Що таке волоконний лазер?
Волоконний лазер — це твердотільний лазер, який використовує скляне волокно, леговане рідкоземельними елементами, як середовище посилення, яке має високу ефективність фотоелектричного перетворення, просту структуру та хорошу якість променя. Це стало основним потоком розвитку лазерних технологій і промислового застосування. Завдяки невеликій площі оптичного волокна його можна використовувати в різноманітних випадках і має високий рівень використання в галузі виробництва та обробки. Волоконні лазери мають високу адаптивність обробки і можуть використовуватися в будь-яких додатках. Крім того, якість променя краща, що може максимізувати ефект зниження витрат і підвищення ефективності для виробничих підприємств.
Особливості волоконного лазера
• Відповідне джерело світлодіодного світла високої потужності з низькою яскравістю в спектрі поглинання рідкоземельних елементів може прокачуватися через волоконну структуру з подвійною оболонкою для виведення високояскравого одномодового лазера.
• Невеликий і гнучкий дизайн, висока ефективність перетворення, робота в суворих умовах з хорошою системою охолодження.
• Вироблені пучки з гарною якістю, високою ефективністю перетворення та низьким порогом.
• Вихід лазера в діапазоні 0.38-4 мкм може бути реалізований за допомогою різних рідкоземельних елементів, вибір довжини хвилі є простим і регулюється, а діапазон налаштування широкий.
• Високий ступінь узгодження з існуючими оптичними системами зв'язку та хороший зв'язок.
• Низька вартість волоконно-оптичних пристроїв і оптичних волокон, що може значно знизити вартість конструкції.
Склад і принцип
Як і інші типи лазерів, волоконний лазер складається з 3 частин: середовища посилення, джерела накачування та резонансного резонатора. Він використовує активні волокна, леговані рідкоземельними елементами в серцевині як середовище підсилення. Як правило, як джерело накачування використовується напівпровідниковий лазер. Резонансна порожнина, як правило, складається з дзеркал, торців волокон, дзеркал волоконних петель або волоконних решіток. Конкретний робочий процес такий: у робочому стані активне волокно (волокно підсилення) поглинає енергію, що надається джерелом накачування, підсилює вихідний лазер після посилення резонансною порожниною, що складається з активного волокна та волоконної решітки.
Джерело насіння
Також відомий як джерело сигналу, він є об’єктом посилення випромінювання в системі лазерного посилення. Лазер, який забезпечує сигнал малої потужності, використовується як «затравка», щоб дозволити системі підсилення посилюватися відповідно до стану цієї «затравки».
Активне оптичне волокно
Активне волокно використовується як середовище підсилення, і його функція полягає в реалізації перетворення енергії від світла накачування до сигнального світла для досягнення посилення.
Пасивне оптичне волокно
Пасивне оптичне волокно в основному реалізує функцію передачі світла і не бере участі в перетворенні довжини хвилі. У волоконних лазерних системах в основному присутні волоконні решітки, пасивні узгоджувальні волокна у волоконних ізоляторах і пасивні багатомодові волокна з великою серцевиною передачі енергії в компонентах передачі енергії лазера. В даний час вироби з пасивного оптичного волокна вітчизняних постачальників можуть в основному задовольнити виробничі потреби, і лише невелика кількість пасивного оптичного волокна, що використовується для продуктів надвисокої потужності, все ще потребує використання імпортного оптичного волокна.
Волоконна лазерна оптика
Джерело насоса
Його можна використовувати як джерело прямого світла для промислових напівпровідникових лазерів для виведення лазерного світла, а також як джерело світла накачування для забезпечення високої потужності та високої яскравості світла накачування для волоконних лазерів.
Комбайн насоса
Лазери з декількома джерелами накачування можуть бути з’єднані в оптичне волокно для досягнення більшої потужності лазера накачування.
Комбайнер енергії
Він може накладати енергію кількох високопотужних волоконних лазерних модулів і є основним пристроєм для реалізації багатомодового об’єднання лазерного променя.
