Principen för laser
Lasern består av en pumpkälla, ett förstärkningsmedium med en metastabil energinivå och en resonator. Med den halvledarpumpade fiberlasern som ett exempel kan den specifika processen för lasergenerering delas in i följande fem steg i detalj:
- I det första steget introduceras pumpljuset, och halvledarlasern, som laserns pumpkälla, avger pumpljuset med en viss linjebredd och kommer in i fibern efter att ha passerat genom strålkombinatorn;
- I det andra steget aktiveras förstärkningsmediet, och förstärkningsfibern absorberar pumpljuset med en specifik våglängd, vilket gör att partikelns energinivå övergår till metastabilt tillstånd;
- I det tredje steget bildas fotoner genom spontan emission, och de metastabila tillståndspartiklarna övergår spontant nedåt för att frigöra energi, vilket producerar fotoner med olika riktningar och faser;
- Det fjärde steget är att realisera optisk förstärkning genom stimulerad strålning. Fotoner som rör sig längs axeln kan röra sig fram och tillbaka mellan speglar (gitter) (fotoner som inte löper längs axeln försvinner snabbt), och fotoner kan generera homogena fotoner när de möter hög-energi (metastabila) partiklar i förstärkningsmediet, för att uppnå optisk förstärkningseffekt;
- Det femte steget, laserutgång, efter att ha uppnått vissa krav för att uppnå kontinuerlig eller pulsform av laserutgång.
Laserklassificering
Det finns fyra vanliga klassificeringar av lasrar: förstärkningsmedium, uteffekt, driftläge och pulsbredd.
Enligt förstärkningsmediet: förstärkningsmediet för laser inkluderar gas, vätska och fast material. Det specifika förstärkningsmediet bestämmer laservåglängden, uteffekten och applikationsfältet. CO2-gaslaser är representativ i gas, rubinlaser, halvledarlaser, fiberlaser och YAG-laser är representativa i solid.
Beroende på uteffekten: den kan delas in i liten effekt (0-100w), medeleffekt (100-1kw) och hög effekt (över 1kW); men ibland definieras den som medeleffekt inom intervallet 100-1,5kw. Olika lasereffekter anpassar sig till olika applikationsscenarier.
Enligt arbetsläge: den kan delas in i kontinuerlig laser och pulslaser. CW-lasern kan mata ut kontinuerligt under lång tid, med stabil drift och hög termisk effekt. Pulslaser matas ut i form av en puls, som kännetecknas av hög toppeffekt och liten termisk effekt.
För en jämförelse-till-av de två driftlägena, seCW vs QCW laserskillnader.
Beroende på pulstidens längd kan pulslaser delas upp i millisekunder, mikrosekunder, nanosekunder, pikosekunder och femtosekunder. Generellt sett gäller att ju kortare pulstiden är, desto högre enstaka pulsenergi, desto smalare är pulsbredden och desto högre bearbetningsnoggrannhet.
Mellan puls och kontinuerlig drift sitter en hybrid värd att veta: vårQCW kvasi-kontinuerlig laserguide.
Beroende på den utgående våglängden: den kan delas in i infraröd laser, synlig laser, UV-laser, etc. Olika strukturer av material kan absorbera olika våglängdsområde, till exempel har metall högre nära-infraröd absorption.
Fiberlaser har enastående fördelar vid materialbearbetning
Fiberlaser främjar utvecklingen av laserbearbetningsmetoder i bredd och djup. Inom det traditionella området främjar hög-laser inträngning av laserutrustning i skärning, svetsning, märkning och andra länkar av hög-utrustning såsom flyg, transport, etc. På det framväxande området breddar fiberlaser djupet av laserbearbetning och bildar en inkrementell marknad, huvudsakligen inklusive precisionsbearbetning inom konsumentelektronik, semiconductor, litium-, foto-, batteri-, fält.
Ur teknisk synvinkel är fiberlaser överlägsen andra lasrar. De tekniska fördelarna med fiberlaser för bearbetning är: 1) bra strålkvalitet, lätt att uppnå hög effekt. 2) Den optiska fiberns stora yta, bra värmeavledning. 3) Den optiska vägen är helt stängd, med god stabilitet, lång livslängd och mindre underhåll. 4) Liten storlek, flexibel transmission. 5) Våglängden på - 2000m, vilket är tillämpligt inom materialbearbetningsområdet.
Ur kostnadssynpunkt har fiberlaser en mycket hög-kostnadsfördel. Ta CO2-laser som en jämförelse:
- På grund av den höga strålkvaliteten och den höga materialabsorptionshastigheten är bearbetningshastigheten för fiberlaser snabbare. Med skärning av tunn plåt som ett exempel kan skärhastigheten för fiberlaser nå 2-3 gånger den för CO2-laser med samma kraft;
- Den elektro-optiska omvandlingsfrekvensen för fiberlaser är över 30 % och strömförbrukningen är låg. CO2-laserns optiska väg beror helt på reflektorn. Den optiska vägen avtar snabbt och energiförlusten är större. Den elektro-optiska omvandlingsfrekvensen är under 10 %;
- Strukturen hos fiberlasern är enkel och stabil, den externa optiska vägen är underhållsfri-, den genomsnittliga tiden mellan fel är mer än 100 000 timmar och det finns i princip inga förbrukningsvaror. Strukturen för CO2-lasersystemet är komplex, reflektorn och resonatorn behöver regelbundet underhåll, byteskostnaden för turbinlager är dyr och underhållskostnaden är hög.
Om man jämför de viktigaste prestandaparametrarna för industriella kilowattlaser på marknaden, jämfört med andra lasrar, har fiberlaser fördelarna med god utgående laserstrålekvalitet, hög energitäthet, hög elektro-optisk effektivitet, lätt att använda, ett brett utbud av bearbetningsbara material, låg omfattande driftskostnad, etc., så den används i stor utsträckning vid snidning/märkning, skärning/svetsning, skärning/svetsning, etc. andra områden för materialbearbetning och optisk kommunikation, känd som "tredjegenerationens laser", har breda tillämpningsmöjligheter.
Lasern är placerad i centrum av laserindustrikedjan och Kina har blivit den största och snabbast växande lasermarknaden i världen.- Lasern är den optiska kärnkomponenten i terminallaserutrustningen, som är placerad i den centrala positionen av hela industrikedjan. Samtidigt, ur kostnadssynpunkt, står laserkostnaden för cirka 30 % - 50 % av den totala kostnaden för utrustningen, som är den mest värdefulla kärnkomponenten i laserutrustningen.
När man ser framåt går sektorn in i det som många kallarlaserutvecklingens guldålder under de kommande tre decennierna.