Pada tahun 2021, China akan menjadi satu-satunya ekonomi besar di dunia yang pulih dengan cepat dari epidemi tahun 2020.Nilai tambah industri di atas ukuran yang ditentukan sepanjang tahun akan meningkat sebesar 9,6% dibandingkan tahun sebelumnya, di mana nilai tambah manufaktur teknologi tinggi dan manufaktur peralatan akan meningkat secara berurutan.18,2%, 12,9%.Secara khusus, industri laser China telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, dan skala rantai industri laser telah meningkat pesat.Pada tahun 2020, total pendapatan penjualan peralatan laser (termasuk impor) di bidang industri, informasi, perdagangan, kedokteran, dan penelitian ilmiah akan menjadi 69,2 miliar yuan, meningkat dari tahun ke tahun dibandingkan tahun 2019, naik 5,2 poin persentase.Dengan kemakmuran berkelanjutan dari industri fotovoltaik, baterai daya, mobil, dan lainnya, pendapatan penjualan keseluruhan pasar peralatan laser China akan meningkat sebesar 15,6% tahun-ke-tahun pada tahun 2021, mencapai 80 miliaryuan.
▲Pasar peralatan laser China 2010-2021
Pada saat yang sama, teknologi laser juga berkembang pesat.Pertama, teknologi pompa diubah dari solusi 915nm dengan area kontrol suhu yang lebih luas menjadi solusi 976nm dengan efisiensi penyerapan yang lebih tinggi.Saat ini, pada rute teknologi pompa laser serat kontinu berdaya tinggi, teknologi pompa 976nm Pu telah menjadi solusi teknis utama.Selain itu, dalam teknologi laser 10.000 watt, selalu ada pertarungan antara "amplifikasi serat saluran tunggal" dan "sintesis berkas multi saluran".Pasar terus berkembang, dan faktor komprehensif seperti teknologi, biaya dan efisiensi telah menjadi faktor inti untuk pemilihan pasar laser serat industri.Mari kita uraikan dua rute teknis.
Arah rute teknologi laser 10.000 watt
1. Skema kombinasi balok multi-saluran
Menurut struktur sistem yang berbeda, laser serat dapat dibagi menjadi: laser serat struktur osilator langsung dan laser serat struktur penguat daya osilator master (MOPA).Laser serat dengan struktur osilator langsung sederhana dalam struktur dan hanya berisi osilator laser, dan kisi memilih dan mengeluarkan panjang gelombang spesifik yang dipilih.
Untuk laser serat dengan konfigurasi osilator langsung, ini terutama terdiri dari sepasang kisi-kisi (pantulan rendah + pantulan tinggi), serat penguat, dan beberapa pompa.Beberapa balok lampu pompa digabungkan menjadi serat penguat melalui penggabung balok, sehingga serat penguat berada dalam keadaan distribusi inversi jumlah partikel, sehingga mewujudkan amplifikasi radiasi terstimulasi dari cahaya, dan akhirnya memilih a panjang gelombang tertentu sinar laser melalui kisi refleksi rendah untuk melewati serat output.ditransmisikan ke header keluaran.
▲ Laser serat berdasarkan struktur osilator langsung
Menurut metode pemompaan yang berbeda, dapat dibagi menjadi: pemompaan maju, pemompaan mundur dan pemompaan dua arah.Arah injeksi lampu pompa sama dengan arah keluaran laser disebut pemompaan maju;arah injeksi lampu pompa sama dengan arah keluaran laser yang berlawanan dengan pemompaan maju dan mundur;lampu pompa disuntikkan dari arah maju dan mundur secara bersamaan.disebut pemompaan dua arah.Saat ini, baik GW maupun IPG menggunakan skema pemompaan dua arah yang ditunjukkan pada gambar di atas.
Saat ini, laser serat atau modul dengan struktur osilator arus utama memiliki daya sekitar 3KW, dan laser berdaya tinggi digabungkan dari satu modul ke modul lainnya, yaitu keluaran cahaya dari beberapa modul digabungkan melalui penggabung sinar .menjadi serat dan kemudian output.Misalnya, 12KW diperoleh dengan menggabungkan empat modul 3KW.
▲ Laser serat berdaya tinggi dengan skema sintesis sinar multi-saluran
2. Skema amplifikasi serat saluran tunggal
Laser serat dengan struktur MOPA mencakup osilator laser dan satu atau lebih tahap penguat serat.Panjang gelombang yang dipilih oleh kisi-kisi di osilator digunakan sebagai cahaya benih, dan cahaya benih diperkuat di bawah aksi penguat bertingkat, sehingga daya keluaran dapat diperoleh hingga tingkat tertentu.peningkatan.
