Im Jahr 2021 wird China die einzige große Volkswirtschaft der Welt sein, die sich schnell von der Epidemie im Jahr 2020 erholen wird.Die Wertschöpfung der Industrien über der festgelegten Größe im Gesamtjahr wird gegenüber dem Vorjahr um 9,6 % steigen, wobei die Wertschöpfung der Hightech-Fertigung und der Geräteherstellung entsprechend zunehmen wird.18,2 %, 12,9 %.Insbesondere Chinas Laserindustrie hat sich in den letzten Jahren schnell entwickelt, und der Umfang der Laserindustriekette hat schnell zugenommen.Im Jahr 2020 wird der Gesamtumsatz mit Lasergeräten (einschließlich Importen) in den Bereichen Industrie, Information, Handel, Medizin und wissenschaftliche Forschung 69,2 Milliarden Yuan betragen, ein Anstieg gegenüber dem Vorjahr um 5,2 Prozentpunkte.Mit dem anhaltenden Wohlstand der Photovoltaik-, Batterie-, Automobil- und anderer Industrien wird der Gesamtumsatz des chinesischen Marktes für Lasergeräte im Jahr 2021 im Jahresvergleich um 15,6 % steigen und 80 Milliarden Yuan erreichen.
▲2010-2021 Chinas Markt für Lasergeräte
Gleichzeitig entwickelt sich auch die Technologie des Lasers schnell weiter.Zunächst wird die Pumpentechnologie von der 915-nm-Lösung mit einem breiteren Temperaturkontrollbereich auf die 976-nm-Lösung mit höherer Absorptionseffizienz umgestellt.Derzeit ist die 976-nm-Pump-Pu-Technologie auf dem Weg der Pumptechnologie von Hochleistungs-Endlosfaserlasern zur technischen Mainstream-Lösung geworden.Hinzu kommt, dass es in der Technologie der 10.000-Watt-Laser seit jeher einen Kampf zwischen „Einkanal-Faserverstärkung“ und „Mehrkanal-Strahlsynthese“ gibt.Der Markt entwickelt sich weiter und umfassende Faktoren wie Technologie, Kosten und Effizienz sind zum Kernfaktor für die Auswahl des Marktes für industrielle Faserlaser geworden.Lassen Sie uns die beiden technischen Routen aufschlüsseln.
10.000-Watt-Lasertechnologie Streckenführung
1. Mehrkanalstrahlkombinationsschema
Je nach Systemstruktur können Faserlaser unterteilt werden in: Faserlaser mit direkter Oszillatorstruktur und Faserlaser mit Master-Oszillator-Leistungsverstärker (MOPA).Der Faserlaser mit direkter Oszillatorstruktur hat eine einfache Struktur und enthält nur einen Laseroszillator, und das Gitter wählt die ausgewählte spezifische Wellenlänge aus und gibt sie aus.
Ein Faserlaser mit direkter Oszillatorkonfiguration besteht hauptsächlich aus einem Gitterpaar (niedrige Reflexion + hohe Reflexion), einer Verstärkungsfaser und mehreren Pumpen.Mehrere Pumplichtstrahlen werden durch einen Strahlkombinierer in eine Verstärkungsfaser eingekoppelt, so dass sich die Verstärkungsfaser in einem Zustand der Inversionsverteilung der Anzahl von Teilchen befindet, um die stimulierte Strahlungsverstärkung des Lichts zu realisieren, und wählen schließlich a bestimmte Wellenlänge des Laserlichts durch das schwach reflektierende Gitter, um durch die Ausgangsfaser hindurchzugehen.an den Ausgangsheader übertragen.
▲ Faserlaser basierend auf direkter Oszillatorstruktur
Nach verschiedenen Pumpmethoden kann es unterteilt werden in: Vorwärtspumpen, Rückwärtspumpen und bidirektionales Pumpen.Die Pumplichtinjektionsrichtung ist die gleiche wie die Laserausgangsrichtung, was als Vorwärtspumpen bezeichnet wird;die Pumplichtinjektionsrichtung ist die gleiche wie die Laserausgangsrichtung entgegengesetzt zum Vorwärts- und Rückwärtspumpen;das Pumplicht wird gleichzeitig aus der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung eingekoppelt.wird bidirektionales Pumpen genannt.Gegenwärtig verwenden sowohl GW als auch IPG das in der obigen Abbildung gezeigte bidirektionale Pumpschema.
