En 2021, China será a única gran economía do mundo en recuperarse rapidamente da epidemia de 2020.O valor engadido das industrias por encima do tamaño designado en todo o ano aumentará nun 9,6% con respecto ao ano anterior, do que aumentará o valor engadido da fabricación de alta tecnoloxía e da fabricación de equipos, respectivamente.18,2 %, 12,9 %.En particular, a industria do láser de China desenvolveuse rapidamente nos últimos anos e a escala da cadea da industria do láser aumentou rapidamente.En 2020, os ingresos totais de vendas de equipos láser (incluídas as importacións) nos campos da industria, a información, o comercio, a medicina e a investigación científica serán de 69,2 millóns de yuans, un aumento interanual con respecto a 2019. Un aumento de 5,2 puntos porcentuais.Coa prosperidade continuada das industrias fotovoltaicas, baterías de enerxía, automóbiles e outras, os ingresos xerais de vendas do mercado de equipos láser de China aumentarán un 15,6% en 2021, ata alcanzar os 80.000 millóns de yuans.
▲2010-2021 Mercado de equipos láser de China
Ao mesmo tempo, a tecnoloxía do láser tamén está a iterar rapidamente.En primeiro lugar, a tecnoloxía da bomba transfórmase da solución de 915 nm cunha área de control de temperatura máis ampla á solución de 976 nm cunha maior eficiencia de absorción.Actualmente, na ruta da tecnoloxía de bomba de láseres de fibra continua de alta potencia, a tecnoloxía Pu de bomba de 976 nm converteuse na solución técnica principal.Ademais, na tecnoloxía dos láseres de 10.000 watts, sempre houbo unha batalla entre a "amplificación de fibras dun só canal" e a "síntese de feixe multicanal".O mercado segue a desenvolverse, e factores completos como tecnoloxía, custo e eficiencia converteuse no factor central para a selección do mercado de láser de fibra industrial.Desglosamos as dúas vías técnicas.
Dirección de ruta con tecnoloxía láser de 10.000 vatios
1. Esquema de combinación de feixes multicanle
Segundo as diferentes estruturas do sistema, os láseres de fibra pódense dividir en: láseres de fibra con estrutura de oscilador directo e láseres de fibra con estrutura de amplificador de potencia de oscilador mestre (MOPA).O láser de fibra coa estrutura do oscilador directo é de estrutura sinxela e só contén un oscilador láser, e a reixa selecciona e emite a lonxitude de onda específica seleccionada.
Para un láser de fibra cunha configuración de oscilador directo, consiste principalmente nun par de reixas (baixa reflexión + alta reflexión), unha fibra de ganancia e varias bombas.Múltiples feixes de luz da bomba están acoplados nunha fibra de ganancia a través dun combinador de feixes, de xeito que a fibra de ganancia está nun estado de distribución inversa do número de partículas, para realizar a amplificación da radiación estimulada da luz e, finalmente, seleccionar un lonxitude de onda específica da luz láser a través da reixa de baixa reflexión para atravesar a fibra de saída.transmitido á cabeceira de saída.
▲ Láser de fibra baseado na estrutura de oscilador directo
Segundo os diferentes métodos de bombeo, pódese dividir en: bombeo directo, bombeo inverso e bombeo bidireccional.A dirección de inxección da luz da bomba é a mesma que a dirección de saída do láser chámase bombeo cara adiante;a dirección de inxección da luz da bomba é a mesma que a dirección de saída do láser oposta ao bombeo cara adiante e inversa;a luz da bomba inxéctase desde as direccións cara adiante e atrás ao mesmo tempo.denominado bombeo bidireccional.Na actualidade, tanto GW como IPG usan o esquema de bombeo bidireccional que se mostra na figura anterior.
Na actualidade, un láser de fibra ou módulo cunha estrutura de oscilador directo principal ten unha potencia duns 3 kW, e un láser de maior potencia combínase dun módulo a outro, é dicir, a saída de luz de varios módulos está acoplada a través dun combinador de feixe. .nunha fibra e despois saia.Por exemplo, 12KW obtense combinando catro módulos de 3KW.
▲ Láser de fibra de alta potencia con esquema de síntese de feixe multicanal
2. Esquema de amplificación de fibra monocanal
O láser de fibra con estrutura MOPA inclúe un oscilador láser e unha ou máis etapas de amplificadores de fibra.A lonxitude de onda seleccionada pola reixa no oscilador utilízase como luz de semente, e a luz de semente amplícase baixo a acción do amplificador de varias etapas, de xeito que a potencia de saída pode obterse ata certo punto.mellora.
Para tales láseres de alta potencia, o aumento de potencia non se consegue aumentando o número de módulos, senón principalmente mediante amplificadores de varias etapas.Por exemplo, 12KW obtense mediante amplificación de 3 etapas.
▲ Esquema de amplificación de fibra monocanal baseado na configuración MOPA Láser de fibra de alta potencia
As vantaxes de multiplexar láseres de 10.000 watts
1.A estrutura de toda a máquina é sinxela e fácil de manter
Dado que o láser de alta potencia amplificado dun só canal só ten un módulo, a disposición interna da luz, electricidade e auga é máis complicada.O seu sistema de control é relativamente máis complexo, e o oscilador e o amplificador deben seguir unha determinada relación de tempo ao acender e apagar: ao acender o láser, primeiro debe acenderse o oscilador e despois o amplificador debe acenderse desde o amplificador de primeira etapa;O amplificador de escenario comeza e o amplificador apágase paso a paso adiante.Unha vez que o tempo está fóra de orde, é moi probable que cause danos graves ao láser.
