El làser té quatre característiques principals, a saber, alta brillantor, bona direccionalitat, bona monocromaticitat i alta coherència.Aquestes propietats estan relacionades entre si, fent que el làser sigui adequat per a diferents escenaris.
L'alta brillantor del làser és una característica important diferent de les fonts de llum ordinàries, i augmentar la potència i la brillantor també és un tema etern per al desenvolupament dels làsers.El que és una brillantor alta, expressada en llenguatge tècnic, és que com més proper a 1 és l'índex M2 que descriu la qualitat del feix.
En els darrers anys, amb la millora de la tecnologia, els làsers de fibra domèstics han superat gradualment el límit de potència, de 12KW a 20KW.Actualment, s'ha llançat al mercat el làser de fibra més alt amb una potència de 30KW, i el següent pas és 50KW.Tothom presta atenció i competeix amb la potència de sortida del làser de qui és més alta, però ignora qui té una millor qualitat del feix.
Avui fem una ullada a què és una brillantor alta i els avantatges i la importància de l'alta brillantor.
Propietats del raig làser
La llum làser emesa pel làser té aquest aspecte, primer convergent en el camp proper i després estenent-se al camp llunyà.
en,
El radi de la cintura del feix w0 és el radi en què el raig làser convergeix a la secció més petita del camp proper;
La longitud de Rayleigh ZR és la posició quan la cintura del feix augmenta √2 vegades;
El camp llunyà es defineix com el rang més enllà de 4 vegades la longitud de Rayleigh, i el camp proper es defineix com l'interval dins de 4 vegades la longitud de Rayleigh;
L'angle de divergència del camp llunyà θ representa el grau de divergència del raig làser al camp llunyà.
Caracterització de la qualitat del feix
La qualitat del feix és el paràmetre bàsic per caracteritzar les característiques del feix làser, i és un indicador important del làser, que s'utilitza per mesurar el grau d'enfocament del feix làser en una situació específica.Els mètodes més utilitzats per quantificar la qualitat del feix són: producte de paràmetres del feix (BPP) i M2factor.
BPP (Beam Parameter Product): producte del paràmetre del feix, definit com el radi de la cintura del feix (w0) multiplicat per l'angle de divergència de camp llunyà (θ):
M2: La relació entre el producte del paràmetre del feix i el producte del paràmetre del feix del feix gaussià fonamental, que es pot convertir en BPP:
A partir de la fórmula anterior, podem trobar fàcilment que: BPP no té res a veure amb la longitud d'ona, mentre que el factor M2 està relacionat amb la longitud d'ona del làser.
El valor del factor M² és infinitament proper a 1, la qual cosa significa la relació entre les dades reals i les dades ideals.Quan les dades reals estan més a prop de les dades ideals, la qualitat del feix és millor.
Per a un làser de fibra amb una longitud d'ona de 1070 nm, els paràmetres ideals haurien de ser:
Quan el làser de fibra BPP o M2paràmetreestà més a prop d'aquest valor, la qualitat del feix és millor i l'angle de divergència corresponent és menor.
Com determinar la qualitat del feix
Normalment, utilitzem un analitzador de feix per mesurar la qualitat del feix del làser, deixar que l'analitzador es mogui en relació al camí òptic i recopilar informació X, Y i Z en diverses posicions per determinar la mida de la cintura del feix, la posició i l'angle de divergència. , i calculeu la longitud de Rayleigh i BPP o M2.
Els més utilitzats són el mètode de la vora del ganivet i el mètode de la ranura.Les idees dels dos són bàsicament les mateixes, és a dir, utilitzeu un tall de ganivet o escletxa per escanejar el feix, mesurar i mapejar la distribució del camp de llum d'una secció, i després moure's cap amunt i cap avall per mesurar i mapejar el camp de llum a diferents distàncies.Finalment, s'obté la distribució tridimensional del camp lluminós.
▲ Mètode de tall de ganivet
▲ Mètode d'escletxa
La prova de la qualitat del feix sovint és més complicada.Simplement, podem aproximar l'estimació segons el diàmetre del nucli de la fibra i l'obertura numèrica (NA).
Un feix de llum, per gran que sigui el rang d'angle, només es pot transmetre normalment quan entra a la fibra dins del rang d'angle d'incidència crític.El valor sinusoïdal d'aquest angle α és l'obertura numèrica NA de la fibra, és a dir, NA=sinα, que reflecteix la llum rebuda per la fibra.capacitat.En general es pot considerar aproximadament això.
