O láser ten catro características principais, a saber, alto brillo, boa direccionalidade, boa monocromaticidade e alta coherencia.Estas propiedades están relacionadas entre si, facendo que o láser sexa axeitado para diferentes escenarios.
O alto brillo do láser é unha característica importante diferente das fontes de luz comúns, e aumentar a potencia e o brillo tamén é un tema eterno para o desenvolvemento dos láseres.O que é alto brillo, expresado en linguaxe técnica, é que canto máis preto de 1 é o índice M2 que describe a calidade do feixe.
Nos últimos anos, coa mellora da tecnoloxía, os láseres de fibra domésticos superaron gradualmente o límite de potencia, de 12KW a 20KW.Na actualidade, lanzouse ao mercado o láser de fibra máis alto cunha potencia de 30KW, e o seguinte paso é 50KW.Todo o mundo presta atención e compite a quen a potencia de saída do láser é maior, pero ignora quen ten mellor calidade de feixe.
Hoxe imos dar un ollo ao alto brillo, e as vantaxes e importancia do alto brillo.
Propiedades do raio láser
A luz láser emitida polo láser ten este aspecto, primeiro converxendo no campo próximo e despois estendéndose no campo afastado.
en,
O raio da cintura do feixe w0 é o raio no que o raio láser converxe á sección máis pequena do campo próximo;
A lonxitude de Rayleigh ZR é a posición na que a cintura do feixe aumenta √2 veces;
O campo afastado defínese como o rango máis aló de 4 veces a lonxitude de Rayleigh, e o campo próximo defínese como o rango dentro de 4 veces a lonxitude de Rayleigh;
O ángulo de diverxencia do campo afastado θ representa o grao de diverxencia do raio láser no campo afastado.
Caracterización da calidade do feixe
A calidade do feixe é o parámetro principal para caracterizar as características do feixe láser, e é un indicador importante do láser, que se usa para medir o grao de foco do raio láser nunha situación específica.Os métodos comúnmente utilizados para cuantificar a calidade do feixe son: produto parámetro do feixe (BPP) e M2factor.
BPP (Beam Parameter Product): produto do parámetro do feixe, definido como o raio da cintura do feixe (w0) multiplicado polo ángulo de diverxencia de campo afastado (θ):
M2: A relación entre o produto do parámetro do feixe e o produto do parámetro do feixe do feixe gaussiano fundamental, que se pode converter en BPP:
A partir da fórmula anterior, podemos atopar facilmente que: BPP non ten nada que ver coa lonxitude de onda, mentres que o factor M2 está relacionado coa lonxitude de onda do láser.
O valor do factor M² é infinitamente próximo a 1, o que significa a relación entre os datos reais e os datos ideais.Cando os datos reais están máis próximos aos datos ideais, a calidade do feixe é mellor.
Para un láser de fibra cunha lonxitude de onda de 1070 nm, os parámetros ideais deberían ser:
Cando o láser de fibra BPP ou M2parámetroestá máis preto deste valor, a calidade do feixe é mellor e o ángulo de diverxencia correspondente é menor.
Como determinar a calidade do feixe
Normalmente, usamos un analizador de feixe para medir a calidade do feixe do láser, deixamos que o analizador se mova en relación ao camiño óptico e recompilamos información X, Y e Z en varias posicións para determinar o tamaño da cintura do feixe, a posición e o ángulo de diverxencia. , e calcula a lonxitude de Rayleigh e BPP ou M2.
Comúnmente usados son o método de coitelo e o método de fenda.As ideas dos dous son basicamente as mesmas, é dicir, usar un coitelo ou unha fenda para escanear o feixe, medir e mapear a distribución do campo de luz dunha sección e, a continuación, moverse cara arriba e abaixo para medir e mapear o campo de luz en diferentes distancias.Finalmente, obtense a distribución tridimensional do campo luminoso.
▲ Método de filo de coitelo
▲ Método da fenda
A proba da calidade do feixe é moitas veces máis complicada.Simplemente, podemos aproximar a estimación segundo o diámetro do núcleo da fibra e a apertura numérica (NA).
Un feixe de luz, por grande que sexa o rango de ángulos, só se pode transmitir normalmente cando entra na fibra dentro do rango de ángulos de incidencia críticos.O valor seno deste ángulo α é a apertura numérica NA da fibra, é dicir, NA=sinα, que reflicte a luz recibida pola fibra.capacidade.En xeral pódese considerar aproximadamente iso.