O esquema de síntese de múltiples feixes adoptado polo láser GW, o control con láser é relativamente sinxelo, non hai problemas de tempo, problemas de control do programa e non causará danos á máquina.No caso de producirse un fallo do láser, a reparación pódese realizar simplemente eliminando o módulo danado e substituíndoo por un novo.Para os clientes, aforra máis tempo de mantemento.
2. Forte capacidade de luz anti-retorno
A diferenza dos osciladores, non hai reixa nos dous extremos da fibra de ganancia do amplificador.A luz de retorno ao procesar materiais de alta reflexión ou a luz inversa do post-amplificador é fácil de volver ao preamplificador, o que interfire co traballo do preamplificador e mesmo causa danos.Polo tanto, é necesario engadir medidas de illamento óptico adicionais.
Esquema de síntese multi-feis do láser GW, cada módulo ten só un oscilador e non hai luz inversa;ao mesmo tempo, o segredo único do láser GW - tecnoloxía anti-reflexión ABR: un único módulo está equipado cun dispositivo de detección e eliminación de luz de retorno de cinco niveis; módulo único, cada módulo está equipado cun dispositivo de luz anti-retorno de primeiro nivel, que pode protexer eficazmente os compoñentes internos de danos, garantir o funcionamento estable do láser e cortar facilmente ouro, prata, materiais altamente reflectores como cobre e o aluminio son axeitados para varias aplicacións de soldadura.
3. O bombeo bidireccional mellora a estabilidade do sistema
➢Suprimir o ruído láser
Para o bombeo directo e inverso, a luz da bomba inxéctase na fibra dopada con iterbio desde un extremo, e a luz da bomba é máis forte no extremo de entrada da fibra dopada con iterbio, polo que a excitación de inversión de partículas tamén é forte, pero debido a o factor de absorción, a luz de bombeo é forte.A luz atenuarase ao longo da lonxitude da fibra para que se alcance a saturación de ganancia a unha determinada lonxitude de fibra e o ruído aumente.O bombeo bidireccional pode facer que a luz da bomba se distribúa uniformemente na fibra, polo que a ganancia tamén se distribúe uniformemente na fibra, polo que se reduce o ruído.
➢Aliviar a presión dun único extremo
A enerxía luminosa da bomba excesiva está acoplada á fibra de ganancia, e a sección inicial da fibra de ganancia absorbe moito a luz da bomba, polo que a temperatura da fibra é a máis alta na sección inicial e o punto de fusión da fibra soporta a maior presión.O bombeo de dobre extremo pode facer que os dous puntos de fusión dos dous lados da fibra de ganancia compartan a presión, facendo que o sistema funcione de forma máis estable.
➢Aumentar o limiar de inestabilidade do modo
A inestabilidade do modo está relacionada coa carga térmica da fibra de ganancia.Despois de adoptar o método de bombeo de dobre extremo, a distribución da temperatura da fibra de ganancia pódese facer máis uniforme, o efecto térmico debilitarase e aumenta o valor límite da inestabilidade do modo.4
.O esquema de bombeo de 976 nm ten vantaxes obvias
▶ Maior taxa de conversión
A fibra dopada con iterbio ten dous picos de absorción fortes a 915 nm e 976 nm, polo que a banda de luz da bomba normalmente seleccionada para o láser de fibra dopada con iterbio é de 915 nm ou 975 nm.Entre eles, o pico de absorción a 975 nm é maior, o que é aproximadamente 3 veces o de 915 nm, polo que o láser de 1070 nm coa mesma potencia consome só un terzo da luz da bomba de 915 nm.A luz da bomba convértese de enerxía eléctrica, o que significa que usar unha fonte de bomba de 976 nm consome menos enerxía eléctrica e é máis eficiente e aforra enerxía.
▶ Menor efectos non lineais
No láser de fibra continuo de frecuencia única, hai algúns efectos non lineais, como a dispersión Brillouin estimulada, a dispersión Raman estimulada e o efecto Kerr óptico, que degradarán a calidade do feixe.Beneficiándose do pico de absorción máis alto a 976 nm, a fibra de ganancia pódese facer máis curta baixo a premisa da mesma eficiencia de absorción, e reducir a lonxitude da fibra axuda a evitar a supresión de efectos non lineais.
Epílogo
GW Laser (GW) baséase na tecnoloxía de bombas de 976 nm e na síntese de feixe multicanle como liña principal, e comprométese a mellorar o nivel de potencia e a calidade do feixe dos láseres de 10.000 watts;ao mesmo tempo, tamén presta atención á mellora da calidade e estabilidade dos produtos, reducindo as taxas de fallos dos produtos e A complexidade de manexar os fallos.No futuro, seguiremos proporcionando aos clientes láseres de fibra de alta calidade e un forte soporte técnico.
Hora de publicación: 21-mar-2022