Лазерът има четири основни характеристики, а именно висока яркост, добра насоченост, добра монохроматичност и висока кохерентност.Тези свойства са свързани помежду си, което прави лазера подходящ за различни сценарии.
Високата яркост на лазера е важна характеристика, различна от обикновените източници на светлина, а увеличаването на мощността и яркостта също е вечна тема за развитието на лазерите.Това, което е висока яркост, изразено на технически език, е, че колкото по-близо до 1 е индексът M2, описващ качеството на лъча.
През последните години, с подобряването на технологията, домашните оптични лазери постепенно надхвърлиха ограничението на мощността от 12KW на 20KW.В момента на пазара е пуснат най-високият фибролазер с мощност 30KW, а следващата стъпка е 50KW.Всички обръщат внимание и се състезават чий изход на лазера е по-висок, но игнорират кой има по-добро качество на лъча.
Днес нека да разгледаме какво е висока яркост и предимствата и значението на високата яркост.
Свойства на лазерния лъч
Лазерната светлина, излъчвана от лазера, изглежда така, първо се събира в близкото поле и след това се разпространява в далечното поле
в,
Радиусът на талията на лъча w0 е радиусът, при който лазерният лъч се събира към най-малката секция в близкото поле;
Дължината на Релей ZR е позицията, когато талията на лъча е увеличена с √2 пъти;
Далечното поле се дефинира като обхват над 4 пъти дължината на Рейлей, а полето в близост се дефинира като обхват в рамките на 4 пъти дължината на Релей;
Ъгълът на отклонение на далечното поле θ представлява степента на отклонение на лазерния лъч в далечното поле.
Характеризиране на качеството на лъча
Качеството на лъча е основният параметър за характеризиране на характеристиките на лазерния лъч и е важен индикатор за лазера, който се използва за измерване на степента на фокусиране на лазерния лъч в конкретна ситуация.Често използвани методи за количествено определяне на качеството на лъча са: продукт на параметрите на лъча (BPP) и M2фактор.
BPP (продукт на параметрите на лъча): продукт на параметрите на лъча, дефиниран като радиус на талията на лъча (w0), умножено по ъгъла на дивергенция на далечното поле (θ):
М2: Съотношението на произведението на параметрите на лъча към произведението на параметрите на лъча на основния гаусов лъч, което може да бъде преобразувано в BPP:
От горната формула можем лесно да открием, че: BPP няма нищо общо с дължината на вълната, докато факторът M2 е свързан с дължината на вълната на лазера.
Стойността на фактора M² е безкрайно близка до 1, което означава отношението на реалните данни към идеалните данни.Когато реалните данни са по-близо до идеалните данни, качеството на лъча е по-добро.
За оптичен лазер с дължина на вълната 1070 nm идеалните параметри трябва да бъдат:
Когато влакнестият лазер BPP или M2параметъре по-близо до тази стойност, качеството на лъча е по-добро и съответният ъгъл на отклонение е по-малък.
Как да определите качеството на лъча
Обикновено използваме анализатор на лъча, за да измерим качеството на лъча на лазера, оставяме анализатора да се движи спрямо оптичния път и събираме информация за X, Y и Z на множество позиции, за да определим размера на талията, позицията и ъгъла на отклонение на лъча и изчислете дължината на Релей и BPP или M2.
Често използвани са методът на острието на ножа и методът на прореза.Идеите на двете са основно едни и същи, т.е. използвайте острие на нож или процеп, за да сканирате лъча, да измерите и картографирате разпределението на светлинното поле на секция и след това да се движите нагоре и надолу, за да измерите и картографирате светлинното поле в различни разстояния.Накрая се получава триизмерното разпределение на светлинното поле.
▲ Метод на острието на ножа
▲ Метод на прореза
Тестът за качество на лъча често е по-сложен.Просто можем да направим приблизително оценката според диаметъра на сърцевината на влакното и числовата апертура (NA).
Лъч светлина, без значение колко голям е обхватът на ъгъла, може да бъде предаден нормално само когато навлезе във влакното в диапазона на критичния ъгъл на падане.Стойността на синуса на този ъгъл α е числовата апертура NA на влакното, тоест NA=sinα, която отразява светлината, получена от влакното.способност.Като цяло може да се счита приблизително за това.
