Le laser a quatre caractéristiques principales, à savoir une luminosité élevée, une bonne directivité, une bonne monochromaticité et une cohérence élevée.Ces propriétés sont liées les unes aux autres, ce qui rend le laser adapté à différents scénarios.
La haute luminosité du laser est une caractéristique importante différente des sources lumineuses ordinaires, et l'augmentation de la puissance et de la luminosité est également un sujet éternel pour le développement des lasers.Ce qu'on appelle une haute luminosité, exprimée en langage technique, c'est que plus l'indice M2 est proche de 1, décrivant la qualité du faisceau.
Ces dernières années, avec l'amélioration de la technologie, les lasers à fibre domestiques ont progressivement franchi la limite de puissance, passant de 12KW à 20KW.À l'heure actuelle, le laser à fibre le plus élevé d'une puissance de 30 KW a été lancé sur le marché, et la prochaine étape est de 50 KW.Tout le monde fait attention et rivalise pour savoir à qui la puissance de sortie laser est la plus élevée, mais ignore qui a la meilleure qualité de faisceau.
Aujourd'hui, examinons ce qu'est une luminosité élevée, ainsi que les avantages et l'importance d'une luminosité élevée.
Propriétés du faisceau laser
La lumière laser émise par le laser ressemble à ceci, d'abord convergeant dans le champ proche, puis se propageant dans le champ lointain
dans,
Le rayon de taille du faisceau w0 est le rayon auquel le faisceau laser converge vers la plus petite section dans le champ proche ;
La longueur de Rayleigh ZR est la position lorsque la taille du faisceau est augmentée de √2 fois ;
Le champ lointain est défini comme la plage au-delà de 4 fois la longueur de Rayleigh, et le champ proche est défini comme la plage dans les 4 fois la longueur de Rayleigh ;
L'angle de divergence en champ lointain θ représente le degré de divergence du faisceau laser en champ lointain.
Caractérisation de la qualité du faisceau
La qualité du faisceau est le paramètre central pour caractériser les caractéristiques du faisceau laser, et c'est un indicateur important du laser, qui est utilisé pour mesurer le degré de focalisation du faisceau laser dans une situation spécifique.Les méthodes couramment utilisées pour quantifier la qualité du faisceau sont : le produit des paramètres du faisceau (BPP) et M2facteur.
BPP (Beam Parameter Product) : produit des paramètres du faisceau, défini comme le rayon de taille du faisceau ( w0) multiplié par l'angle de divergence en champ lointain (θ):
M2: Le rapport du produit du paramètre de faisceau au produit du paramètre de faisceau du faisceau gaussien fondamental, qui peut être converti en BPP :
À partir de la formule ci-dessus, nous pouvons facilement trouver que : BPP n'a rien à voir avec la longueur d'onde, tandis que le facteur M2 est lié à la longueur d'onde du laser.
La valeur du facteur M² est infiniment proche de 1 , c'est-à-dire le rapport des données réelles aux données idéales.Lorsque les données réelles sont plus proches des données idéales, la qualité du faisceau est meilleure .
Pour un laser à fibre avec une longueur d'onde de 1070nm, les paramètres idéaux devraient être :
Lorsque le laser à fibre BPP ou M2paramètreest plus proche de cette valeur, la qualité du faisceau est meilleure et l'angle de divergence correspondant est plus petit.
Comment déterminer la qualité du faisceau
Habituellement, nous utilisons un analyseur de faisceau pour mesurer la qualité du faisceau du laser, laissons l'analyseur se déplacer par rapport au chemin optique et collectons les informations X, Y et Z à plusieurs positions pour déterminer la taille, la position et l'angle de divergence du faisceau. , et calculez la longueur de Rayleigh et BPP ou M2.
La méthode du couteau et la méthode de la fente sont couramment utilisées.Les idées des deux sont fondamentalement les mêmes, c'est-à-dire utiliser un couteau ou une fente pour balayer le faisceau, mesurer et cartographier la distribution du champ lumineux d'une section, puis se déplacer de haut en bas pour mesurer et cartographier le champ lumineux à distances différentes.Enfin, la distribution tridimensionnelle du champ lumineux est obtenue.
▲ Méthode du couteau
▲ Méthode de fente
Le test de la qualité du faisceau est souvent plus compliqué.Simplement, nous pouvons approximer l'estimation en fonction du diamètre du cœur de la fibre et de l'ouverture numérique (NA).