Волокниста решітка
Дифракційна решітка, утворена аксіально періодичним модулюванням показника заломлення серцевини волокна за допомогою певного методу. Відноситься до пасивного фільтруючого пристрою, а також є необхідною складовою частиною резонатора. Він визначає вихідну довжину хвилі та смугу пропускання лазера, а також може контролювати режим лазера та якість променя.
Лазерна головка
Це важливий компонент, який може реалізовувати гнучкий вихід високопотужного лазера на велику відстань у місці застосування та сумісний із системою обробки, так що лазер, створений лазером, передається на оброблюваний матеріал для завершення лазерної обробки. додаток.
Ізолятор
Він може ефективно захистити лазер і ефективно запобігти пошкодженню зворотним світлом інших оптичних компонентів.
стриппер
Він може ефективно видаляти світло оболонки в лазері, захищати пов’язані пристрої та покращувати якість вихідного лазерного променя. Акустооптичний модулятор в основному використовується всередині резонатора та модулює необхідний лазерний імпульс за допомогою технології радіочастотної модуляції. Це компоненти ядра імпульсного волоконного лазера з модуляцією добротності.
Pattern Matcher
Основний пристрій, який використовується для з’єднання 2 різних типів оптичних волокон, може мінімізувати втрати з’єднання різних типів оптичних волокон і оптимізувати узгодження поля режиму лазерного режиму.
Типи та використання
Виходячи з режиму роботи, існує 2 найбільш поширених типи волоконних лазерів: безперервний лазер і імпульсний лазер. Його можна використовувати для різання, зварювання, гравірування, маркування, очищення та інших сценаріїв.
Безперервний лазер
Безперервний лазер випромінює світловий промінь безперервно з піковою потужністю 120KW. Застосовується при різанні, зварюванні, пайці, свердлінні. Напівбезперервний лазер (QCW) все ще є імпульсним, але з більшою шириною імпульсу та піковою потужністю 23KW, який використовується для різання, дугового зварювання, свердління, пайки, гартування металу (поліпшення пластичності металу, зменшення опору постійному струму), особливо підходить для заміни YAG-лазерів з ламповою накачкою під час точкового зварювання, шовного зварювання та свердління. Існує певне перекриття з безперервним лазером, який використовується.
Імпульсний лазер
Імпульсні лазери можна розділити на наносекундні, пікосекундні, фемто2-і імпульсні лазери. Лазер Nano2nd (довша ширина імпульсу) має пікову потужність 1 МВт при скрайбуванні, травленні, свердлінні, обробці поверхні, гарту, маркуванні. Лазер Nano2nd (коротша ширина імпульсу для мікрофінішної обробки) використовується для загартування, різання кремнієвих пластин і скла. Лазер Pico2nd (ширина імпульсу досягає рівня pico2nd) має пікову потужність понад 10 МВт, який використовується для чорніння, різання сапфірів і скла, фотоелектричного та OLED-різання. Фемто2-й лазер (широта імпульсу до фемто2-го рівня) має пікову потужність понад 29 МВт, який використовується для різання листового металу, свердління, високоточної обробки та офтальмологічної хірургії.
Вартість волоконного лазера
Машина для гравірування та виготовлення волоконного лазера коштує від 3,500 до 28,500 доларів США на основі імпульсної потужності лазера 20W, 30W, 50W, 60W, 70W та 100W.
Машина для різання волоконного лазера коштує від 14,200 260,000 до доларів США на основі безперервної потужності лазера 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W, і до 40000W.
Волоконний лазерний зварювальник
Машина для зварювання волоконним лазером має діапазон цін від 5,400 до 58,000 доларів США на основі різних типів, включаючи портативний зварювальний апарат (ручний лазерний зварювальний пістолет), автоматичний зварювальний апарат (контролер ЧПК), робот-зварювальник із безперервною потужністю лазера 1000W, 1500W, 2000W та 3000W.
Середня ціна, сплачена за нову машину для очищення волоконного лазера, становить від 5,000 19,500 до доларів США на основі потужності імпульсного лазера 50W, 100W, 200W, 300W, і безперервні потужності лазера 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
