El láser tiene cuatro características principales, a saber, alto brillo, buena direccionalidad, buena monocromaticidad y alta coherencia.Estas propiedades están relacionadas entre sí, lo que hace que el láser sea adecuado para diferentes escenarios.
El alto brillo del láser es una característica importante que lo diferencia de las fuentes de luz ordinarias, y el aumento de la potencia y el brillo también es un tema eterno para el desarrollo de los láseres.Lo que es alto brillo, expresado en lenguaje técnico es que cuanto más cercano a 1 es el índice M2 que describe la calidad del haz.
En los últimos años, con la mejora de la tecnología, los láseres de fibra domésticos han superado gradualmente el límite de potencia, de 12 KW a 20 KW.En la actualidad, se ha lanzado al mercado el láser de fibra más alto con una potencia de 30KW, y el siguiente paso es 50KW.Todos prestan atención y compiten por quién tiene mayor potencia de salida del láser, pero ignoran quién tiene una mejor calidad de haz.
Hoy echemos un vistazo a lo que es el alto brillo y las ventajas y el significado del alto brillo.
Propiedades del rayo láser
La luz láser emitida por el láser se ve así, primero convergiendo en el campo cercano y luego extendiéndose en el campo lejano
en,
El radio de cintura del rayo w0 es el radio en el que el rayo láser converge en la sección más pequeña en el campo cercano;
La longitud de Rayleigh ZR es la posición cuando la cintura de la viga aumenta √2 veces;
El campo lejano se define como el rango más allá de 4 veces la longitud de Rayleigh, y el campo cercano se define como el rango dentro de 4 veces la longitud de Rayleigh;
El ángulo de divergencia de campo lejano θ representa el grado de divergencia del rayo láser en el campo lejano.
Caracterización de la calidad del haz
La calidad del rayo es el parámetro central para caracterizar las características del rayo láser y es un indicador importante del láser, que se utiliza para medir el grado de enfoque del rayo láser en una situación específica.Los métodos comúnmente utilizados para cuantificar la calidad del haz son: producto del parámetro del haz (BPP) y M2factor.
BPP (Beam Parameter Product): producto de parámetro de viga, definido como el radio de cintura de la viga ( w0) multiplicado por el ángulo de divergencia de campo lejano (θ):
METRO2: La relación del producto del parámetro del haz al producto del parámetro del haz del haz gaussiano fundamental, que se puede convertir a BPP:
De la fórmula anterior, podemos encontrar fácilmente que: BPP no tiene nada que ver con la longitud de onda, mientras que el factor M2 está relacionado con la longitud de onda del láser.
El valor del factor M² es infinitamente cercano a 1, lo que significa la relación entre los datos reales y los datos ideales.Cuando los datos reales están más cerca de los datos ideales, la calidad del haz es mejor.
Para un láser de fibra con una longitud de onda de 1070nm, los parámetros ideales deberían ser:
Cuando el láser de fibra BPP o M2parámetroestá más cerca de este valor, la calidad del haz es mejor y el ángulo de divergencia correspondiente es menor.
Cómo determinar la calidad del haz
Por lo general, usamos un analizador de haz para medir la calidad del haz del láser, dejamos que el analizador se mueva en relación con la trayectoria óptica y recopilamos información X, Y y Z en múltiples posiciones para determinar el tamaño de la cintura del haz, la posición y el ángulo de divergencia. , y calcule la longitud de Rayleigh y BPP o M2.
Los más utilizados son el método del filo de la navaja y el método de hendidura.Las ideas de los dos son básicamente las mismas, es decir, use un filo de cuchillo o una hendidura para escanear el haz, medir y mapear la distribución del campo de luz de una sección, y luego moverse hacia arriba y hacia abajo para medir y mapear el campo de luz en diferentes distancias.Finalmente, se obtiene la distribución tridimensional del campo de luz.
▲ Método de filo de cuchillo
▲ Método de hendidura
La prueba de la calidad del haz suele ser más complicada.Simplemente, podemos aproximar la estimación según el diámetro del núcleo de la fibra y la apertura numérica (NA).
Un haz de luz, sin importar cuán grande sea el rango del ángulo, solo puede transmitirse normalmente cuando ingresa a la fibra dentro del rango crítico del ángulo de incidencia.El valor seno de este ángulo α es la apertura numérica NA de la fibra, es decir, NA=sinα, que refleja la luz recibida por la fibra.habilidad.En general, se puede considerar aproximadamente eso.
