Laser má čtyři hlavní charakteristiky, a to vysoký jas, dobrou směrovost, dobrou monochromatičnost a vysokou koherenci.Tyto vlastnosti spolu souvisí, díky čemuž je laser vhodný pro různé scénáře.
Vysoký jas laseru je důležitou vlastností odlišnou od běžných světelných zdrojů a zvyšování výkonu a jasu je také věčným tématem pro vývoj laserů.Vysoký jas, vyjádřený v odborném jazyce, je ten, že čím blíže k 1 je index M2 popisující kvalitu paprsku.
V posledních letech se zdokonalováním technologie domácí vláknové lasery postupně prolomily výkonový limit, z 12KW na 20KW.V současnosti je na trh uveden nejvyšší vláknový laser o výkonu 30KW a dalším krokem je 50KW.Všichni dávají pozor a soutěží, kdo má vyšší výkon laseru, ale ignoruje, kdo má lepší kvalitu paprsku.
Dnes se podíváme na to, co je vysoký jas, a na výhody a význam vysokého jasu.
Vlastnosti laserového paprsku
Laserové světlo vyzařované laserem vypadá takto, nejprve se sbíhá v blízkém poli a poté se šíří ve vzdáleném poli
v,
Poloměr pasu paprsku w0 je poloměr, při kterém laserový paprsek konverguje k nejmenšímu úseku v blízkém poli;
Rayleighova délka ZR je poloha, kdy se pás nosníku zvýší √2krát;
Vzdálené pole je definováno jako rozsah přesahující 4násobek Rayleighovy délky a blízké pole je definováno jako rozsah v rámci 4násobku Rayleighovy délky;
Úhel divergence vzdáleného pole θ představuje stupeň divergence laserového paprsku ve vzdáleném poli.
Charakterizace kvality paprsku
Kvalita paprsku je základním parametrem pro charakterizaci charakteristik laserového paprsku a je důležitým ukazatelem laseru, který se používá k měření stupně zaostření laserového paprsku v konkrétní situaci.Běžně používané metody pro kvantifikaci kvality svazku jsou: součin parametrů svazku (BPP) a M2faktor.
BPP (Beam Parameter Product): součin parametrů nosníku, definovaný jako poloměr pasu nosníku ( š0) vynásobený úhlem divergence vzdáleného pole (θ):
M2: Poměr součinu parametrů svazku k součinu parametrů svazku základního Gaussova svazku, který lze převést na BPP:
Z výše uvedeného vzorce snadno zjistíme, že: BPP nemá nic společného s vlnovou délkou, zatímco faktor M2 souvisí s vlnovou délkou laseru.
Hodnota faktoru M² se nekonečně blíží 1, což znamená poměr skutečných dat k ideálním datům.Když se skutečná data blíží ideálním datům, kvalita paprsku je lepší.
Pro vláknový laser s vlnovou délkou 1070nm by ideální parametry měly být:
Při vláknovém laseru BPP nebo M2parametrje blíže této hodnotě, je kvalita paprsku lepší a odpovídající úhel divergence je menší.
Jak určit kvalitu paprsku
Obvykle používáme analyzátor paprsku k měření kvality paprsku laseru, necháme analyzátor pohybovat se vzhledem k optické dráze a shromažďujeme informace X, Y a Z na více pozicích, abychom určili velikost pasu paprsku, polohu a úhel divergence. a vypočítat Rayleighovu délku a BPP nebo M2.
Běžně se používá metoda ostří nože a metoda štěrbiny.Myšlenky těchto dvou jsou v zásadě stejné, to znamená, že pomocí ostří nože nebo štěrbiny naskenujte paprsek, změřte a zmapujte rozložení světelného pole v řezu a poté pohybem nahoru a dolů změřte a zmapujte světelné pole na různé vzdálenosti.Nakonec se získá trojrozměrné rozložení světelného pole.
▲ Metoda ostří nože
▲ Metoda štěrbiny
Zkouška kvality paprsku je často složitější.Jednoduše můžeme odhad přiblížit podle průměru jádra vlákna a numerické apertury (NA).
Paprsek světla, bez ohledu na to, jak velký je rozsah úhlu, může být normálně přenášen pouze tehdy, když vstoupí do vlákna v kritickém rozsahu úhlu dopadu.Sinusová hodnota tohoto úhlu α je číselná apertura NA vlákna, tedy NA=sinα, která odráží světlo přijímané vláknem.schopnost.Obecně se to dá přibližně považovat.