Gegenwärtig hat ein Faserlaser oder -modul mit einer Mainstream-Direktoszillatorstruktur eine Leistung von etwa 3 kW, und ein Laser mit höherer Leistung wird von einem Modul zum anderen kombiniert, das heißt, die Lichtausgabe von mehreren Modulen wird durch einen Strahlkombinierer gekoppelt .in eine Faser und dann ausgegeben.Beispielsweise werden 12 KW durch die Kombination von vier 3-KW-Modulen erhalten.
▲ Hochleistungs-Faserlaser mit Mehrkanal-Strahlsyntheseschema
2. Einkanal-Faserverstärkungsschema
Der Faserlaser mit MOPA-Struktur enthält einen Laseroszillator und eine oder mehrere Stufen von Faserverstärkern.Die durch das Gitter im Oszillator ausgewählte Wellenlänge wird als Seed-Licht verwendet, und das Seed-Licht wird unter der Wirkung des mehrstufigen Verstärkers verstärkt, so dass die Ausgangsleistung bis zu einem gewissen Grad erhalten werden kann.Verbesserung.
Bei solchen Hochleistungslasern wird die Leistungssteigerung nicht durch eine Erhöhung der Modulanzahl erreicht, sondern hauptsächlich durch mehrstufige Verstärker.Beispielsweise werden 12 kW durch eine 3-stufige Verstärkung erhalten.
▲ Einkanal-Faserverstärkungsschema basierend auf MOPA-Konfiguration Hochleistungs-Faserlaser
Die Vorteile des Multiplexens von 10.000-Watt-Lasern
1. Die Struktur der gesamten Maschine ist einfach und leicht zu warten
Da der einkanalige verstärkte Hochleistungslaser nur ein Modul hat, ist die interne Anordnung von Licht, Strom und Wasser komplizierter.Sein Steuersystem ist relativ komplexer, und der Oszillator und der Verstärker müssen beim Ein- und Ausschalten einer bestimmten zeitlichen Beziehung folgen: Beim Einschalten des Lasers sollte zuerst der Oszillator eingeschaltet werden, und dann sollte der Verstärker vom eingeschaltet werden Verstärker der ersten Stufe;Der Stufenverstärker startet, und der Verstärker wird Schritt für Schritt vorwärts abgeschaltet.Sobald das Timing nicht in Ordnung ist, ist es sehr wahrscheinlich, dass der Laser ernsthaft beschädigt wird.
Das von GW-Lasern übernommene Mehrstrahl-Syntheseschema, die Lasersteuerung ist relativ einfach, es gibt kein Timing-Problem, keine Probleme bei der Programmsteuerung und die Maschine wird nicht beschädigt.Im Falle eines Laserausfalls können Reparaturen einfach durchgeführt werden, indem das beschädigte Modul entfernt und durch ein neues ersetzt wird.Für Kunden spart es mehr Wartungszeit.
2. Starke Anti-Rückkehrlichtfähigkeit
Anders als bei Oszillatoren gibt es an beiden Enden der Verstärkungsfaser des Verstärkers kein Gitter.Das Rücklicht bei der Bearbeitung von hochreflektierenden Materialien oder das Rücklicht des Nachverstärkers kann leicht zum Vorverstärker zurückgeführt werden, was die Arbeit des Vorverstärkers stört und sogar Schäden verursacht.Daher müssen zusätzliche optische Isolationsmaßnahmen hinzugefügt werden.
Beim Mehrstrahl-Syntheseschema des GW-Lasers hat jedes Modul nur einen Oszillator und es gibt kein Rücklicht;Gleichzeitig ist das einzigartige Geheimnis der GW-Laser-ABR-Anti-Hochreflexionstechnologie: Ein einzelnes Modul ist mit einer fünfstufigen Rücklichterkennungs- und Abstreifvorrichtung ausgestattet. Auf der Grundlage der fünfstufigen Antireflexion von a Einzelmodul, jedes Modul ist mit einer Anti-Rückkehr-Lichtvorrichtung der ersten Stufe ausgestattet, die die internen Komponenten wirksam vor Beschädigungen schützt, den stabilen Betrieb des Lasers gewährleistet und Gold, Silber, hochreflektierende Materialien wie Kupfer und leicht schneidet Aluminium eignen sich für verschiedene Schweißanwendungen.