Què entenem normalment per làsers d'alta brillantor?
Brillantor (Br) Definició: densitat de potència per unitat d'àrea i unitat d'angle sòlid.Com hem esmentat abans, l'àrea central d'un làser de fibra
, l'angle sòlid de camp llunyà
.
Segons la fórmula anterior, no és difícil veure que l'anomenada alta brillantor significa que té una qualitat de feix més alta (és a dir, un BPP o M més petit2) sota el mateix poder.
Com a líder mundial en làsers d'alta brillantor,GW Laser Tech se centra en la investigació i desenvolupament de làsers de fibra d'alta brillantor de 976 nm, liderant la tendència de desenvolupament dels làsers de fibra.
Làser de Guanghuiés solter-mode 10μmlàser de sortida de fibra límit, M2<1,1 i el làser de fibra de 50kw 100μm tenen una densitat d'energia propera al límit físic.
Làser convencional de 4 kW de mode únic de diàmetre central de 100 μm M2<1,3, làser multimode de 12 kW BPP <4.
▲ Làser Guanghui sèrie YLPS mòdul únic làser 4KW
▲ Guanghui Laser sèrie YLPM làser multimòdul 20KW
5
Importància i avantatges de l'alta brillantor
En els darrers anys, els làsers d'alta potència s'estan convertint gradualment en la força principal del mercat, i els làsers de fibra també s'estan avançant cap a una potència més gran.Els làsers de 12KW s'han convertit en la configuració estàndard dels fabricants de làser convencionals.L'any passat, les vendes de làsers de 20KW de Guanghui Laser van augmentar significativament;actualment, els làsers de 40 kW comencen a enviar-se gradualment.
La majoria dels làsers de fibra d'alta potència actuals es componen de diversos mòduls, és a dir, la sortida de llum de diversos mòduls làser s'acobla a una fibra òptica per a la sortida.En comparació amb el nucli de fibra de sortida d'un mòdul làser únic, diversos mòduls El diàmetre del nucli de fibra de sortida combinat és més gran i la qualitat del feix és corresponentment més baixa.
Si s'ignora la qualitat del feix, per molt alta que sigui la potència, es pot realitzar mitjançant l'esquema de combinació de feix multimòdul.Tanmateix, amb el progrés tecnològic i l'actualització industrial, la indústria manufacturera avançarà gradualment cap a la gamma alta, que inevitablement presentarà requisits cada cop més alts per als làsers, no només satisfent l'augment de potència, sinó també prestant més atenció a la millora de la brillantor. .Aquells làsers d'alta potència que només augmenten la potència sense prestar atenció a la brillantor aviat seran eliminats pel mercat.
Des de la seva creació, GW Laser Techs'ha compromès amb la investigació i el desenvolupament de làsers d'alta brillantor, i augmentarà la potència i augmentarà la brillantor per igual.Mitjançant l'optimització de la tecnologia del mòdul làser únic, l'empalmament de la fibra i els esquemes de combinació de feix, la brillantor del làser s'ha millorat encara més.En les mateixes condicions de potència, després de la col·limació i l'enfocament pel mateix sistema òptic, el punt al punt focal és més petit i la densitat d'energia és més alta.Això es manifesta directament en aplicacions de processament làser: amb la mateixa potència, la velocitat de processament és més ràpida;amb la mateixa velocitat de processament, la potència requerida és menor.
Preneu com a exemple el tall làser de 20KW de la sèrie YLPM de GW Laser.En comparació amb altres làsers de la mateixa potència, la velocitat de tall és més ràpida, i aquest avantatge és especialment evident en el tall de materials d'alta reflexió.
Els làsers d'alta brillantor són una adreça important per al desenvolupament de la indústria del làser.El mercat de làser d'alta potència actual ha mostrat una homogeneïtat evident i els principals fabricants de làser estan avançant en la direcció de la potència superposada.
GWLàserno només es preocupa per l'augment de la potència del làser, sinó que també presta més atenció a la millora de la brillantor del làser.En el futur, continuarem explorant en la direcció de l'alta brillantor, de manera que el làser tingui una millor qualitat del feix i un rendiment de processament millor i ajudi els clients a millorar l'eficiència del processament.
Hora de publicació: 21-12-2022