Co obvykle rozumíme pod pojmem lasery s vysokou svítivostí?
Jas (Br) Definice: Hustota výkonu na jednotku plochy a jednotkový prostorový úhel.Jak jsme již zmínili, jádro vláknového laseru
, prostorový úhel vzdáleného pole
.
Podle výše uvedeného vzorce není těžké zjistit, že tzv. vysoký jas znamená, že má vyšší kvalitu paprsku (tedy menší BPP nebo M2) pod stejným výkonem.
Jako globální lídr v oblasti laserů s vysokým jasemGW Laser Tech se zaměřuje na výzkum a vývoj 976nm vysoce svítivých vláknových laserů, vedoucích trendů vývoje vláknových laserů.
Guanghui laser's single-režim 10μmlimitní vláknový výstupní laser, M2<1,1 a 50kw 100μm vláknový laser má hustotu energie blízko fyzikálnímu limitu.
Běžný jednorežimový 4kW laser o průměru jádra 100μm M2<1,3, multimódový 12kW laser BPP<4.
▲ Guanghui laser série YLPS s jedním modulem 4KW laser
▲ Laser Guanghui řady YLPM s více moduly 20KW laser
5
Význam a výhody vysokého jasu
Hlavní silou na trhu se v posledních letech postupně stávají vysokovýkonné lasery a k vyššímu výkonu směřují i vláknové lasery.12KW lasery se staly standardní konfigurací hlavních výrobců laserů.V loňském roce se výrazně zvýšil prodej 20kW laserů společnosti Guanghui Laser;v současnosti se postupně začínají dodávat 40kW lasery.
Většina současných vysoce výkonných vláknových laserů se skládá z více modulů, to znamená, že výstup světla z více laserových modulů je spojen do jednoho optického vlákna pro výstup.Ve srovnání s výstupním vláknovým jádrem jednoho laserového modulu, více modulů Kombinovaný průměr výstupního vlákna vlákna je větší a kvalita paprsku je odpovídajícím způsobem nižší.
Pokud je kvalita paprsku ignorována, bez ohledu na to, jak vysoký je výkon, lze ji realizovat pomocí schématu kombinování paprsku s více moduly.S technologickým pokrokem a průmyslovou modernizací však bude zpracovatelský průmysl postupně směřovat k high-endu, který bude nevyhnutelně klást vyšší a vyšší požadavky na lasery, nejen uspokojující nárůst výkonu, ale také věnovat větší pozornost zlepšení jasu. .Ty vysoce výkonné lasery, které pouze zvyšují výkon, aniž by věnovaly pozornost jasu, budou brzy z trhu odstraněny.
Od svého založení, GW Laser Techse zavázala k výzkumu a vývoji laserů s vysokým jasem a rovnoměrně zvýší výkon a jas.Prostřednictvím optimalizace technologie jednoho laserového modulu, spojování vláken a kombinování paprsků se jas laseru dále zlepšil.Za stejných výkonových podmínek, po kolimaci a zaostření stejným optickým systémem, je bod v ohnisku menší a hustota energie je vyšší.To se přímo projevuje v aplikacích laserového zpracování: při stejném výkonu je rychlost zpracování vyšší;při stejné rychlosti zpracování je požadovaný výkon menší.
Vezměte si jako příklad laserové řezání YLPM řady GW Laser 20KW.Ve srovnání s jinými lasery se stejným výkonem je rychlost řezání vyšší a tato výhoda je zřejmá zejména při řezání vysoce reflexních materiálů.
Vysoce svítivé lasery jsou důležitým směrem pro rozvoj laserového průmyslu.Současný trh s vysoce výkonnými lasery ukázal zjevnou homogenitu a hlavní výrobci laserů postupují směrem k superponovanému výkonu.
GWLaserse stará nejen o zvýšení výkonu laseru, ale věnuje větší pozornost i zlepšení jasu laseru.V budoucnu budeme pokračovat ve výzkumu směrem k vysokému jasu, aby měl laser lepší kvalitu paprsku a výkon zpracování a pomohl zákazníkům zlepšit efektivitu zpracování.
Čas odeslání: 21. prosince 2022