Un faisceau de lumière, quelle que soit la taille de la plage d'angles, ne peut être transmis normalement que lorsqu'il pénètre dans la fibre dans la plage d'angles d'incidence critique.Le sinus de cet angle α est l'ouverture numérique NA de la fibre, soit NA = sinα, qui réfléchit la lumière reçue par la fibre.capacité.On peut généralement considérer qu'il s'agit approximativement de cela.
Qu'entendons-nous généralement par lasers à haute luminosité ?
Luminosité (Br) Définition : Densité de puissance par unité de surface et unité d'angle solide.Comme nous l'avons mentionné précédemment, la zone centrale d'un laser à fibre
, l'angle solide en champ lointain
.
Selon la formule ci-dessus, il n'est pas difficile de voir que la soi-disant haute luminosité signifie qu'il a une qualité de faisceau plus élevée (c'est-à-dire un BPP ou M plus petit2 ) sous le même pouvoir.
En tant que leader mondial des lasers à haute luminosité,GW Laser Tech se concentre sur la recherche et le développement de lasers à fibre haute luminosité de 976 nm, menant la tendance au développement des lasers à fibre.
Laser Guanghuiest célibataire-mode 10 μmlaser de sortie de fibre limite, M2<1.1, et le laser à fibre 50kw 100μm ont une densité d'énergie proche de la limite physique.
Laser M monomode conventionnel de 100 μm de diamètre de noyau2<1.3, laser multimode 12kW BPP<4.
▲ Laser Guanghui série YLPS module unique laser 4KW
▲ Laser Guanghui Laser série YLPM multi-module 20KW
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Signification et avantages d'une luminosité élevée
Ces dernières années, les lasers à haute puissance sont progressivement devenus la principale force du marché, et les lasers à fibre évoluent également vers une puissance plus élevée.Les lasers 12KW sont devenus la configuration standard des fabricants de lasers grand public.L'année dernière, les ventes de lasers 20KW de Guanghui Laser ont considérablement augmenté;à l'heure actuelle, les lasers 40KW commencent progressivement à être expédiés.
La plupart des lasers à fibre haute puissance actuels sont composés de plusieurs modules, c'est-à-dire que la lumière émise par plusieurs modules laser est couplée dans une fibre optique pour la sortie.Comparé au noyau de fibre de sortie d'un seul module laser, plusieurs modules Le diamètre combiné du noyau de fibre de sortie est plus grand et la qualité du faisceau est d'autant plus faible.
Si la qualité du faisceau est ignorée, quelle que soit la puissance, cela peut être réalisé grâce au schéma de combinaison de faisceaux multi-modules.Cependant, avec les progrès technologiques et la mise à niveau industrielle, l'industrie manufacturière s'orientera progressivement vers le haut de gamme, ce qui imposera inévitablement des exigences de plus en plus élevées pour les lasers, non seulement satisfaisant l'augmentation de la puissance, mais aussi accordant plus d'attention à l'amélioration de la luminosité. .Ces lasers haute puissance qui ne font qu'augmenter la puissance sans prêter attention à la luminosité seront bientôt éliminés par le marché.
Depuis sa création, GW Laser Techs'est engagé dans la recherche et le développement de lasers à haute luminosité, et augmentera la puissance et augmentera la luminosité de manière égale.Grâce à l'optimisation de la technologie de module laser unique, de l'épissage par fusion de fibres et des schémas de combinaison de faisceaux, la luminosité du laser a été encore améliorée.Dans les mêmes conditions de puissance, après collimation et mise au point par le même système optique, la tache au foyer est plus petite et la densité d'énergie est plus élevée.Cela se manifeste directement dans les applications de traitement laser : à puissance égale, la vitesse de traitement est plus rapide ;sous la même vitesse de traitement, la puissance requise est plus petite.
Prenons l'exemple de la découpe laser 20KW de la série YLPM de GW Laser.Par rapport à d'autres lasers de même puissance, la vitesse de coupe est plus rapide, et cet avantage est particulièrement évident dans la coupe de matériaux hautement réfléchissants.
Les lasers à haute luminosité sont une direction importante pour le développement de l'industrie du laser.Le marché actuel des lasers à haute puissance a montré une homogénéité évidente et les principaux fabricants de lasers avancent dans le sens de la puissance superposée.
GWLaserse soucie non seulement de l'augmentation de la puissance du laser, mais accorde également plus d'attention à l'amélioration de la luminosité du laser.À l'avenir, nous continuerons à explorer dans le sens d'une luminosité élevée, afin que le laser ait une meilleure qualité de faisceau et de meilleures performances de traitement, et aide les clients à améliorer l'efficacité du traitement.
Heure de publication : 21 décembre 2022