Que entendemos normalmente por láseres de alto brillo?
Brillo (Br) Definición: densidade de potencia por unidade de superficie e unidade de ángulo sólido.Como mencionamos antes, a área central dun láser de fibra
, o ángulo sólido de campo afastado
.
Segundo a fórmula anterior, non é difícil ver que o chamado alto brillo significa que ten unha calidade de feixe máis alta (é dicir, BPP ou M máis pequenos).2) baixo o mesmo poder.
Como líder mundial en láseres de alto brillo,GW Laser Tech céntrase na investigación e desenvolvemento de láseres de fibra de alto brillo de 976 nm, liderando a tendencia de desenvolvemento dos láseres de fibra.
Láser de Guanghuié solteiro-modo 10 μmláser de saída de fibra límite, M2<1,1 e o láser de fibra 50kw 100μm teñen unha densidade de enerxía próxima ao límite físico.
Láser convencional de 4 kW de un solo modo de diámetro de núcleo de 100 μm M2<1.3, láser multimodo 12kW BPP <4.
▲ Láser Guanghui serie YLPS módulo único láser 4KW
▲ Láser Guanghui serie YLPM láser multi-módulo 20KW
5
Importancia e vantaxes do alto brillo
Nos últimos anos, os láseres de alta potencia están a converterse gradualmente na principal forza no mercado, e os láseres de fibra tamén están a avanzar cara a maior potencia.Os láseres de 12KW convertéronse na configuración estándar dos principais fabricantes de láseres.O ano pasado, as vendas de láseres de 20KW de Guanghui Laser aumentaron significativamente;na actualidade, os láseres de 40 kW comezan a enviarse gradualmente.
A maioría dos láseres de fibra de alta potencia actuais están compostos por varios módulos, é dicir, a saída de luz de varios módulos de láser está acoplada nunha fibra óptica para a saída.En comparación co núcleo de fibra de saída dun único módulo láser, varios módulos O diámetro combinado do núcleo de fibra de saída é maior e a calidade do feixe é, en consecuencia, menor.
Se se ignora a calidade do feixe, por moi alta que sexa a potencia, pódese realizar a través do esquema de combinación de feixe de varios módulos.Non obstante, co progreso tecnolóxico e a actualización industrial, a industria manufacturera avanzará gradualmente cara á gama alta, o que inevitablemente presentará requisitos cada vez máis altos para os láseres, non só satisfacendo o aumento da potencia, senón tamén prestando máis atención á mellora do brillo. .Eses láseres de alta potencia que só aumentan a potencia sen prestar atención ao brillo serán en breve eliminados polo mercado.
Desde a súa creación, GW Laser Techcomprometeuse coa investigación e desenvolvemento de láseres de alto brillo, e aumentará a potencia e o brillo por igual.A través da optimización da tecnoloxía do módulo láser único, o empalme por fusión de fibras e os esquemas de combinación de feixes, o brillo do láser mellorouse aínda máis.Nas mesmas condicións de potencia, despois da colimación e do enfoque polo mesmo sistema óptico, o punto no punto focal é menor e a densidade de enerxía é maior.Isto maniféstase directamente nas aplicacións de procesamento con láser: baixo a mesma potencia, a velocidade de procesamento é máis rápida;baixo a mesma velocidade de procesamento, a potencia necesaria é menor.
Tome como exemplo o corte con láser de 20 kW da serie YLPM de GW Laser.En comparación con outros láseres da mesma potencia, a velocidade de corte é máis rápida, e esta vantaxe é especialmente evidente no corte de materiais de alta reflexión.
Os láseres de alto brillo son unha dirección importante para o desenvolvemento da industria do láser.O mercado actual de láser de alta potencia mostrou unha homoxeneidade obvia e os principais fabricantes de láser avanzan na dirección da potencia superposta.
GWLásernon só se preocupa polo aumento da potencia do láser, senón que tamén presta máis atención á mellora do brillo do láser.No futuro, seguiremos explorando na dirección do alto brillo, para que o láser teña unha mellor calidade do feixe e un rendemento de procesamento e axude aos clientes a mellorar a eficiencia de procesamento.
Hora de publicación: 21-12-2022