Что такое волоконный лазер?
Волоконный лазер — это твердотельный лазер, который использует в качестве среды усиления легированное редкоземельными элементами стекловолокно, которое отличается высокой эффективностью фотоэлектрического преобразования, простой структурой и хорошим качеством луча. Он стал основным направлением развития лазерных технологий и промышленного применения. Благодаря небольшому размеру оптического волокна его можно использовать в самых разных случаях, и он имеет высокий уровень использования в области производства и обработки. Волоконные лазеры обладают высокой адаптивностью к обработке и могут использоваться в любых приложениях. Кроме того, качество луча лучше, что может максимизировать эффект снижения затрат и повышения эффективности для производственных предприятий.
Характеристики волоконного лазера
• Соответствующий высокомощный источник света низкой яркости LD в спектре поглощения редкоземельных элементов может прокачиваться через структуру волокна с двойной оболочкой для получения на выходе одномодового лазера высокой яркости.
• Компактная и гибкая конструкция, высокая эффективность преобразования, работа в суровых условиях с хорошей системой охлаждения.
• Производство пучков хорошего качества, с высокой эффективностью преобразования и низким порогом.
• Выход лазера в диапазоне 0.38–4 мкм может быть реализован с использованием различных редкоземельных элементов, выбор длины волны прост и настраиваем, а диапазон настройки широк.
• Высокая степень соответствия существующим системам оптической связи и хорошее сопряжение.
• Низкая стоимость за счет использования оптоволоконных устройств и оптических волокон, что может значительно снизить стоимость конструкции.
Состав и принцип
Как и другие типы лазеров, волоконный лазер состоит из 3 частей: среды усиления, источника накачки и резонансной полости. В качестве среды усиления он использует активные волокна, легированные редкоземельными элементами в сердечнике. Обычно в качестве источника накачки используется полупроводниковый лазер. Резонансная полость обычно состоит из зеркал, торцов волокон, зеркал волоконных контуров или волоконных решеток. Конкретный рабочий процесс выглядит следующим образом: в рабочем состоянии активное волокно (волокно усиления) поглощает энергию, предоставляемую источником накачки, усиливает выходной лазер после усиления резонансной полостью, состоящей из активного волокна и волоконной решетки.
Источник семян
Также известный как источник сигнала, он является объектом усиления излучения в системе лазерного усиления. Лазер, который обеспечивает маломощный сигнал, используется в качестве «семени», чтобы позволить системе усиления усиливать сигнал в соответствии с состоянием этого «семени».
Активное оптическое волокно
Активное волокно используется в качестве усиливающей среды, и его функция заключается в реализации преобразования энергии из света накачки в сигнальный свет для достижения усиления.
Пассивное оптическое волокно
Пассивное оптическое волокно в основном реализует функцию передачи света и не участвует в преобразовании длины волны. В волоконных лазерных системах в основном используются волоконные решетки, пассивные согласующие волокна в волоконных изоляторах и пассивные многомодовые волокна передачи энергии с большой жилой в компонентах передачи лазерной энергии. В настоящее время пассивные оптоволоконные продукты отечественных поставщиков в основном могут удовлетворить потребности производства, и только небольшое количество пассивного оптоволокна, используемого для продуктов сверхвысокой мощности, по-прежнему нуждается в использовании импортного оптического волокна.
Волоконно-лазерная оптика
Источник насоса
Его можно использовать в качестве прямого источника света для промышленных полупроводниковых лазеров, чтобы выводить лазерное излучение, а также в качестве источника света накачки для обеспечения мощного и яркого света накачки для волоконных лазеров.
Насосный комбайнер
Лазеры нескольких источников накачки могут быть объединены в оптическое волокно для достижения более высокой выходной мощности лазера накачки.
Объединитель энергии
Он может накладывать энергию нескольких высокомощных волоконных лазерных модулей и является основным устройством для реализации многорежимного комбинированного лазерного луча.
