentation permettant la d\u00e9coupe coute environ 150 Euro sur les sites Chinois
\nCes diodes Laser sont donc adapt\u00e9s pour la gravure.
\nMais pour la d\u00e9coupe il est pr\u00e9f\u00e9rable de passer au Laser\u00a0 C02 pour des raisons d’efficacit\u00e9s et aussi des raisons \u00e9conomiques.<\/p>\n

 <\/p>\n

[\/et_pb_tab][et_pb_tab _builder_version=\u00a0\u00bb3.4.1″ title=\u00a0\u00bbLaser CO2″ use_background_color_gradient=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb background_color_gradient_start=\u00a0\u00bb#2b87da\u00a0\u00bb background_color_gradient_end=\u00a0\u00bb#29c4a9″ background_color_gradient_type=\u00a0\u00bblinear\u00a0\u00bb background_color_gradient_direction=\u00a0\u00bb180deg\u00a0\u00bb background_color_gradient_direction_radial=\u00a0\u00bbcenter\u00a0\u00bb background_color_gradient_start_position=\u00a0\u00bb0%\u00a0\u00bb background_color_gradient_end_position=\u00a0\u00bb100%\u00a0\u00bb background_color_gradient_overlays_image=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb parallax=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb parallax_method=\u00a0\u00bbon\u00a0\u00bb background_size=\u00a0\u00bbcover\u00a0\u00bb background_position=\u00a0\u00bbcenter\u00a0\u00bb background_repeat=\u00a0\u00bbno-repeat\u00a0\u00bb background_blend=\u00a0\u00bbnormal\u00a0\u00bb allow_player_pause=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb background_video_pause_outside_viewport=\u00a0\u00bbon\u00a0\u00bb tab_text_shadow_style=\u00a0\u00bbnone\u00a0\u00bb body_text_shadow_style=\u00a0\u00bbnone\u00a0\u00bb tab_text_shadow_horizontal_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb tab_text_shadow_vertical_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb tab_text_shadow_blur_strength=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb body_text_shadow_horizontal_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb body_text_shadow_vertical_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb body_text_shadow_blur_strength=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb]<\/p>\n

1 ) Pr\u00e9sentation<\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

Le laser au dioxyde de carbone<\/b> (laser au CO2<\/sub>) est un des plus anciens lasers \u00e0 gaz d\u00e9velopp\u00e9 par Kumar Patel dans les laboratoires Bell en 1964, il est encore tr\u00e8s utilis\u00e9 aujourd’hui notamment dans la d\u00e9coupe industrielle et le m\u00e9dical.<\/p>\n

Les lasers C02 en mode continu ont une grande puissance et sont ais\u00e9ment disponibles.
\nIls sont \u00e9galement tr\u00e8s efficaces\u00a0; le rapport entre la puissance de pompage (puissance d’excitation) et la puissance de sortie atteint 20\u00a0%.\u00a0 ( source wikip\u00e9dia )<\/p>\n

2 ) M\u00e9lange gazeux<\/span><\/span><\/strong><\/p>\n

Le milieu de ce type de laser n’est pas seulement du dioxyde de carbone mais il est aussi compos\u00e9 d’azote et d’h\u00e9lium.
\nChacun de ces composants jouant un r\u00f4le important dans le fonctionnement du laser.
\nParadoxalement le C02 n’est pas majoritaire dans le m\u00e9lange gazeux.
\n10 \u00e0 20% pour le C02
\n10 \u00e0 20% pour le diazote N2
\nLe reste pour l\u00a0\u00bbh\u00e9lium He c’est \u00e0 dire 60 \u00e0 80%
\nLa composition peut varier selon la puissance des tubes, une composition typique sera par exemple
\n77% He (Helium) 13.5% N2 (Diazote) et 9.5% CO2 (Dioxide de carbone)<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Nous allons nous int\u00e9resser aux Lasers avec Tubes C02 scell\u00e9s ( sealed tube ) c’est a dire que le gaz reste dans un tube \u00e9tanche, il ne circule pas. Cela correspond a des tubes de puissance allant de 40W \u00e0 180W environ.<\/span><\/p>\n

