शक्ति और चमक दो-पहिया ड्राइव भविष्य के फाइबर लेजर विकास को परिभाषित करता है

लेजर की चार मुख्य विशेषताएं हैं, अर्थात् उच्च चमक, अच्छी दिशात्मकता, अच्छी मोनोक्रोमैटिकिटी और उच्च सुसंगतता।ये गुण एक दूसरे से संबंधित हैं, जो लेज़र को विभिन्न परिदृश्यों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।

लेजर की उच्च चमक सामान्य प्रकाश स्रोतों से अलग एक महत्वपूर्ण विशेषता है, और लेजर के विकास के लिए शक्ति और चमक बढ़ाना भी एक शाश्वत विषय है।उच्च चमक क्या है, तकनीकी भाषा में व्यक्त किया गया है कि 1 के करीब बीम गुणवत्ता का वर्णन करने वाला सूचकांक एम 2 है।

हाल के वर्षों में, प्रौद्योगिकी के सुधार के साथ, घरेलू फाइबर लेज़रों ने धीरे-धीरे 12KW से 20KW तक बिजली की सीमा को पार कर लिया है।वर्तमान में, 30KW की शक्ति वाला उच्चतम फाइबर लेजर बाजार में लॉन्च किया गया है, और अगला कदम 50KW है।हर कोई ध्यान देता है और प्रतिस्पर्धा करता है कि किसकी लेज़र आउटपुट पावर अधिक है, लेकिन इस बात को नज़रअंदाज़ कर देता है कि किसकी बीम गुणवत्ता बेहतर है।

आज हम उच्च चमक क्या है, और उच्च चमक के फायदे और महत्व पर एक नजर डालते हैं।

लेजर बीम के गुण

लेज़र द्वारा उत्सर्जित लेज़र प्रकाश इस तरह दिखता है, पहले निकट के क्षेत्र में परिवर्तित होता है, और फिर दूर के क्षेत्र में फैल जाता है

में,

बीम कमर त्रिज्या w0 वह त्रिज्या है जिस पर लेजर बीम निकट क्षेत्र में सबसे छोटे खंड में परिवर्तित होती है;

रेले की लंबाई ZR वह स्थिति है जब बीम कमर को √2 गुना बढ़ा दिया जाता है;

दूर के क्षेत्र को रेले की लंबाई के 4 गुना से अधिक की सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है, और निकट क्षेत्र को रेले की लंबाई के 4 गुना के भीतर की सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है;

दूर-क्षेत्र विचलन कोण θ दूर क्षेत्र में लेजर बीम के विचलन की डिग्री का प्रतिनिधित्व करता है।

बीम गुणवत्ता की विशेषता

बीम की गुणवत्ता लेजर बीम की विशेषताओं को दर्शाने के लिए मुख्य पैरामीटर है, और यह लेजर का एक महत्वपूर्ण संकेतक है, जिसका उपयोग विशिष्ट स्थिति में लेजर बीम के फोकस की डिग्री को मापने के लिए किया जाता है।बीम गुणवत्ता की मात्रा निर्धारित करने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधियाँ हैं: बीम पैरामीटर उत्पाद (बीपीपी) और एम 2^कारक.

बीपीपी (बीम पैरामीटर उत्पाद): बीम पैरामीटर उत्पाद, बीम कमर त्रिज्या के रूप में परिभाषित (डब्ल्यू₀) दूर-क्षेत्र विचलन कोण (θ) से गुणा:

एम²: मूल गॉसियन बीम के बीम पैरामीटर उत्पाद और बीम पैरामीटर उत्पाद का अनुपात, जिसे बीपीपी में परिवर्तित किया जा सकता है:

उपरोक्त सूत्र से, हम आसानी से पता लगा सकते हैं कि: BPP का तरंग दैर्ध्य से कोई लेना-देना नहीं है, जबकि M2 कारक लेजर तरंग दैर्ध्य से संबंधित है।

M² कारक का मान असीम रूप से 1 के करीब है, जिसका अर्थ है वास्तविक डेटा का आदर्श डेटा से अनुपात।जब वास्तविक डेटा आदर्श डेटा के करीब होता है, तो बीम की गुणवत्ता बेहतर होती है।