Какво обикновено разбираме под лазери с висока яркост?
Яркост (Br) Определение: Плътност на мощността на единица площ и единица телесен ъгъл.Както споменахме преди, сърцевината на фибролазера
, плътният ъгъл на далечното поле
.
Според горната формула не е трудно да се види, че така наречената висока яркост означава, че има по-високо качество на лъча (т.е. по-малък BPP или M2 ) при същата мощност.
Като световен лидер в лазерите с висока яркост,GW Laser Tech се фокусира върху изследването и разработването на 976nm влакнести лазери с висока яркост, водещи в тенденцията за развитие на влакнести лазери.
Гуанхуей лазере необвързан-режим 10μmлазер за ограничаване на изхода на влакна, M2<1,1 и 50kw 100μm фибърен лазер имат енергийна плътност, близка до физическата граница.
Конвенционален едномодов 4kW лазер с диаметър на ядрото 100 μm M2<1.3, многомодов 12kW лазер BPP<4.
▲ Лазер Guanghui YLPS серия единичен модул 4KW лазер
▲ Многомодулен 20KW лазер от серия Guanghui Laser YLPM
5
Значение и предимства на високата яркост
През последните години високомощните лазери постепенно се превръщат в основната сила на пазара, а влакнестите лазери също се насочват към по-висока мощност.12KW лазери се превърнаха в стандартна конфигурация на основните производители на лазери.Миналата година продажбите на 20KW лазери на Guanghui Laser се увеличиха значително;в момента 40KW лазери постепенно започват да се доставят.
Повечето от настоящите високомощни влакнести лазери са съставени от множество модули, т.е. светлинният изход от множество лазерни модули се свързва в едно оптично влакно за изход.В сравнение със сърцевината на изходното влакно на един лазерен модул, множество модули Комбинираният диаметър на сърцевината на изходното влакно е по-голям и съответно качеството на лъча е по-ниско.
Ако качеството на лъча се пренебрегне, независимо колко висока е мощността, то може да се реализира чрез схемата за комбиниране на многомодулен лъч.Въпреки това, с технологичния прогрес и индустриалното надграждане, производствената индустрия постепенно ще се придвижи към висок клас, което неизбежно ще постави все по-високи изисквания за лазерите, не само задоволяване на увеличаването на мощността, но и обръщане на повече внимание на подобряването на яркостта .Тези високомощни лазери, които само увеличават мощността, без да обръщат внимание на яркостта, скоро ще бъдат елиминирани от пазара.
От създаването си GW Laser Techсе е ангажирал с изследването и разработването на лазери с висока яркост и ще увеличи мощността и яркостта еднакво.Чрез оптимизирането на технологията на единичен лазерен модул, снаждане на влакна и схеми за комбиниране на лъч, яркостта на лазера е допълнително подобрена.При същите условия на мощност, след колимация и фокусиране от същата оптична система, петното във фокусната точка е по-малко и енергийната плътност е по-висока.Това се проявява директно в приложенията за лазерна обработка: при същата мощност скоростта на обработка е по-бърза;при същата скорост на обработка, необходимата мощност е по-малка.
Вземете за пример лазерното рязане от серията YLPM 20KW на GW Laser.В сравнение с други лазери със същата мощност, скоростта на рязане е по-бърза и това предимство е особено очевидно при рязане на материали с висока степен на отразяване.
Лазерите с висока яркост са важно направление за развитие на лазерната индустрия.Настоящият пазар на високомощни лазери показа очевидна хомогенност и големите производители на лазери напредват в посока на наслагване на мощност.
GWЛазерне само се грижи за увеличаването на лазерната мощност, но също така обръща повече внимание на подобряването на лазерната яркост.В бъдеще ще продължим да изследваме в посока висока яркост, така че лазерът да има по-добро качество на лъча и производителност на обработка и да помага на клиентите да подобрят ефективността на обработката.
Време на публикуване: 21 декември 2022 г