قدرت و روشنایی دو چرخ محرک توسعه لیزر فیبر آینده را تعریف می کند

لیزر چهار ویژگی اصلی دارد که عبارتند از روشنایی بالا، جهت گیری خوب، تک رنگی خوب و پیوستگی بالا.این ویژگی ها به یکدیگر مرتبط هستند و لیزر را برای سناریوهای مختلف مناسب می کنند.

روشنایی بالای لیزر یک ویژگی مهم متفاوت از منابع نور معمولی است و افزایش قدرت و روشنایی نیز موضوعی ابدی برای توسعه لیزرها است.آنچه که روشنایی بالا به زبان فنی بیان می شود این است که هر چه به 1 نزدیکتر باشد شاخص M2 توصیف کننده کیفیت پرتو است.

در سال های اخیر، با پیشرفت تکنولوژی، لیزرهای فیبر داخلی به تدریج از حد توان عبور کرده اند، از 12KW به 20KW.در حال حاضر بالاترین لیزر فیبر با توان 30 کیلووات به بازار عرضه شده است و مرحله بعدی 50 کیلووات می باشد.همه توجه می کنند و رقابت می کنند که چه کسی توان خروجی لیزری بالاتری دارد، اما نادیده می گیرد که چه کسی کیفیت پرتو بهتری دارد.

امروز اجازه دهید نگاهی به روشنایی بالا و مزایا و اهمیت روشنایی بالا بیاندازیم.

خواص پرتو لیزر

نور لیزر ساطع شده توسط لیزر به این شکل است که ابتدا در میدان نزدیک همگرا می شود و سپس در میدان دور پخش می شود.

که در،

شعاع کمر پرتو w0 شعاعی است که در آن پرتو لیزر به کوچکترین بخش در میدان نزدیک همگرا می شود.

طول ریلی ZR موقعیتی است که کمر پرتو √2 برابر افزایش می یابد.

میدان دور به عنوان محدوده ای بیش از 4 برابر طول رایلی و میدان نزدیک به عنوان محدوده ای در 4 برابر طول رایلی تعریف می شود.

زاویه واگرایی میدان دور θ نشان دهنده درجه واگرایی پرتو لیزر در میدان دور است.

مشخصه کیفیت پرتو

کیفیت پرتو پارامتر اصلی برای مشخص کردن ویژگی های پرتو لیزر است و یک شاخص مهم لیزر است که برای اندازه گیری درجه تمرکز پرتو لیزر در یک موقعیت خاص استفاده می شود.روش های رایج برای تعیین کمیت کیفیت تیر عبارتند از: محصول پارامتر تیر (BPP) و M2^عامل.

BPP (محصول پارامتر پرتو): محصول پارامتر پرتو، که به عنوان شعاع کمر پرتو (w₀ضرب در زاویه واگرایی میدان دور (θ):

م²: نسبت حاصلضرب پارامتر تیر به حاصلضرب پارامتر تیر تیر گاوسی اساسی که می تواند به BPP تبدیل شود:

از فرمول بالا به راحتی می توان دریافت که: BPP ربطی به طول موج ندارد، در حالی که فاکتور M2 مربوط به طول موج لیزر است.

مقدار ضریب M² بی نهایت نزدیک به 1 است که به معنای نسبت داده های واقعی به داده های ایده آل است.هنگامی که داده های واقعی به داده های ایده آل نزدیک تر است، کیفیت پرتو بهتر است.

برای یک لیزر فیبر با طول موج 1070 نانومتر، پارامترهای ایده آل باید عبارتند از:

هنگامی که لیزر فیبر BPP یا M2^{پارامتر}نزدیکتر به این مقدار، کیفیت پرتو بهتر و زاویه واگرایی مربوطه کوچکتر است.

نحوه تعیین کیفیت پرتو

معمولاً برای اندازه‌گیری کیفیت پرتو لیزر از آنالایزر استفاده می‌کنیم، اجازه می‌دهیم آنالایزر نسبت به مسیر نوری حرکت کند و اطلاعات X، Y و Z را در موقعیت‌های مختلف جمع‌آوری می‌کند تا اندازه کمر، موقعیت و زاویه واگرایی پرتو را تعیین کند. و طول ریلی و BPP یا M2 را محاسبه کنید.

معمولاً از روش لبه چاقو و روش شکاف استفاده می شود.ایده‌های این دو اساساً یکسان است، یعنی از یک لبه چاقو یا شکاف برای اسکن پرتو، اندازه‌گیری و ترسیم توزیع میدان نوری یک بخش، و سپس حرکت به سمت بالا و پایین برای اندازه‌گیری و ترسیم میدان نور در فواصل مختلفدر نهایت، توزیع میدان نور سه بعدی به دست می آید.

▲ روش لبه چاقو

▲ روش شکاف

آزمایش کیفیت پرتو اغلب پیچیده تر است.به سادگی، می‌توانیم تخمین را با توجه به قطر هسته فیبر و دیافراگم عددی (NA) تخمین بزنیم.