1070 एनएम के तरंग दैर्ध्य वाले फाइबर लेजर के लिए, आदर्श पैरामीटर होना चाहिए:

जब फाइबर लेजर BPP या M2^{पैरामीटर}इस मूल्य के करीब है, बीम की गुणवत्ता बेहतर है और संबंधित विचलन कोण छोटा है।

बीम की गुणवत्ता का निर्धारण कैसे करें

आमतौर पर, हम लेजर की बीम गुणवत्ता को मापने के लिए एक बीम विश्लेषक का उपयोग करते हैं, विश्लेषक को ऑप्टिकल पथ के सापेक्ष स्थानांतरित करने देते हैं, और बीम कमर के आकार, स्थिति और विचलन कोण को निर्धारित करने के लिए एक्स, वाई, और जेड जानकारी को कई पदों पर एकत्र करते हैं। , और रेले की लंबाई और BPP या M2 की गणना करें।

आमतौर पर उपयोग की जाने वाली चाकू-धार विधि और भट्ठा विधि हैं।दोनों के विचार मूल रूप से समान हैं, अर्थात, बीम को स्कैन करने के लिए चाकू की धार या स्लिट का उपयोग करें, किसी खंड के प्रकाश क्षेत्र वितरण को मापें और मैप करें, और फिर प्रकाश क्षेत्र को मापने और मैप करने के लिए ऊपर और नीचे जाएं अलग दूरियां।अंत में, त्रि-आयामी प्रकाश क्षेत्र वितरण प्राप्त किया जाता है।

▲ चाकू की धार विधि

▲ भट्ठा विधि

बीम गुणवत्ता का परीक्षण अक्सर अधिक जटिल होता है।बस, हम फाइबर कोर व्यास और संख्यात्मक एपर्चर (एनए) के अनुसार अनुमान लगा सकते हैं।

प्रकाश की एक किरण, चाहे कोण सीमा कितनी भी बड़ी क्यों न हो, सामान्य रूप से केवल तभी प्रसारित की जा सकती है जब यह महत्वपूर्ण घटना कोण सीमा के भीतर फाइबर में प्रवेश करती है।इस कोण α का साइन मान फाइबर का संख्यात्मक एपर्चर NA है, अर्थात NA = sinα, जो फाइबर द्वारा प्राप्त प्रकाश को दर्शाता है।योग्यता।इसे आम तौर पर लगभग माना जा सकता है।

हम आमतौर पर उच्च चमक वाले लेज़रों से क्या समझते हैं?

चमक (Br) परिभाषा: प्रति इकाई क्षेत्र और इकाई ठोस कोण में बिजली घनत्व।जैसा कि हमने पहले बताया, फाइबर लेजर का कोर एरियादूर क्षेत्र ठोस कोण.

उपरोक्त सूत्र के अनुसार, यह देखना मुश्किल नहीं है कि तथाकथित उच्च चमक का मतलब है कि इसमें उच्च बीम गुणवत्ता (यानी, छोटा बीपीपी या एम) है।^{2) एक ही शक्ति के तहत।}

उच्च चमक वाले लेज़रों में एक वैश्विक नेता के रूप में,GW Laser Tech 976nm हाई-ब्राइटनेस फाइबर लेजर के अनुसंधान और विकास पर केंद्रित है, जो फाइबर लेजर के विकास की प्रवृत्ति का नेतृत्व करता है।

गुआंगहुई लेजरका अविवाहित-मोड 10μmसीमा फाइबर उत्पादन लेजर, एम²<1.1, और 50kw 100μm फाइबर लेजर में भौतिक सीमा के करीब ऊर्जा घनत्व होता है।

पारंपरिक 100μm कोर व्यास सिंगल-मोड 4kW लेजर एम²<1.3, मल्टी-मोड 12kW लेजर BPP<4।

▲ Guanghui लेजर YLPS श्रृंखला एकल मॉड्यूल 4KW लेजर

▲ Guanghui लेजर YLPM श्रृंखला मल्टी-मॉड्यूल 20KW लेजर

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उच्च चमक का महत्व और लाभ

हाल के वर्षों में, उच्च शक्ति वाले लेजर धीरे-धीरे बाजार में मुख्य शक्ति बन रहे हैं, और फाइबर लेजर भी उच्च शक्ति की ओर बढ़ रहे हैं।12KW लेजर मुख्यधारा के लेजर निर्माताओं का मानक विन्यास बन गया है।पिछले साल, Guanghui लेजर की 20KW लेज़रों की बिक्री में काफी वृद्धि हुई;वर्तमान में, 40 किलोवाट लेजर धीरे-धीरे जहाज शुरू कर रहे हैं।

