Laser ima četiri glavne karakteristike, naime visoku svjetlinu, dobru usmjerenost, dobru monokromatičnost i visoku koherenciju.Ta su svojstva međusobno povezana, što laser čini prikladnim za različite scenarije.
Visoka svjetlina lasera važna je karakteristika koja se razlikuje od običnih izvora svjetlosti, a povećanje snage i svjetline također je vječna tema razvoja lasera.Ono što je visoka svjetlina, izraženo tehničkim jezikom je da što je bliži 1 indeks M2 opisuje kvalitetu snopa.
Posljednjih godina, s poboljšanjem tehnologije, domaći optički laseri postupno su probili granicu snage, s 12KW na 20KW.Trenutno je na tržište pušten najveći fiber laser snage 30KW, a sljedeći korak je 50KW.Svi paze i natječu se čija je izlazna snaga lasera veća, ali ignoriraju tko ima kvalitetniji snop.
Danas ćemo pogledati što je visoka svjetlina, te prednosti i značaj visoke svjetline.
Svojstva laserske zrake
Lasersko svjetlo koje emitira laser izgleda ovako, prvo se skuplja u bliskom polju, a zatim se širi u dalekom polju
u,
Radijus struka snopa w0 je radijus na kojem laserski snop konvergira u najmanji presjek u bliskom polju;
Rayleighova duljina ZR je položaj kada je struk grede povećan za √2 puta;
Daleko polje je definirano kao raspon iznad 4 puta Rayleighove duljine, a blisko polje je definirano kao raspon unutar 4 puta Rayleighove duljine;
Kut divergencije dalekog polja θ predstavlja stupanj divergencije laserske zrake u dalekom polju.
Karakterizacija kvalitete grede
Kvaliteta zrake ključni je parametar za karakterizaciju karakteristika laserske zrake i važan je pokazatelj lasera koji se koristi za mjerenje stupnja fokusa laserske zrake u određenoj situaciji.Često korištene metode za kvantificiranje kvalitete snopa su: proizvod parametara snopa (BPP) i M2faktor.
BPP (umnožak parametara grede): proizvod parametara grede, definiran kao radijus struka grede (w0) pomnoženo s kutom divergencije dalekog polja (θ):
M2: Omjer umnoška parametara snopa i umnoška parametara snopa osnovnog Gaussovog snopa, koji se može pretvoriti u BPP:
Iz gornje formule lako možemo pronaći sljedeće: BPP nema nikakve veze s valnom duljinom, dok je faktor M2 povezan s valnom duljinom lasera.
Vrijednost M² faktora je beskonačno blizu 1, što znači omjer stvarnih i idealnih podataka.Kada su stvarni podaci bliži idealnim podacima, kvaliteta zraka je bolja.
Za vlaknasti laser valne duljine od 1070 nm, idealni parametri bi trebali biti:
Kada se fiber laser BPP ili M2parametarbliži ovoj vrijednosti, kvaliteta zrake je bolja i odgovarajući kut divergencije je manji.
Kako odrediti kvalitetu snopa
Obično koristimo analizator snopa za mjerenje kvalitete snopa lasera, puštamo analizator da se pomiče relativno u odnosu na optički put i prikupljamo X, Y i Z informacije na više pozicija kako bismo odredili veličinu struka snopa, položaj i kut divergencije , te izračunajte Rayleighovu duljinu i BPP ili M2.
Obično se koriste metoda oštrice noža i metoda proreza.Ideje ove dvije su u osnovi iste, to jest, koristite oštricu noža ili prorez za skeniranje zrake, mjerenje i mapiranje distribucije svjetlosnog polja sekcije, a zatim se pomičite gore-dolje kako biste izmjerili i mapirali svjetlosno polje na različite udaljenosti.Na kraju se dobije trodimenzionalna raspodjela svjetlosnog polja.
▲ Metoda oštrice noža
▲ Metoda proreza
Ispitivanje kvalitete snopa često je kompliciranije.Jednostavno, možemo aproksimirati procjenu prema promjeru jezgre vlakna i numeričkoj aperturi (NA).
Snop svjetlosti, bez obzira koliko je velik raspon kuta, može se normalno prenijeti samo kada uđe u vlakno unutar kritičnog raspona kuta upada.Vrijednost sinusa ovog kuta α je numerička apertura NA vlakna, odnosno NA=sinα, koja reflektira svjetlo koje prima vlakno.sposobnost.Općenito se može smatrati otprilike tako.