¿A qué nos referimos normalmente con láseres de alto brillo?
Brillo (Br) Definición: Densidad de potencia por unidad de área y unidad de ángulo sólido.Como mencionamos antes, el área central de un láser de fibra
, el ángulo sólido de campo lejano
.
De acuerdo con la fórmula anterior, no es difícil ver que el llamado alto brillo significa que tiene una mayor calidad de haz (es decir, menor BPP o M2 ) bajo el mismo poder.
Como líder mundial en láseres de alto brillo,GW Laser Tech se centra en la investigación y el desarrollo de láseres de fibra de alto brillo de 976nm, liderando la tendencia de desarrollo de los láseres de fibra.
Láser Guanghuies soltero-modo 10μmlímite de salida de fibra láser, M2<1,1, y el láser de fibra de 50kw y 100 μm tiene una densidad de energía cercana al límite físico.
Láser M convencional de 4kW monomodo con diámetro de núcleo de 100 μm2<1,3, láser multimodo de 12kW BPP<4.
▲ Guanghui láser serie YLPS módulo único láser 4KW
▲ Guanghui Laser YLPM serie láser multimódulo de 20KW
5
Importancia y ventajas del alto brillo.
En los últimos años, los láseres de alta potencia se están convirtiendo gradualmente en la fuerza principal del mercado, y los láseres de fibra también se están moviendo hacia una mayor potencia.Los láseres de 12KW se han convertido en la configuración estándar de los principales fabricantes de láseres.El año pasado, las ventas de láseres de 20KW de Guanghui Laser aumentaron significativamente;en la actualidad, los láseres de 40KW están comenzando a enviarse gradualmente.
La mayoría de los láseres de fibra de alta potencia actuales se componen de múltiples módulos, es decir, la salida de luz de múltiples módulos láser se acopla en una fibra óptica para la salida.En comparación con el núcleo de fibra de salida de un solo módulo láser, múltiples módulos El diámetro del núcleo de fibra de salida combinado es mayor y la calidad del haz es correspondientemente menor.
Si se ignora la calidad del haz, sin importar qué tan alta sea la potencia, se puede realizar a través del esquema de combinación de haz de varios módulos.Sin embargo, con el progreso tecnológico y la mejora industrial, la industria manufacturera se moverá gradualmente hacia la gama alta, lo que inevitablemente presentará requisitos cada vez más altos para los láseres, no solo satisfaciendo el aumento de potencia, sino también prestando más atención a la mejora del brillo. .Esos láseres de alta potencia que solo aumentan la potencia sin prestar atención al brillo pronto serán eliminados del mercado.
Desde su creación, GW Laser Techse ha comprometido con la investigación y el desarrollo de láseres de alto brillo, y aumentará la potencia y el brillo por igual.A través de la optimización de la tecnología de módulo láser único, el empalme de fusión de fibra y los esquemas de combinación de haz, el brillo del láser se ha mejorado aún más.En las mismas condiciones de potencia, después de la colimación y el enfoque por el mismo sistema óptico, el punto en el punto focal es más pequeño y la densidad de energía es mayor.Esto se manifiesta directamente en las aplicaciones de procesamiento láser: bajo la misma potencia, la velocidad de procesamiento es más rápida;bajo la misma velocidad de procesamiento, la potencia requerida es menor.
Tome como ejemplo el corte por láser de 20 KW de la serie YLPM de GW Laser.En comparación con otros láseres de la misma potencia, la velocidad de corte es más rápida y esta ventaja es especialmente obvia al cortar materiales altamente reflectantes.
Los láseres de alto brillo son una dirección importante para el desarrollo de la industria del láser.El mercado actual de láseres de alta potencia ha mostrado una homogeneidad evidente y los principales fabricantes de láseres están avanzando en la dirección de la potencia superpuesta.
GWLáserno solo se preocupa por el aumento de la potencia del láser, sino que también presta más atención a la mejora del brillo del láser.En el futuro, continuaremos explorando en la dirección de alto brillo, para que el láser tenga una mejor calidad de haz y rendimiento de procesamiento, y ayude a los clientes a mejorar la eficiencia de procesamiento.
Hora de publicación: 21-dic-2022