अधिकांश वर्तमान उच्च-शक्ति फाइबर लेज़र कई मॉड्यूल से बने होते हैं, अर्थात, कई लेज़र मॉड्यूल द्वारा प्रकाश उत्पादन को आउटपुट के लिए एक ऑप्टिकल फाइबर में जोड़ा जाता है।एकल लेजर मॉड्यूल के आउटपुट फाइबर कोर की तुलना में, कई मॉड्यूल संयुक्त आउटपुट फाइबर कोर व्यास बड़ा होता है और बीम की गुणवत्ता समान रूप से कम होती है।

यदि बीम की गुणवत्ता को नजरअंदाज किया जाता है, तो चाहे कितनी भी उच्च शक्ति क्यों न हो, इसे बहु-मॉड्यूल बीम संयोजन योजना के माध्यम से महसूस किया जा सकता है।हालांकि, तकनीकी प्रगति और औद्योगिक उन्नयन के साथ, विनिर्माण उद्योग धीरे-धीरे उच्च-अंत की ओर बढ़ेगा, जो अनिवार्य रूप से लेज़रों के लिए उच्च और उच्च आवश्यकताओं को आगे बढ़ाएगा, न केवल बिजली की वृद्धि को संतुष्ट करेगा, बल्कि चमक के सुधार पर भी अधिक ध्यान देगा। .वे उच्च-शक्ति वाले लेज़र जो केवल चमक पर ध्यान दिए बिना शक्ति बढ़ाते हैं, जल्द ही बाजार द्वारा समाप्त कर दिए जाएंगे।

इसकी स्थापना के बाद से, जीडब्ल्यू लेजर टेकउच्च चमक वाले लेज़रों के अनुसंधान और विकास के लिए प्रतिबद्ध है, और शक्ति में वृद्धि करेगा और चमक को समान रूप से बढ़ाएगा।एकल लेजर मॉड्यूल प्रौद्योगिकी, फाइबर फ्यूजन स्प्लिसिंग और बीम संयोजन योजनाओं के अनुकूलन के माध्यम से, लेजर चमक में और सुधार किया गया है।एक ही बिजली की स्थिति के तहत, एक ही ऑप्टिकल सिस्टम द्वारा समेकन और ध्यान केंद्रित करने के बाद, फोकल बिंदु पर स्थान छोटा होता है और ऊर्जा घनत्व अधिक होता है।यह सीधे लेजर प्रसंस्करण अनुप्रयोगों में प्रकट होता है: एक ही शक्ति के तहत, प्रसंस्करण गति तेज होती है;उसी प्रसंस्करण गति के तहत, आवश्यक शक्ति छोटी होती है।

उदाहरण के तौर पर GW लेज़र की YLPM सीरीज़ 20KW लेज़र कटिंग को लें।एक ही शक्ति पर अन्य लेज़रों की तुलना में, काटने की गति तेज होती है, और यह लाभ विशेष रूप से उच्च-परावर्तक सामग्री को काटने में स्पष्ट होता है।

लेजर उद्योग के विकास के लिए उच्च चमक वाले लेजर एक महत्वपूर्ण दिशा हैं।वर्तमान उच्च-शक्ति वाले लेजर बाजार ने स्पष्ट एकरूपता दिखाई है, और प्रमुख लेजर निर्माता सुपरिंपोज्ड पावर की दिशा में आगे बढ़ रहे हैं।

GWलेज़रन केवल लेजर शक्ति में वृद्धि की परवाह करता है, बल्कि लेजर चमक के सुधार पर भी अधिक ध्यान देता है।भविष्य में, हम उच्च चमक की दिशा में खोज करना जारी रखेंगे, ताकि लेजर में बेहतर बीम गुणवत्ता और प्रसंस्करण प्रदर्शन हो, और ग्राहकों को प्रसंस्करण दक्षता में सुधार करने में मदद मिले।