En principe, un laser transforme une forme externe d'énergie (une décharge électrique, les radiations d'une lampe flash ou d'une diode laser) en une lumière présentant une seule et unique longueur d'onde (monochromatique). Cela peut se faire de différentes manières. Par exemple, le milieu laser peut être constitué d'un gaz ou bien d'un solide, d'où les appellations de laser à gaz et de lasers à l'état solide.
Dans un résonateur laser, le milieu actif (gaz ou solide), est excité par une énergie externe (décharge électrique …) entraînant la formation de lumière.
Cette lumière d’énergie encore faible doit être amplifiée.
On obtient cette amplification en réinjectant une partie de la lumière émise dans le milieu excité, et c’est en passant plusieurs fois dans ce milieu que l’on obtient de la lumière de bonne énergie.
Reste encore à pouvoir utiliser la lumière crée.
La cavité résonatrice est constituée de deux miroirs, un réfléchissant totalement la lumière, et l’autre semi transparent, qui laisse passer une partie de la lumière qui va alors constituée le faisceau laser, utilisable pour le coupage, le soudage …
Dans les applications industrielles, on a recours à la base à deux types de laser pour le traitement des matériaux. Il s'agit du laser Nd:YAG et du laser au CO2. Le laser Nd:YAG est un système à milieu solide, dont le milieu est une barre de Grenat d'Yttrium - Aluminium dopé au néodyme (métal de symbole chimique Nd). Le laser au CO2 est en revanche du type laser à gaz, du dioxyde de carbone (CO2) faisant office de milieu actif.
Les lasers Nd:YAG offrent des puissances de sortie pouvant aller jusqu'à près de 5 kW pour le soudage, le marquage, le perçage, etc. L'un des avantages du laser Nd:YAG est la possibilité d'acheminer le faisceau laser au moyen de fibres optiques, qu'un robot est capable de manipuler sans aucune difficulté.
Les lasers au CO2 proposent en revanche un niveau de puissance nettement plus élevé, pouvant aller jusqu'à près de 50 kW. En fait, on utilise souvent des systèmes allant jusqu'à environ 4 kW pour la découpe au laser, en les équipant d'une lentille de focalisation. Les lentilles n'étant pas capables de résister à des puissances de faisceau trop élevées, on utilise des miroirs de focalisation refroidis à l'eau pour le coupage, le soudage et le traitement des surfaces avec de plus grandes puissances de laser.
Le processus de formation du faisceau laser au CO2, fonctionne à l'aide de gaz de cavité que sont le CO2, l'azote et l'hélium. Il est nécessaire que ces gaz soient de qualité irréprochable, ainsi que le réseau qui les achemine jusqu’à la cavité résonatrice (gaz pour laser au CO2).
Ces deux types de laser génèrent de la lumière dans la gamme infrarouge non visible du spectre. L'utilisateur doit donc prendre les précautions d'usage, en utilisant des lunettes de sécurité.
Afin d'aligner le faisceau dans le chemin optique, on utilise souvent un laser à faible puissance émettant dans le spectre visible au cours de la mise en place de la pièce à usiner.
Un certain nombre d'autres types de laser permettent d'obtenir un large éventail de longueurs d'onde, qui couvre pratiquement tout le spectre, depuis les infrarouges jusqu'à la lumière visible et la gamme des ultraviolets.
Chacun d'eux présente des avantages dans des applications spécifiques.
Cependant, pour le traitement des matériaux, les lasers Nd:YAG et au CO2 sont les plus répandus, du fait des puissances de faisceau laser qu'ils proposent.
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