Волоконная решетка
Дифракционная решетка, образованная путем аксиально-периодической модуляции показателя преломления сердцевины волокна определенным методом. Она относится к пассивному фильтрующему устройству и также является необходимым компонентом резонатора. Она определяет выходную длину волны и ширину полосы лазера, а также может управлять модой лазера и качеством луча.
Излучатель
Это важный компонент, который может реализовать гибкую передачу мощного лазерного излучения на большие расстояния на месте применения и совместим с системой обработки, так что генерируемый лазером лазер передается на обрабатываемый материал для завершения процесса лазерной обработки.
изолятор
Он может эффективно защитить лазер и предотвратить повреждение других оптических компонентов обратным светом.
стриптизерша
Он может эффективно обрезать свет оболочки в лазере, защищать связанные устройства и улучшать качество выходного лазерного луча. Акустооптический модулятор в основном используется внутри резонатора и модулирует требуемый лазерный импульс с помощью технологии модуляции радиочастотного привода. Это компоненты ядра импульсного волоконного лазера с модуляцией добротности.
Сопоставитель шаблонов
Основное устройство, используемое для соединения двух различных типов оптических волокон, позволяет минимизировать потери соединения различных типов оптических волокон и оптимизировать согласование модового поля лазера.
Типы и применение
В зависимости от режима работы, существует 2 наиболее часто используемых типа волоконных лазеров: непрерывный лазер и импульсный лазер. Его можно использовать при резке, сварке, гравировке, маркировке, очистке и других сценариях.
Непрерывный лазер
Непрерывный лазер непрерывно излучает световой луч с пиковой мощностью 120KW. Он используется при резке, сварке, пайке, сверлении. Полунепрерывный лазер (QCW) по сути своей все еще импульсный, но с большей длительностью импульса и пиковой мощностью 23KW, который используется при резке, дуговой сварке, сверлении, пайке, закалке металлов (улучшение пластичности металла, снижение сопротивления постоянному току), особенно подходит для замены YAG-лазеров с ламповой накачкой при точечной сварке, сварке швов и сверлении. Существует определенное совпадение с непрерывным лазером в использовании.
Импульсный лазер
Импульсные лазеры можно разделить на наносекундные, пикосекундные, фемтосекундные импульсные лазеры. Лазер Nano2nd (более длинная ширина импульса) имеет пиковую мощность 2 МВт при скрайбировании, травлении, сверлении, обработке поверхности, закалке, маркировке. Лазер Nano1nd (более короткая ширина импульса для микрообработки) используется для закалки, резки кремниевых пластин и стекла. Лазер Pico2nd (ширина импульса достигает уровня pico2nd) имеет пиковую мощность более 2 МВт, который используется для чернения, резки сапфира и стекла, фотоэлектрической и OLED-резки. Лазер Femto10nd (ширина импульса до уровня femto2nd) имеет пиковую мощность более 2 МВт, который используется для резки листового металла, сверления, высокоточной обработки и офтальмологической хирургии.
Стоимость волоконного лазера
Стоимость станка для гравировки и изготовления на основе волоконного лазера составляет от 3,500 до 28,500 долларов США в зависимости от мощности импульсного лазера. 20W, 30W, 50W, 60W, 70W и 100W.
Стоимость станка для резки волоконным лазером составляет от 14,200 260,000 до долларов США в зависимости от мощности непрерывного лазера. 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000Wи до 40000W.
Волоконный лазерный сварочный аппарат
Стоимость сварочного аппарата с волоконным лазером колеблется от 5,400 до 58,000 долларов США в зависимости от типа, включая портативный (ручной лазерный сварочный пистолет) сварочный аппарат, автоматический (контроллер ЧПУ) сварочный аппарат, робот-сварщик с непрерывной мощностью лазера 1000W, 1500W, 2000W и 3000W.
Волоконный лазерный очиститель
Средняя цена нового аппарата для очистки волоконным лазером составляет от 5,000 до 19,500 долларов США в зависимости от мощности импульсного лазера. 50W, 100W, 200W, 300W, и непрерывные мощности лазера 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
