El pRincleig de làser
El làser consisteix en una font de bomba, un medi de guany amb un nivell d’energia mètric i un ressonador. Prenent com a exemple el làser de fibra bomba semiconductor, el procés específic de generació de làser es pot dividir en els següents cinc passos en detall:
En el primer pas, s’introdueix la llum de la bomba i el làser semiconductor, com a font de la bomba del làser, emet la llum de la bomba amb una certa amplada de línia i entra a la fibra després de passar pel combinador de feixos;
En el segon pas, el medi de guany s’energia i la fibra de guany absorbeix la llum de la bomba d’una longitud d’ona específica, cosa que fa que la transició del nivell d’energia de la partícula cap a un estat mètric;
En el tercer pas, els fotons es formen per emissió espontània, i les partícules d’estat metastables es transiten espontàniament cap a baix per alliberar energia, produint fotons amb direccions i fases diferents;
El quart pas és realitzar l'amplificació òptica per radiació estimulada. Els fotons que es mouen per l’eix poden moure’s i anar cap endavant entre miralls (reixes) (els fotons que no corren al llarg de l’eix s’escapen ràpidament), i els fotons poden generar fotons homogenis quan es troben amb partícules d’alta energia (metastables) en el medi de guany. aconseguir l’efecte d’amplificació òptica;
El cinquè pas, sortida de làser, després d’assolir determinats requisits per aconseguir una forma de polsada contínua o de sortida de làser.
Classificació làser
Hi ha quatre classificacions habituals dels làsers: mitjà de guany, potència de sortida, mode de funcionament i amplada de pols.
Segons el mitjà de guany: el mitjà de guany de làser inclou gas, líquid i sòlid. El mitjà de guany específic determina la longitud d’ona del làser, la potència de sortida i el camp d’aplicació. El làser de gas CO 2 és representatiu en el gas, el làser rubí, el làser semiconductor, el làser de fibra i el làser YAG són representatius del sòlid.
Segons la potència de sortida: es pot dividir en potència petita (0-100w), potència mitjana (100-1kw) i alta potència (per sobre de 1 kW); però de vegades es defineix com a potència mitjana dins del rang de 1 00-1. 5 kw. Potència làser diferent s’adapta a diferents escenaris d’aplicació.
Segons el mode de treball: es pot dividir en làser continu i làser de pols. El làser CW pot emetre contínuament durant un llarg període de temps, amb un funcionament estable i alt efecte tèrmic. El làser per impuls es produeix en forma d'un pols, que es caracteritza per una potència elevada i un petit efecte tèrmic. Segons la durada del temps del pols, el làser polsador es pot dividir encara més en mil·lisegons, microsegons, nanosegons, picosegons i femtosegons. En general, com més curt sigui el temps del pols, més gran és l’energia del pols, més estreta és l’amplada del pols i més alta serà la precisió de processament.
Segons la longitud d’ona de sortida: es pot dividir en làser d’infrarojos, làser visible, làser UV, etc. Les diferents estructures de materials poden absorbir diferents distàncies de longitud d’ona, per exemple, el metall té una absorció d’infrarojos propera.
El làser de fibra té avantatges destacats en el processament de materials
Làser de fibra afavoreix el desenvolupament de mètodes de processament de làser en amplitud i profunditat. En el camp tradicional, el làser d’alta potència afavoreix la penetració d’equips làser en el tall, soldadura, marcatge i altres enllaços d’equips d’alta gamma com ara l’aeroespacial, el transport, etc. En el camp emergent, el làser de fibra amplia la profunditat de El processament per làser i forma un mercat incremental, incloent principalment el processament de precisió en electrònica de consum, fotovoltaica, bateria de liti, semiconductor i altres camps.
Des del punt de vista tècnic, el làser de fibra és superior a altres làser. Els avantatges tècnics del làser de fibra per al processament són: 1) bona qualitat del feix, fàcil d’aconseguir alta potència. 2) La gran superfície de fibra òptica, bona dissipació de calor. 3) La ruta òptica està completament tancada, amb una bona estabilitat, una llarga vida útil i menys manteniment. 4) Transmissió flexible de mida petita. 5) La longitud d'ona està en el rang de 700 nm -2000nm, que és més aplicable en el camp del processament de materials.
Des del punt de vista del cost, el làser de fibra té un avantatge de rendiment molt elevat. Comproveu el làser CO 2 com a comparació:
1) Degut a la gran qualitat del feix i a la gran taxa d'absorció de materials, la velocitat de processament del làser de fibra és més ràpida. Prenent com a exemple el tall de placa prima, la velocitat de tall del làser de fibra pot arribar a 2-3 vegades la del làser CO 2 amb la mateixa potència;
2) La velocitat de conversió electro-òptica del làser de fibra supera el 30% i el consum d'energia és baix. La ruta òptica CO 2 làser' s depèn completament del reflector. El camí òptic decau ràpidament i la pèrdua d’energia és més gran. La velocitat de conversió electroòptica és inferior a 10%;
3)L’estructura del làser de fibra és senzilla i estable, la ruta òptica externa no té manteniment, el temps mitjà entre fallades és superior a 100000 hores i, bàsicament, no hi ha consumibles. L’estructura del sistema làser CO 2 és complexa, el reflector i el ressonador necessiten un manteniment regular, el cost de substitució del rodament de la turbina és car i el cost del manteniment és elevat.
Comparant els principals paràmetres de rendiment del làser industrial de quilowatts que hi ha al mercat, en comparació amb altres làsers, el làser de fibra presenta els avantatges d’una bona qualitat de feix de làser de sortida, alta densitat d’energia, alta eficiència electro-òptica, fàcil d’utilitzar, una àmplia gamma de materials mecanitzables. , baix cost d’operació integral, etc., per la qual cosa s’utilitza àmpliament en talla / marcatge, tall / perforació, etc., revestiment / soldadura, tractament superficial, prototipat ràpid i altres camps de processament i comunicacions òptiques, coneguts com el" tercera generació de làser GG; tenen àmplies perspectives d'aplicació.
El làser està situat al centre de la cadena de la indústria del làser i la Xina s’ha convertit en el mercat làser més gran i de més ràpid creixement del món. El làser és el component òptic principal de l'equip de làser terminal, que es troba a la posició central de tota la cadena industrial. Al mateix temps, des del punt de vista del cost, el cost làser representa prop del 30% - 50% del cost total de l'equip, que és el component principal més valuós de l'equip làser.