Pour des lasers industriels de beaucoup plus fortes puissances comme les lasers \u00e0 flux traverse ou \u00e0 flux axial rapide, le m\u00e9lange gazeux circule dans le tube grace \u00e0 des pompes et la composition du m\u00e9lange peut varier selon le travail devant etre effectuer.
\nCes syst\u00e8me lasers peuvent aller jusqu’a des puissances de 1.5kw 2kw et peuvent etre utilis\u00e9 pour la decoupe mais aussi le soudage.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

3 ) Longueur d’onde<\/span><\/span>
\n<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

La longueur d’onde du Laser CO2 est de 10600 nm<\/strong><\/span> ou 10,6 micro m\u00e8tre
\n<\/strong>Donc une longueur d’onde en infrarouge \u00e9loign\u00e9e, le plastique polycarbonate bloque les infrarouges, il sera donc n\u00e9cessaire de s’\u00e9quiper en lunettes polycarbonate pr\u00e9vu pour les laser C02 lors des phases de r\u00e9glage et maintenance de la machine.<\/span><\/span><\/p>\n

[\/et_pb_tab][et_pb_tab _builder_version=\u00a0\u00bb3.4.1″ title=\u00a0\u00bbLaser Fibre\u00a0\u00bb use_background_color_gradient=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb background_color_gradient_start=\u00a0\u00bb#2b87da\u00a0\u00bb background_color_gradient_end=\u00a0\u00bb#29c4a9″ background_color_gradient_type=\u00a0\u00bblinear\u00a0\u00bb background_color_gradient_direction=\u00a0\u00bb180deg\u00a0\u00bb background_color_gradient_direction_radial=\u00a0\u00bbcenter\u00a0\u00bb background_color_gradient_start_position=\u00a0\u00bb0%\u00a0\u00bb background_color_gradient_end_position=\u00a0\u00bb100%\u00a0\u00bb background_color_gradient_overlays_image=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb parallax=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb parallax_method=\u00a0\u00bbon\u00a0\u00bb background_size=\u00a0\u00bbcover\u00a0\u00bb background_position=\u00a0\u00bbcenter\u00a0\u00bb background_repeat=\u00a0\u00bbno-repeat\u00a0\u00bb background_blend=\u00a0\u00bbnormal\u00a0\u00bb allow_player_pause=\u00a0\u00bboff\u00a0\u00bb background_video_pause_outside_viewport=\u00a0\u00bbon\u00a0\u00bb tab_text_shadow_style=\u00a0\u00bbnone\u00a0\u00bb body_text_shadow_style=\u00a0\u00bbnone\u00a0\u00bb tab_text_shadow_horizontal_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb tab_text_shadow_vertical_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb tab_text_shadow_blur_strength=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb body_text_shadow_horizontal_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb body_text_shadow_vertical_length=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb body_text_shadow_blur_strength=\u00a0\u00bb0em\u00a0\u00bb]<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Les lasers fibre font partie des lasers \u00e0 solide. Ils produisent le faisceau laser au moyen de ce que l’on appelle un laser seed et l’amplifient dans des fibres de verre mont\u00e9es sp\u00e9cialement auxquelles de l’\u00e9nergie est amen\u00e9e via des diodes de pompage. Avec une longueur d’onde de 1,064 microm\u00e8tres, les lasers \u00e0 fibre produisent un diam\u00e8tre de focale particuli\u00e8rement petit, ce qui fait que leur intensit\u00e9 est jusqu’\u00e0 100 fois plus \u00e9lev\u00e9e que les lasers au CO\u2082 de m\u00eame puissance moyenne d\u00e9livr\u00e9e.<\/p>\n

Le laser fibre convient id\u00e9alement pour le marquage des m\u00e9taux par recuit, pour les gravures sur m\u00e9tal et les marquages riches en contrastes des plastiques.
\nOn peut \u00e9galement faire de la d\u00e9coupe avec des Lasers fibre
\nLes lasers \u00e0 fibre sont en principe sans entretien et se distinguent par leur longue dur\u00e9e de vie d’au moins 25 000 heures de laser.<\/p>\n

Plus d’information : https:\/\/www.bystronicusa.com\/en\/news\/technical-articles\/130204_CO2-vs-Fiber-Laser.php<\/a><\/span><\/p>\n

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