През 2021 г. Китай ще бъде единствената голяма икономика в света, която ще се възстанови бързо от епидемията от 2020 г.Добавената стойност на отраслите над определения размер за цялата година ще се увеличи с 9,6% спрямо предходната година, от които съответно добавената стойност на високотехнологичните производства и производството на оборудване.18,2%, 12,9%.По-специално, лазерната индустрия в Китай се разви бързо през последните години и мащабът на веригата на лазерната индустрия се увеличи бързо.През 2020 г. общите приходи от продажби на лазерно оборудване (включително внос) в областта на промишлеността, информацията, търговията, медицината и научните изследвания ще бъдат 69,2 милиарда юана, увеличение на годишна база спрямо 2019 г. с 5,2 процентни пункта.С продължаващия просперитет на фотоволтаичната, батерийната, автомобилната и други индустрии, общите приходи от продажби на пазара на лазерно оборудване в Китай ще се увеличат с 15,6% на годишна база през 2021 г., достигайки 80 милиарда юана.
▲2010-2021 Пазар на лазерно оборудване в Китай
В същото време технологията на лазера също бързо се повтаря.Първо, технологията на помпата се трансформира от 915nm решение с по-широка зона за контрол на температурата към 976nm решение с по-висока ефективност на абсорбция.Понастоящем, по пътя на помпената технология на високомощните непрекъснати влакнести лазери, 976nm Pump Pu технологията се превърна в основното техническо решение.Освен това в технологията на 10 000-ватовите лазери винаги е имало битка между „едноканално усилване на влакна“ и „многоканален синтез на лъч“.Пазарът продължава да се развива и всеобхватни фактори като технология, цена и ефективност се превърнаха в основен фактор за избора на пазара на промишлени лазерни влакна.Нека разделим двата технически маршрута.
10 000-ватова лазерна технология посока на маршрута
1. Схема за комбиниране на многоканален лъч
Според различните системни структури оптичните лазери могат да бъдат разделени на: влакнести лазери с директна осцилаторна структура и влакнести лазери с усилвател на мощност на главния осцилатор (MOPA).Оптичният лазер с директна осцилаторна структура е прост по структура и съдържа само лазерен осцилатор, а решетката избира и извежда избраната специфична дължина на вълната.
За влакнест лазер с конфигурация на директен осцилатор той се състои главно от двойка решетки (ниско отражение + високо отражение), влакно с усилване и няколко помпи.Множество лъчи светлина на помпата се свързват в усилващо влакно чрез комбиниране на лъчи, така че усилващото влакно е в състояние на инверсионно разпределение на броя на частиците, така че да се реализира стимулираното радиационно усилване на светлината и накрая да се избере специфична дължина на вълната на лазерната светлина през решетката с ниско отражение, за да премине през изходното влакно.предавани към изходния хедър.
▲ Оптичен лазер, базиран на директна осцилаторна структура
Според различните методи на изпомпване може да се раздели на: изпомпване напред, обратно изпомпване и двупосочно изпомпване.Посоката на инжектиране на светлината на помпата е същата като посоката на лазерния изход и се нарича изпомпване напред;посоката на инжектиране на светлината на помпата е същата като посоката на лазерния изход, противоположна на изпомпването напред и назад;светлината на помпата се инжектира от посоки напред и назад едновременно.наречено двупосочно изпомпване.Понастоящем както GW, така и IPG използват схемата за двупосочно изпомпване, показана на фигурата по-горе.
Понастоящем оптичен лазер или модул с основна структура на директен осцилатор има мощност от около 3KW, а лазер с по-висока мощност се комбинира от един модул в друг, тоест светлинният изход от множество модули се свързва чрез комбиниращ лъч .във влакно и след това на изход.Например 12KW се получават чрез комбиниране на четири модула по 3KW.
▲ Високомощен оптичен лазер с многоканална схема за синтез на лъч
2. Схема за усилване на едноканално влакно
Влакнестият лазер с MOPA структура включва лазерен осцилатор и един или повече етапа на влакнести усилватели.Дължината на вълната, избрана от решетката в осцилатора, се използва като зародишна светлина и зародишната светлина се усилва под действието на многостъпалния усилвател, така че изходната мощност може да се получи до определена степен.подобрение.
При такива високомощни лазери увеличаването на мощността не се постига чрез увеличаване на броя на модулите, а главно чрез многостъпални усилватели.Например, 12KW се получават чрез 3-степенно усилване.
▲ Едноканална схема за усилване на влакна, базирана на MOPA конфигурация Високомощен влакнест лазер
Предимствата на мултиплексирането на 10 000-ватови лазери
1. Структурата на цялата машина е проста и лесна за поддръжка
Тъй като едноканалният усилен лазер с висока мощност има само един модул, вътрешното разположение на светлината, електричеството и водата е по-сложно.Неговата система за управление е сравнително по-сложна и осцилаторът и усилвателят трябва да следват определена синхронизираща връзка при включване и изключване: при включване на лазера първо трябва да се включи осцилаторът и след това усилвателят трябва да се включи от усилвател на първи етап;Усилвателят на етапа стартира и усилвателят се изключва стъпка по стъпка напред.След като времето не работи, е много вероятно да причини сериозна повреда на лазера.