Što obično podrazumijevamo pod laserima visoke svjetline?
Svjetlina (Br) Definicija: Gustoća snage po jedinici površine i jedinici prostornog kuta.Kao što smo već spomenuli, područje jezgre vlaknastog lasera
, prostorni kut dalekog polja
.
Prema gornjoj formuli, nije teško vidjeti da takozvana visoka svjetlina znači da ima veću kvalitetu snopa (to jest, manji BPP ili M2 ) pod istom snagom.
Kao globalni lider u laserima visoke svjetline,GW Laser Tech fokusiran je na istraživanje i razvoj 976nm fiber lasera visoke svjetline, vodeći trend razvoja fiber lasera.
Guanghui laserje samac-mod 10μmlaser za ograničenje izlaza vlakana, M2<1,1, a 50kw 100μm vlaknasti laser ima gustoću energije blizu fizičke granice.
Konvencionalni jednomodni laser M od 4 kW promjera jezgre od 100 μm2<1.3, multi-mode 12kW laser BPP<4.
▲ Guanghui laser YLPS serija lasera s jednim modulom od 4KW
▲ Guanghui Laser YLPM serija višemodulnih lasera od 20 KW
5
Značaj i prednosti visoke svjetline
Posljednjih godina laseri velike snage postupno postaju glavna snaga na tržištu, a vlaknasti laseri također se kreću prema većoj snazi.Laseri od 12KW postali su standardna konfiguracija glavnih proizvođača lasera.Prošle godine Guanghui Laserova prodaja lasera od 20KW značajno je porasla;trenutno se postupno počinju isporučivati laseri od 40 KW.
Većina trenutnih vlaknastih lasera velike snage sastavljena je od više modula, to jest, svjetlosni izlaz više laserskih modula spojen je u jedno optičko vlakno za izlaz.U usporedbi s jezgrom izlaznog vlakna jednog laserskog modula, više modula Kombinirani promjer jezgre izlaznog vlakna je veći, a kvaliteta zrake je odgovarajuće niža.
Ako zanemarimo kvalitetu snopa, bez obzira kolika je snaga, to se može realizirati kroz shemu kombiniranja snopa s više modula.Međutim, s tehnološkim napretkom i industrijskom nadogradnjom, proizvodna industrija postupno će se kretati prema visokoj klasi, što će neizbježno postavljati sve veće zahtjeve za lasere, ne samo zadovoljavajući povećanje snage, već i obraćajući više pozornosti na poboljšanje svjetline. .Tržište će uskoro eliminirati one lasere velike snage koji samo povećavaju snagu bez obraćanja pozornosti na svjetlinu.
Od svog osnutka, GW Laser Techje predan istraživanju i razvoju lasera visoke svjetline, te će podjednako povećati snagu i povećati svjetlinu.Optimizacijom tehnologije jednog laserskog modula, spajanjem vlakana i shemama kombiniranja zraka, svjetlina lasera dodatno je poboljšana.Pod istim uvjetima snage, nakon kolimacije i fokusiranja istim optičkim sustavom, točka žarišta je manja, a gustoća energije veća.To se izravno očituje u aplikacijama laserske obrade: pod istom snagom, brzina obrade je brža;pod istom brzinom obrade, potrebna snaga je manja.
Uzmimo GW Laser YLPM seriju laserskog rezanja od 20KW kao primjer.U usporedbi s drugim laserima iste snage, brzina rezanja je veća, a ta je prednost posebno očita kod rezanja materijala s visokom refleksijom.
Laseri visoke svjetline važan su smjer razvoja laserske industrije.Trenutno tržište lasera velike snage pokazalo je očitu homogenost, a glavni proizvođači lasera napreduju u smjeru superponirane snage.
GWLaserne brine samo o povećanju snage lasera, već više pažnje posvećuje i poboljšanju svjetline lasera.U budućnosti ćemo nastaviti istraživati u smjeru visoke svjetline, tako da laser ima bolju kvalitetu zrake i performanse obrade, te pomaže korisnicima poboljšati učinkovitost obrade.
Vrijeme objave: 21. prosinca 2022