3. Bidirektionales Pumpen verbessert die Systemstabilität
➢Laserrauschen unterdrücken
Für das Vorwärts- und Rückwärtspumpen wird das Pumplicht von einem Ende in die Ytterbium-dotierte Faser injiziert, und das Pumplicht ist am Eingangsende der Ytterbium-dotierten Faser stärker, sodass die Teilcheninversionsanregung ebenfalls stark ist, aber aufgrund von der Absorptionsfaktor, das Pumplicht ist stark.Das Licht wird entlang der Faserlänge gedämpft, so dass bei einer bestimmten Faserlänge die Verstärkungssättigung erreicht wird und das Rauschen zunimmt.Durch bidirektionales Pumpen kann das Pumplicht gleichmäßig in der Faser verteilt werden, sodass die Verstärkung ebenfalls gleichmäßig in der Faser verteilt wird, sodass das Rauschen reduziert wird.
➢Einseitigen Druck entlasten
Überschüssige Pumplichtenergie wird in die Verstärkungsfaser eingekoppelt, und der Anfangsabschnitt der Verstärkungsfaser absorbiert das Pumplicht stark, sodass die Fasertemperatur im Anfangsabschnitt am höchsten ist und der Faserschmelzpunkt den größten Druck trägt.Doppelendes Pumpen kann dazu führen, dass die beiden Schmelzpunkte auf beiden Seiten der Verstärkungsfaser den Druck teilen, wodurch das System stabiler läuft.
➢Erhöhen Sie den Schwellwert der Modusinstabilität
Modeninstabilität hängt mit der thermischen Belastung der Verstärkungsfaser zusammen.Nachdem das doppelseitige Pumpverfahren übernommen wurde, kann die Temperaturverteilung der Verstärkungsfaser gleichmäßiger gemacht werden, der thermische Effekt wird geschwächt und der Schwellenwert der Modeninstabilität wird erhöht.4
.Das 976-nm-Pumpschema hat offensichtliche Vorteile
▶ Höhere Konversionsrate
Eine mit Ytterbium dotierte Faser hat zwei starke Absorptionsspitzen bei 915 nm und 976 nm, so dass das Pumplichtband, das normalerweise für Ytterbium-dotierte Faserlaser ausgewählt wird, 915 nm oder 975 nm ist.Unter ihnen ist die Absorptionsspitze bei 975 nm höher, was etwa dem Dreifachen von 915 nm entspricht, sodass der 1070-nm-Laser mit derselben Leistung nur ein Drittel des 915-nm-Pumplichts verbraucht.Das Pumplicht wird aus elektrischer Energie umgewandelt, was bedeutet, dass die Verwendung einer 976-nm-Pumpquelle weniger elektrische Energie verbraucht und effizienter und energiesparender ist.
▶ Geringere nichtlineare Effekte
Beim kontinuierlichen Einzelfrequenz-Faserlaser gibt es einige nichtlineare Effekte, wie z. B. stimulierte Brillouin-Streuung, stimulierte Raman-Streuung und optischer Kerr-Effekt, die die Strahlqualität verschlechtern.Durch den Vorteil der höheren Absorptionsspitze bei 976 nm kann die Verstärkungsfaser unter der Prämisse der gleichen Absorptionseffizienz kürzer gemacht werden, und eine Verringerung der Faserlänge hilft, die Unterdrückung nichtlinearer Effekte zu vermeiden.
Epilog
GW Laser (GW) basiert auf der 976-nm-Pumptechnologie und dem Mehrkanal-Strahlsyntheseschema als Hauptlinie und engagiert sich für die Verbesserung des Leistungsniveaus und der Strahlqualität von 10.000-Watt-Lasern;Gleichzeitig wird auch darauf geachtet, die Qualität und Stabilität von Produkten zu verbessern, die Produktausfallraten zu reduzieren und die Komplexität der Handhabung von Fehlern zu verringern.Auch in Zukunft werden wir unseren Kunden hochwertige Faserlaser und einen starken technischen Support bieten.
Postzeit: 21. März 2022