تحدد القوة والسطوع على عجلتين الدفع الرباعي التطور المستقبلي لليزر الليفي

يتميز الليزر بأربع خصائص رئيسية ، وهي السطوع العالي والاتجاه الجيد وأحادية اللون الجيدة والتماسك العالي.ترتبط هذه الخصائص ببعضها البعض ، مما يجعل الليزر مناسبًا لسيناريوهات مختلفة.

يعد السطوع العالي لليزر ميزة مهمة تختلف عن مصادر الضوء العادية ، كما أن زيادة الطاقة والسطوع هي أيضًا موضوع أبدي لتطوير الليزر.ما هو السطوع العالي ، المعبر عنه بلغة فنية ، هو أنه كلما اقتربنا من 1 هو مؤشر M2 الذي يصف جودة الحزمة.

في السنوات الأخيرة ، مع تحسين التكنولوجيا ، اخترقت ليزر الألياف المحلي تدريجياً حد الطاقة ، من 12KW إلى 20KW.في الوقت الحاضر ، تم إطلاق أعلى ليزر ليفي بقوة 30 كيلو وات في السوق ، والخطوة التالية هي 50 كيلو وات.يهتم الجميع ويتنافسون على من لديهم طاقة خرج ليزر أعلى ، لكنهم يتجاهلون من لديه جودة شعاع أفضل.

دعونا اليوم نلقي نظرة على ما هو السطوع العالي ، ومزايا وأهمية السطوع العالي.

خصائص شعاع الليزر

يبدو ضوء الليزر المنبعث من الليزر على هذا النحو ، حيث يتقارب أولاً في المجال القريب ، ثم ينتشر في المجال البعيد

في،

نصف قطر شعاع الخصر w0 هو نصف القطر الذي يتقارب عنده شعاع الليزر إلى أصغر قسم في المجال القريب ؛

طول Rayleigh ZR هو الموضع الذي يتم فيه زيادة الخصر الشعاعي بمقدار 2 مرة ؛

يُعرَّف المجال البعيد على أنه المدى الذي يتجاوز 4 أضعاف طول رايلي ، ويُعرَّف المجال القريب على أنه النطاق الذي يقع في حدود 4 أضعاف طول رايلي ؛

تمثل زاوية تباعد المجال البعيد θ درجة تباعد شعاع الليزر في المجال البعيد.

توصيف جودة الشعاع

جودة الشعاع هي المعلمة الأساسية لتوصيف خصائص شعاع الليزر ، وهي مؤشر مهم لليزر ، والذي يستخدم لقياس درجة تركيز شعاع الليزر في حالة معينة.الطرق المستخدمة بشكل شائع لتقدير جودة الحزمة هي: منتج معلمة الحزمة (BPP) و M2^عامل.

BPP (منتج معلمة الحزمة): منتج معلمة الحزمة ، يُعرف بأنه نصف قطر الشعاع الخصر (w₀) مضروبًا بزاوية تباعد المجال البعيد (θ):

م²: نسبة منتج معلمة الحزمة إلى منتج معلمة الحزمة لحزمة Gaussian الأساسية ، والتي يمكن تحويلها إلى BPP:

من الصيغة أعلاه ، يمكننا أن نجد بسهولة أن: BPP لا علاقة له بطول الموجة ، بينما عامل M2 مرتبط بطول موجة الليزر.

إن قيمة العامل M² قريبة بلا حدود من 1 ، مما يعني نسبة البيانات الحقيقية إلى البيانات المثالية.عندما تكون البيانات الحقيقية أقرب إلى البيانات المثالية ، تكون جودة الحزمة أفضل.

بالنسبة لليزر الألياف بطول موجة 1070 نانومتر ، يجب أن تكون المعلمات المثالية:

عند استخدام الألياف الليفية BPP أو M2^معاملأقرب إلى هذه القيمة ، تكون جودة الحزمة أفضل وزاوية التباعد المقابلة أصغر.

كيفية تحديد جودة الشعاع

عادة ، نستخدم محلل شعاع لقياس جودة شعاع الليزر ، والسماح للمحلل بالتحرك بالنسبة إلى المسار البصري ، وجمع معلومات X و Y و Z في مواضع متعددة لتحديد حجم خصر الحزمة وموضعها وزاوية التباعد ، وحساب طول رايلي و BPP أو M2.

يشيع استخدام طريقة حواف السكين وطريقة الشق.تتشابه أفكار الاثنين بشكل أساسي ، أي استخدام حافة السكين أو الشق لمسح الحزمة ، وقياس توزيع مجال الضوء لقسم ما ورسم خريطة له ، ثم التحرك لأعلى ولأسفل لقياس حقل الضوء ورسم خريطة له. مسافات مختلفة.أخيرًا ، يتم الحصول على توزيع مجال الضوء ثلاثي الأبعاد.

▲ طريقة حواف السكين

▲ طريقة الشق

غالبًا ما يكون اختبار جودة الحزمة أكثر تعقيدًا.ببساطة ، يمكننا تقريب التقدير وفقًا لقطر الألياف والفتحة العددية (NA).

لا يمكن أن ينتقل شعاع الضوء ، بغض النظر عن حجم نطاق الزاوية ، بشكل طبيعي إلا عندما يدخل الألياف ضمن نطاق زاوية الحادث الحرج.قيمة الجيب لهذه الزاوية α هي الفتحة العددية NA للألياف ، أي NA = sinα ، والتي تعكس الضوء الذي تستقبله الألياف.قدرة.يمكن اعتبار ذلك بشكل عام تقريبًا.