یک پرتو نور، صرف نظر از اینکه دامنه زاویه چقدر بزرگ باشد، تنها زمانی می تواند به طور عادی منتقل شود که در محدوده زاویه برخورد بحرانی وارد فیبر شود.مقدار سینوس این زاویه α دیافراگم عددی NA فیبر است، یعنی NA=sinα که نور دریافتی فیبر را منعکس می کند.تواناییبه طور کلی می توان تقریباً آن را در نظر گرفت.

معمولاً منظور ما از لیزرهای با روشنایی بالا چیست؟

روشنایی (Br) تعریف: چگالی توان در واحد سطح و واحد زاویه جامد.همانطور که قبلاً اشاره کردیم، ناحیه هسته لیزر فیبر است، زاویه جامد میدان دور.

با توجه به فرمول بالا، دیدن اینکه به اصطلاح روشنایی بالا به این معنی است که کیفیت پرتو بالاتری دارد (یعنی BPP یا M کوچکتر) دشوار نیست.^{2) تحت همان قدرت.}

به عنوان یک رهبر جهانی در لیزرهای با روشنایی بالا،GW Laser Tech بر تحقیق و توسعه لیزرهای فیبر 976 نانومتری با روشنایی بالا تمرکز دارد که روند توسعه لیزرهای فیبر را رهبری می کند.

لیزر گوانگهوییمجرد است-حالت 10μmلیزر خروجی فیبر محدود، M²لیزر فیبر کمتر از 1.1 و 50kw 100μm دارای چگالی انرژی نزدیک به حد فیزیکی هستند.

لیزر معمولی 100μm هسته تک حالته 4kW M²<1.3، لیزر 12 کیلوواتی چند حالته BPP<4.

▲ لیزر Guanghui سری YLPS تک ماژول لیزر 4KW

▲ لیزر Guanghui سری YLPM چند ماژول 20KW

5

اهمیت و مزایای روشنایی بالا

در سال های اخیر، لیزرهای پرقدرت به تدریج در حال تبدیل شدن به نیروی اصلی در بازار هستند و لیزرهای فیبر نیز به سمت قدرت بالاتر حرکت می کنند.لیزرهای 12 کیلووات به پیکربندی استاندارد تولید کنندگان لیزر اصلی تبدیل شده اند.سال گذشته، فروش لیزرهای 20 کیلوواتی Guanghui Laser به طور قابل توجهی افزایش یافت.در حال حاضر، لیزرهای 40 کیلووات به تدریج شروع به ارسال می کنند.

اکثر لیزرهای فیبر پرقدرت فعلی از چندین ماژول تشکیل شده اند، یعنی نور خروجی توسط چندین ماژول لیزر در یک فیبر نوری برای خروجی جفت می شود.در مقایسه با هسته فیبر خروجی یک ماژول لیزری، ماژول های متعدد، قطر هسته فیبر خروجی ترکیبی بزرگتر است و کیفیت پرتو به نسبت پایین تر است.

اگر کیفیت پرتو نادیده گرفته شود، مهم نیست که چقدر قدرت بالا باشد، می توان آن را از طریق طرح ترکیب تیر چند ماژول متوجه شد.با این حال، با پیشرفت تکنولوژی و ارتقاء صنعتی، صنعت تولید به تدریج به سمت سطح بالا حرکت می کند که به ناچار الزامات بالاتر و بالاتری را برای لیزرها مطرح می کند و نه تنها افزایش توان را برآورده می کند، بلکه به بهبود روشنایی نیز توجه بیشتری می کند. .آن دسته از لیزرهای پرقدرت که فقط بدون توجه به روشنایی قدرت را افزایش می دهند، به زودی توسط بازار حذف خواهند شد.

از زمان تأسیس، GW Laser Techبه تحقیق و توسعه لیزرهای با روشنایی بالا متعهد شده است و به طور مساوی قدرت و روشنایی را افزایش می دهد.از طریق بهینه‌سازی فناوری ماژول لیزری، پیوند فیبر فیوژن، و طرح‌های ترکیب پرتو، روشنایی لیزر بیشتر بهبود یافته است.در شرایط توان یکسان، پس از برخورد و فوکوس توسط همان سیستم نوری، نقطه در نقطه کانونی کوچکتر و چگالی انرژی بیشتر است.این به طور مستقیم در کاربردهای پردازش لیزری آشکار می شود: تحت همان قدرت، سرعت پردازش سریعتر است.تحت سرعت پردازش یکسان، توان مورد نیاز کمتر است.

به عنوان مثال برش لیزری 20 کیلوواتی سری YLPM GW Laser را در نظر بگیرید.در مقایسه با لیزرهای دیگر با همان قدرت، سرعت برش سریعتر است و این مزیت به ویژه در برش مواد با انعکاس بالا مشهود است.

لیزرهای با روشنایی بالا یک جهت مهم برای توسعه صنعت لیزر هستند.بازار لیزرهای پرقدرت کنونی همگنی آشکاری را نشان داده است و سازندگان عمده لیزر در جهت توان روی هم پیش می روند.

GWلیزرنه تنها به افزایش قدرت لیزر اهمیت می دهد، بلکه به بهبود روشنایی لیزر نیز توجه بیشتری می کند.در آینده، ما به کاوش در جهت روشنایی بالا ادامه خواهیم داد تا لیزر کیفیت پرتو و عملکرد پردازش بهتری داشته باشد و به مشتریان در بهبود کارایی پردازش کمک کند.