레이저(Laser)란, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(광 유도 방출로 인한 빛의 증폭)의 앞글자를 따서 만들어진 단어입니다.
특징은 ① 지향성 (직선으로 뻗어나감) ② 간섭성 ③ 단색성(스펙트럼 폭이 좁음) 입니다. 두번째 특징인 간섭성을 이용하여 레이저 빔을 작게 수렴시킬 수 있습니다 (에너지 밀도가 높아짐).
레이저 발진기는 광증폭기와 광공진기로 구성됩니다. 레이저의 출력은 광공진기 안에서 빛이 발진함으로써 얻어집니다. 레이저 발진동작은 크게 연속파 발진(CW)과 펄스 발진으로 나뉩니다.
펄스 발진은 출력을 펄스장으로 발진시켜, 열 영향을 저감시킬 수 있으며 반복 주파수와 펄스 폭을 조절함으로써 가공 조건을 변환할 수 있다는 특징이 있습니다. 일반적으로 펄스폭(1펄스 당 시간 폭)이 짧을수록 열 영향이 적은 가공이 가능합니다 (가공 비용 감소)
레이저는 여러 종류로 구분됩니다.
레이저 발진 매제(고체, 액체, 기체, 반도체) 발진 특성 (연속/ CW, 펄스) 발진 파장 (자외선 ~ 적외선) 위험도 (클래스 1 ~ 4) 와 같이 네가지로 분류됩니다.
발진 파장은 대부분의 경우, 사용되는 레이저 매체에 따라 결정됩니다. 파장이 긴 적외선 레이저 가공은 열 요소가 크며, 파장이 짧은 자외선 레이저 가공은 비열 가공 요소가 큽니다. 비열 가공은 레이저 어블레이션 가공이라고도 불립니다.
자연광은 하나의 파장이 아닌 여러 파장이 섞인 것이지만, 레이저는 단일 파장으로 구성되어 있으며, 연속된 일정한 파장입니다. 레이저 빔을 렌즈로 집광시키면 초점의 에너지 밀도가 상당히 높아지게 됩니다. 이러한 고에너지 밀도의 광원을 이용하여 천공 및 절단 등의 가공이 가능하게 됩니다.
레이저 가공의 원리는 에너지의 흡수, 진동 및 분산, 비산이라는 3단계로 나뉩니다. 레이저 가공은, 레이저광을 흡수한 원자의 에너지 준위가 들뜬 상태가 되어, 공명진동을 일으키며 열전도가 급격하게 일어나는 현상을 이용한 가공입니다. 열 가공은 레이저광이 가공물의 표면에 흡수되어, 그 열에너지로 가공물을 응용시키는 가공을 말하며 적외선 레이저가 사용되는 경우가 많습니다. 대표적인 비열 가공인 어블레이션(Ablation) 가공은 레이저 광을 흡수한 부분이 순식간에 녹아 증발, 비산하는 것을 이용한 제거 가공입니다.
레이저 가공은 다양한 재료를 고속으로 미세하게 가공할 수 있는 가공 방법입니다.