Схемата за многолъчев синтез, приета от GW лазера, лазерното управление е сравнително проста, няма проблем с времето, проблеми с програмния контрол и няма да причини повреда на машината.В случай на повреда на лазера, ремонтът може да бъде извършен просто чрез премахване на повредения модул и замяната му с нов.За клиентите спестява повече време за поддръжка.
2. Силна способност за предотвратяване на връщане на светлината
За разлика от осцилаторите, няма решетка в двата края на усилващото влакно на усилвателя.Обратната светлина при обработка на материали с високо отразяване или обратната светлина на пост-усилвателя лесно се връща към предварителния усилвател, което пречи на работата на предварителния усилвател и дори причинява повреда.Следователно е необходимо да се добавят допълнителни мерки за оптична изолация.
Схемата за многолъчев синтез на GW лазер, всеки модул има само един осцилатор и няма обратна светлина;в същото време, уникалната тайна на GW лазера – ABR анти-отражателна технология: единичен модул е оборудван с петстепенно устройство за откриване и отстраняване на обратна светлина; На базата на петстепенна антирефлексна защита на единичен модул, всеки модул е оборудван с устройство против връщане на светлина от първо ниво, което може ефективно да защити вътрешните компоненти от повреда, да осигури стабилна работа на лазера и лесно да реже злато, сребро, силно отразяващи материали като мед и алуминий са подходящи за различни заваръчни приложения.
3. Двупосочното изпомпване подобрява стабилността на системата
➢Потискане на лазерния шум
За изпомпване напред и назад светлината на помпата се инжектира в легираното с итербий влакно от единия край и светлината на помпата е по-силна във входния край на легираното с итербий влакно, така че възбуждането на инверсията на частиците също е силно, но поради факторът на поглъщане, изпомпващата светлина е силна.Светлината ще бъде отслабена по дължината на влакното, така че насищането на усилването да се достигне при определена дължина на влакното и шумът да се увеличи.Двупосочното изпомпване може да направи светлината на помпата равномерно разпределена във влакното, така че печалбата също да се разпредели равномерно във влакното, така че шумът да бъде намален.
➢Освободете едностранното налягане
Прекомерната светлинна енергия на помпата се свързва в усилващото влакно и началната секция на усилващото влакно абсорбира много светлината на изпомпване, така че температурата на влакното е най-висока в началната секция и точката на топене на влакното носи най-голямото налягане.Двустранното изпомпване може да накара двете точки на топене от двете страни на усилващото влакно да споделят налягането, което прави системата да работи по-стабилно.
➢Увеличете прага на нестабилност на режима
Нестабилността на режима е свързана с термичното натоварване на усилващото влакно.След като се приеме методът на изпомпване с двоен край, разпределението на температурата на усилващото влакно може да бъде направено по-равномерно, термичният ефект е отслабен и праговата стойност на нестабилността на режима е увеличена.4
.Схемата за изпомпване на 976nm има очевидни предимства
▶ По-висок процент на реализация
Влакното, легирано с итербий, има два силни пика на абсорбция при 915 nm и 976 nm, така че светлинната лента на помпата, обикновено избрана за лазер с легирани итербий влакна, е 915 nm или 975 nm.Сред тях пикът на абсорбция при 975 nm е по-висок, което е около 3 пъти повече от 915 nm, така че 1070 nm лазер със същата мощност консумира само една трета от 915 nm светлина на помпата.Светлината на помпата се преобразува от електрическа енергия, което означава, че използването на 976nm източник на помпа консумира по-малко електрическа енергия и е по-ефективно и енергоспестяващо.
▶По-ниски нелинейни ефекти
В непрекъснатия лазер с едночестотни влакна има някои нелинейни ефекти, като стимулирано разсейване на Брилуен, стимулирано разсейване на Раман и оптичен ефект на Кер, които ще влошат качеството на лъча.Възползвайки се от по-високия пик на абсорбция при 976 nm, усилващото влакно може да бъде направено по-късо при предпоставката за същата ефективност на абсорбция, а намаляването на дължината на влакното помага да се избегне потискането на нелинейните ефекти.
Епилог
GW Laser (GW) се основава на 976nm помпена технология и схема за синтез на многоканален лъч като основна линия и се ангажира да подобри нивото на мощност и качеството на лъча на 10 000-ватовите лазери;в същото време, той също така обръща внимание на подобряването на качеството и стабилността на продуктите, намаляване на процентите на неизправности на продуктите и сложността на обработката на неуспехи.В бъдеще ще продължим да предоставяме на клиентите висококачествени оптични лазери и силна техническа поддръжка.
Време на публикуване: 21 март 2022 г