De pprinsippet om laser
Laseren består av en pumpekilde, et forsterkningsmedium med et metastabilt energinivå og en resonator. Når du tar halvlederpumpet fiberlaser som et eksempel, kan den spesifikke prosessen med lasergenerering deles inn i følgende fem trinn i detalj:
I det første trinnet blir pumpelyset introdusert, og halvlederlaseren, som pumpens kilde til laseren, avgir pumpelyset med en viss linjebredde og kommer inn i fiberen etter at den har passert gjennom strålekombinatoren;
I det andre trinnet tilføres forsterkningsmediet, og forsterkningsfiberen absorberer pumpelyset med en spesifikk bølgelengde, noe som gjør energinivåovergangen til partikkelen opp til metastabil tilstand;
I det tredje trinnet blir fotoner dannet ved spontan emisjon, og de metastabile tilstandspartiklene overføres spontant nedover for å frigjøre energi, og produserer fotoner med forskjellige retninger og faser;
Det fjerde trinnet er å realisere optisk forsterkning ved stimulert stråling. Fotoner som beveger seg langs aksen kan bevege seg frem og tilbake mellom speil (rister) (fotoner som ikke løper langs aksen slipper raskt ut), og fotoner kan generere homogene fotoner når de støter på høye energi (metastabile) partikler i forsterkningsmediet, slik at oppnå optisk forsterkningseffekt;
Det femte trinn, laserutgang, etter å ha nådd visse krav for å oppnå kontinuerlig eller pulsform for laserutgang.
Laserklassifisering
Det er fire vanlige klassifiseringer av lasere: få medium, utgangseffekt, driftsmodus og pulsbredde.
I henhold til forsterkningsmediet: forsterkningsmediet til laser inkluderer gass, væske og faststoff. Det spesifikke forsterkningsmediet bestemmer laserbølgelengden, utgangseffekten og applikasjonsfeltet. CO 2 gasslaser er representativ i gass, rubin laser, halvleder laser, fiber laser og YAG laser er representative i fast stoff.
I henhold til utgangseffekten: den kan deles inn i liten effekt (0-100w), medium effekt (100-1kw) og høy effekt (over 1 kW); men noen ganger er den definert som middels kraft innen 1 00-1. 5 kw. Ulike laserkraft tilpasser seg forskjellige applikasjonsscenarier.
I henhold til arbeidsmodus: den kan deles i kontinuerlig laser og puls laser. CW-laser kan produseres kontinuerlig i lang tid, med stabil drift og høy termisk effekt. Pulslaser sendes ut i form av en puls, som er preget av høy toppeffekt og liten termisk effekt. I henhold til lengden på pulstiden kan pulslaser deles videre inn i millisekunder, mikrosekunder, nanosekunder, pikosekunder og femtosekunder. Generelt sett, jo kortere pulstid, desto høyere er den enkle pulsenergien, jo smalere pulsbredde og desto høyere prosesseringsnøyaktighet.
I henhold til utgangsbølgelengden: den kan deles inn i den infrarøde laseren, synlig laser, UV-laser, etc. Ulike materialstrukturer kan absorbere forskjellig bølgelengdeområde, for eksempel har metall høyere nær-infrarød absorpsjon.
Fiberlaser har enestående fordeler i materialbehandling
Fiberlaser fremmer utviklingen av laserprosesseringsmetoder i bredde og dybde. I det tradisjonelle feltet fremmer høykraftslaser penetrering av laserutstyr i skjæring, sveising, merking og andre ledd av avansert utstyr som luftfart, transport, etc. I det nye feltet utvider fiberlaser dybden til laserbehandling og danner et inkrementelt marked, hovedsakelig inkludert presisjonsbehandling innen forbrukerelektronikk, fotovoltaisk, litiumbatteri, halvleder og andre felt.
Fra teknisk synspunkt er fiberlaser overlegen i forhold til andre lasere. De tekniske fordelene med fiberlaser for prosessering er: 1) god strålekvalitet, lett å oppnå høy effekt. 2) Det store overflatearealet til optisk fiber, god varmeavledning. 3) Den optiske banen er helt lukket, med god stabilitet, lang levetid og mindre vedlikehold. 4) Liten størrelse, fleksibel overføring. 5) Bølgelengden er i området 700 nm -2000nm, som er mer anvendelig innen materialbehandling.
Fra kostnadsperspektiv har fiberlaser en meget høy ytelsesfordel. Ta CO 2 laser som sammenligning:
1) På grunn av den høye strålekvaliteten og den høye materialabsorpsjonshastigheten, er prosesseringshastigheten til fiberlaser raskere. Hvis du tar kutting av tynn plate som et eksempel, kan kuttehastigheten til fiberlaser nå 2-3 ganger så mye som CO 2 laser med samme kraft;
2) Den elektrooptiske konverteringsfrekvensen for fiberlaser er over 30%, og strømforbruket er lavt. CO 2 laser' s optiske bane avhenger helt av reflektoren. Den optiske banen avtar raskt, og energitapet er mer. Den elektrooptiske konverteringsfrekvensen er under 10%;
3)Strukturen til fiberlaser er enkel og stabil, den eksterne optiske banen er vedlikeholdsfri, gjennomsnittstiden mellom feil er mer enn 100000 timer, og det er i utgangspunktet ingen forbruksvarer. Strukturen til CO 2 lasersystemet er sammensatt, reflektoren og resonatoren trenger regelmessig vedlikehold, turbinlagerutskiftingskostnader er dyre og vedlikeholdskostnadene er høye.
Sammenlignet med de viktigste ytelsesparametrene til kilowatt industrilaser på markedet, sammenlignet med andre lasere, har fiberlaser fordelene med god output laserstrålekvalitet, høy energitetthet, høy elektro-optisk effektivitet, enkel å bruke, et bredt spekter av maskinbare materialer , lave omfattende driftskostnader, etc., så det er mye brukt i utskjæring / merking, skjæring / boring, osv., kledning / sveising, overflatebehandling, hurtig prototyping og andre materialer prosessering og optiske kommunikasjonsfelt, kjent som" tredje generasjons laser" ;, har brede bruksmuligheter.
Laseren ligger i sentrum av laserindustriskjeden, og Kina har blitt det største og raskest voksende lasermarkedet i verden. Laseren er den optiske kjernen i det terminale laserutstyret, som ligger i den sentrale posisjonen til hele industrikjeden. Fra kostnadssynspunktet utgjør laserkostnaden omtrent 30% - 50% av den totale kostnaden for utstyret, som er den mest verdifulle kjernekomponenten i laserutstyret.