ماذا نعني عادة بأشعة الليزر عالية السطوع؟

السطوع (Br) التعريف: كثافة الطاقة لكل وحدة مساحة والزاوية الصلبة للوحدة.كما ذكرنا من قبل ، المنطقة الأساسية لألياف الليزر، الزاوية الصلبة بعيدة المجال.

وفقًا للصيغة أعلاه ، ليس من الصعب رؤية أن ما يسمى بالسطوع العالي يعني أنه يتمتع بجودة شعاع أعلى (أي أصغر BPP أو M^{2) تحت نفس القوة.}

كشركة عالمية رائدة في مجال الليزر عالي السطوع ،تركز GW Laser Tech على البحث والتطوير لألياف الليزر عالية السطوع 976 نانومتر ، مما يؤدي إلى اتجاه تطوير ليزر الألياف.

ليزر Guanghuiواحد-وضع 10μmالحد من إخراج الألياف بالليزر ، م²<1.1 و 50 كيلو وات 100 ميكرومتر من الألياف الليفية لها كثافة طاقة قريبة من الحد المادي.

الليزر التقليدي بقطر 100 ميكرون أحادي الوضع 4KW M²<1.3 ، متعدد الأوضاع ليزر 12 كيلو وات BPP <4.

▲ ليزر Guanghui سلسلة YLPS وحدة واحدة ليزر 4KW

▲ سلسلة Guanghui Laser YLPM متعددة الوحدات ليزر 20KW

5

أهمية ومزايا السطوع العالي

في السنوات الأخيرة ، أصبحت الليزرات عالية الطاقة تدريجيًا القوة الرئيسية في السوق ، وتتجه ليزر الألياف أيضًا نحو طاقة أعلى.أصبح الليزر 12KW التكوين القياسي لمصنعي الليزر السائد.في العام الماضي ، زادت مبيعات Guanghui Laser من ليزر 20KW بشكل ملحوظ ؛في الوقت الحاضر ، بدأت أشعة الليزر 40KW في الشحن تدريجياً.

تتكون معظم ليزرات الألياف عالية الطاقة الحالية من وحدات متعددة ، أي أن ناتج الضوء بواسطة وحدات ليزر متعددة يقترن بألياف ضوئية واحدة للإخراج.مقارنةً بنواة الألياف الناتجة لوحدة ليزر واحدة ، فإن الوحدات المتعددة يكون قطر قلب الألياف الناتج المدمج أكبر وجودة الحزمة أقل بالمقابل.

إذا تم تجاهل جودة الحزمة ، بغض النظر عن مدى ارتفاع الطاقة ، يمكن تحقيقها من خلال مخطط تجميع الحزمة متعددة الوحدات.ومع ذلك ، مع التقدم التكنولوجي والارتقاء الصناعي ، ستتحرك الصناعة التحويلية تدريجياً نحو المستوى العالي ، الأمر الذي سيطرح حتماً متطلبات أعلى وأعلى من الليزر ، ليس فقط لإرضاء زيادة الطاقة ، ولكن أيضًا إيلاء المزيد من الاهتمام لتحسين السطوع .سيتم القضاء قريبًا على أجهزة الليزر عالية الطاقة التي تزيد الطاقة فقط دون الالتفات إلى السطوع.

منذ إنشائها ، GW Laser Techملتزمًا بالبحث والتطوير لأشعة الليزر عالية السطوع ، وسيزيد من الطاقة ويزيد السطوع بالتساوي.من خلال تحسين تقنية وحدة الليزر المفردة ، وربط انصهار الألياف ، وخطط دمج الشعاع ، تم تحسين سطوع الليزر بشكل أكبر.في ظل نفس ظروف الطاقة ، بعد الموازاة والتركيز بواسطة نفس النظام البصري ، تكون البقعة عند نقطة الاتصال أصغر وتكون كثافة الطاقة أعلى.يتجلى هذا بشكل مباشر في تطبيقات المعالجة بالليزر: تحت نفس القوة ، تكون سرعة المعالجة أسرع ؛تحت نفس سرعة المعالجة ، تكون الطاقة المطلوبة أصغر.

خذ على سبيل المثال القطع بالليزر YLPM من سلسلة GW Laser 20KW.بالمقارنة مع أنواع الليزر الأخرى بنفس القوة ، تكون سرعة القطع أسرع ، وهذه الميزة واضحة بشكل خاص في قطع المواد عالية الانعكاس.

تعد أشعة الليزر عالية السطوع اتجاهًا مهمًا لتطوير صناعة الليزر.أظهر سوق الليزر عالي الطاقة الحالي تجانسًا واضحًا ، وتتقدم كبرى شركات تصنيع الليزر في اتجاه الطاقة المتراكبة.

GWالليزرلا يهتم فقط بزيادة طاقة الليزر ، بل يهتم أيضًا بتحسين سطوع الليزر.في المستقبل ، سنستمر في الاستكشاف في اتجاه السطوع العالي ، بحيث يتمتع الليزر بجودة شعاع أفضل وأداء معالجة أفضل ، ويساعد العملاء على تحسين كفاءة المعالجة.