Yn ystod y degawd diwethaf, gyda gwelliant parhaus ffynhonnell pwmp a laser, mae technoleg laser ffibr wedi gwella'n fawr. Yn seiliedig ar y ffibr optegol doped (YDF-Laser) yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn ymchwil ddiwydiannol, wyddonol, ac ati oherwydd effeithlonrwydd trosi trydanol-optegol uchel, gwell ansawdd trawst a sefydlogrwydd.
Ffig1. Cyfradd amsugno sbectrol gwahanol ddefnyddiau metel
Mae laserau ffibr un modd pŵer uchel heddiw wedi gallu gweithredu allbwn pŵer optegol lefel KW digidol yn hawdd, sy'n gwneud laserau o'r fath ym maes prosesu metel. O dan yr un amodau pŵer allbwn ysgafn, oherwydd y gyfradd amsugno wahanol, mae'r laser ffibr 1 micron sy'n seiliedig ar y ffibr oedolion yn cael ei wella'n sylweddol pan fo laser CO2 10 micron yn fwy effeithlon na'r deunydd metel. Mae Ffig 1 yn rhoi cyfradd amsugno sbectrol gwahanol ddefnyddiau metel, y gellir ei weld o'r ffigur bod y rhan fwyaf o'r deunydd metel ar nodweddion amsugno'r sbectrwm yn dangos tueddiad i ostwng wrth i'r donfedd optegol gynyddu. Mae'r deunydd metel yn amlwg yn gryfach na thonfedd allbwn tua 1070 nm o'i gymharu â thonfedd allbwn y laser CO2 mewn laser CO2 ar 10.6wm. Yn benodol, mae cyfradd amsugno'r haearn metel o dan donfedd 1070 nm bron 6 gwaith yn is na'r amodau tonfedd 10.6wm.
Ffig 2. Amsugno cymharol ffibr aluminosilicate a phosphosilicate (YB) ar sbectrwm 800-1100 nm
Oherwydd bod gan y ffibr optegol cyfunol nodwedd amsugno gref iawn o donfedd 976 nm a 915 nm, mae laserau o'r fath yn cael eu pwmpio'n bennaf gan laser lled-ddargludyddion (LD) sy'n allyrru'r donfedd uchod. Mae Ffig 2 yn ddau ffibrau optegol dop nodweddiadol i gyfraddau amsugno cymharol o sbectrosgopeg 800 i 1100 nm, ac mae brig amsugno nodwedd sylweddol ger 915 nm a 976 nm. Mae cyfradd amsugno tonnau golau 976nm yn y ffibr dympio aluminosilicate bron i dair gwaith y don ysgafn o 915 nm, ac mae cyfradd amsugno'r cyntaf yn y ffosffosilicate bron 5 gwaith yr olaf. Mae anfantais o'r fath yn wahanol, sy'n golygu bod laserau o'r fath yn mabwysiadu technoleg pwmp LD 976nm i sicrhau effeithlonrwydd trosi ysgafn-optegol uwch. Ar yr un pryd, mae amsugno uwch hefyd yn golygu lleihau hyd y ffibr yn effeithiol, a thrwy hynny gyfyngu ar effeithiau aflinol niweidiol i raddau.
Ffig.3 Cromlin Photon Dinoff (PD) Colli Camau Ynni ïon YB Gwahanol.
Ar hyn o bryd, mae angen i laserau ffibr dop daear prin actio mawr wynebu problemau ffotodational. Mae'r broblem hon yn achosi gostyngiad sylweddol yng ngrym allbwn y laser, sefydlogrwydd a bywyd gwaith. Tywyllwch Ffoton Adroddir am y ffenomen hefyd mewn nifer fawr o laserau ffibr wedi'u dopio â ïon. Ystyrir yn gyffredinol bod y ffenomen hon yn cael ei hachosi gan ganolfan liw a gynhyrchir yn y matrics gwydr. Mae astudiaethau blaenorol wedi cynnig ffordd lawer posibl i ddatrys y dacte ffoton hwn, gan gynnwys ffosfforws wedi'i gyd-dopio yn y ffibr, gan ddefnyddio laser 405 nm, ffotobotio, hyd yn oed gan ddefnyddio tymheredd uchel, mae anelio o ffoton yn dadfeilio. . Yn eu plith, er y gellir atal y ffosfforws yn effeithiol, mae'r golled cefndir a'r agorfa rifiadol yn cynyddu.
Dangosodd astudiaethau blaenorol o dîm Koponen, ar dywyllach ffoton, fod cyflymder cymeriant ffoton yn dibynnu i raddau helaeth ar grynodiad gwiddon cyffroi, sef gwrthdroad cyflwr egni'r ïon (Cyfradd Gwrthdroad YB). Fe wnaethant ddarganfod bod cyfraddau cymeriant ffoton yn gymesur â 7 gwaith yn y gyfradd gwrthdroi ynni ïonig. Rhoddir cromlin o golledion a awgrymir gan ffoton dros amser yn Ffig 3 yn Ffig 3 yn Ffigur 3. Mae'r data'n reddfol iawn bod y gyfradd darogan ffoton yn cynyddu'n sydyn gyda'r cynnydd mewn gwrthdroi ynni.
Ffig 4, Cyfradd Gwrthdroi Ynni Ion YB Fel y Gromlin Newid Pwmp Pwmp o dan 976 Nm a 920 Cyflwr Pwmp NM (Tybiwch fod y data cyfradd gwrthdroi yn ddigon llyfn pan fo'r amrywiant safonol yn llai nag 1%)
Mae cyfradd gwrthdroi'r wladwriaeth egni yn y ffibr wedi'i dopio yn cael ei effeithio gan fàs y ffibr, pŵer y pwmp, yr adborth ysgafn, a thonfedd tonfedd golau'r pwmp. Gellir atal tonfedd golau pwmp addas i raddau helaeth. Diffinnir y gwrthdroad ynni-wladwriaeth yn fras fel cymhareb amsugno ffotonig gyda'r un trawsdoriad allyriadau ar donfedd golau pwmp penodol, ac yna ceir cyflwr egni'r ffibr wedi'i dopio o dan ddau gyflwr golau pwmp o 976 nm a 920 nm. Mae'r gyfradd gwrthdroi yn amrywio gyda'r newid pŵer pwmp (Ffig 4). Er bod y sbectrwm amsugno yn y FIG 2 yn y FiG 2 cyntaf yn nodi bod nodweddion amsugno golau tonfedd 976nm yn sylweddol gryfach na thonfeddi eraill, ond oherwydd bod golau tonfedd 976 nm yn gymharol fawr, fe'i ceir o'r diwedd trwy olau pwmp nag yn 920 nm. Mae'r egni is yn y cyflwr yn is. Er na roddodd y data wrthdroad y wladwriaeth ynni o bwmp 915 nm yn uniongyrchol, roedd yn dal yn bosibl dyfalu bod gan ffynhonnell golau pwmp 976nm botensial is-broffilio gwrth-optegol cryfach na'r un blaenorol.
Er bod gan y dull pwmp 976nm gyfradd amsugno uwch ac effeithlonrwydd trosi ysgafn, gall leihau hyd y ffibr ennill yn effeithiol, a gellir lleihau'r effaith canache ffoton niweidiol, ond mae'n gymharol â'r modd pwmp 915 nm ar drin a chyplu ffibr. . Mae technegol yn anoddach. At hynny, mae sbectrwm amsugno'r ffibr corfforedig yn yr ystod 976 nm yn rhy gul. Gall y newid tonfedd a achosir gan amrywiad tymheredd y ffynhonnell bwmp achosi i'r pŵer allbwn laser fod yn ansefydlog, ac mae gan y dechnoleg bwmp hon ofyniad llym iawn gan system rheoli thermol y laser. Oherwydd hyn, dim ond ychydig o wneuthurwyr laser sydd fel IPG yr Almaen, Cydlynol-Rofin yr Unol Daleithiau, ac mae GW yr UD a gweithgynhyrchwyr eraill yn defnyddio ffynhonnell bwmp 976 nm mewn laserau diwydiannol ar raddfa fawr.
Amser post: Gorff-27-2021