Untuk laser berdaya tinggi seperti itu, peningkatan daya tidak dicapai dengan menambah jumlah modul, tetapi terutama dengan amplifier multi-tahap.Misalnya, 12KW diperoleh melalui amplifikasi 3 tahap.
▲ Skema amplifikasi serat saluran tunggal berdasarkan konfigurasi MOPA Laser serat berdaya tinggi
Keuntungan multiplexing laser 10.000 watt
1. Struktur seluruh mesin sederhana dan mudah dirawat
Karena laser daya tinggi yang diperkuat saluran tunggal hanya memiliki satu modul, pengaturan internal cahaya, listrik, dan air menjadi lebih rumit.Sistem kontrolnya relatif lebih kompleks, dan osilator dan penguat harus mengikuti hubungan waktu tertentu saat menghidupkan dan mematikan: saat menyalakan laser, osilator harus dihidupkan terlebih dahulu, dan kemudian penguat harus dihidupkan dari penguat tahap pertama;Penguat panggung dimulai, dan penguat dimatikan selangkah demi selangkah.Setelah waktunya rusak, sangat mungkin menyebabkan kerusakan serius pada laser.
Skema sintesis multi-beam yang diadopsi oleh laser GW, kontrol laser relatif sederhana, tidak ada masalah waktu, masalah kontrol program, dan tidak akan menyebabkan kerusakan pada mesin.Jika terjadi kegagalan laser, perbaikan dapat dilakukan hanya dengan melepas modul yang rusak dan menggantinya dengan yang baru.Untuk pelanggan, ini menghemat lebih banyak waktu perawatan.
2. Kemampuan cahaya anti-kembali yang kuat
Berbeda dengan osilator, tidak ada kisi-kisi di kedua ujung serat penguat penguat.Lampu balik saat memproses bahan pantulan tinggi atau lampu balik post-amplifier mudah dikembalikan ke pra-amplifier, yang mengganggu kerja pra-amplifier dan bahkan menyebabkan kerusakan.Oleh karena itu, langkah-langkah isolasi optik tambahan perlu ditambahkan.
Skema sintesis multi-beam laser GW, setiap modul hanya memiliki satu osilator, dan tidak ada lampu mundur;pada saat yang sama, rahasia unik laser GW - teknologi anti-refleksi tinggi ABR: satu modul dilengkapi dengan perangkat deteksi dan pengupasan cahaya balik lima tingkat; modul tunggal, setiap modul dilengkapi dengan perangkat lampu anti-kembali tingkat pertama, yang dapat secara efektif melindungi komponen internal dari kerusakan, memastikan pengoperasian laser yang stabil, dan dengan mudah memotong emas, perak, bahan yang sangat reflektif seperti tembaga dan aluminium cocok untuk berbagai aplikasi pengelasan.
3. Pemompaan dua arah meningkatkan stabilitas sistem
➢ Menekan kebisingan laser
Untuk pemompaan maju dan mundur, lampu pompa disuntikkan ke serat yang didoping ytterbium dari satu ujung, dan lampu pompa lebih kuat di ujung masukan serat yang didoping ytterbium, sehingga eksitasi inversi partikel juga kuat, tetapi karena faktor penyerapan, lampu pemompaan kuat.Cahaya akan dilemahkan sepanjang serat sehingga mencapai saturasi pada panjang serat tertentu dan kebisingan meningkat.Pemompaan dua arah dapat membuat cahaya pompa terdistribusi secara merata di dalam fiber, sehingga gain juga terdistribusi secara merata di dalam fiber, sehingga noise berkurang.
➢Meringankan tekanan berujung tunggal
Energi cahaya pompa yang berlebihan digabungkan ke dalam serat penguat, dan bagian awal dari serat penguat banyak menyerap cahaya pompa, sehingga suhu serat adalah yang tertinggi di bagian awal, dan titik leleh serat menanggung tekanan terbesar.Pemompaan ujung ganda dapat membuat dua titik lebur di kedua sisi serat penguat berbagi tekanan, membuat sistem berjalan lebih stabil.
➢Meningkatkan ambang ketidakstabilan mode
Ketidakstabilan mode terkait dengan pemuatan termal dari serat penguat.Setelah metode pemompaan ujung ganda diadopsi, distribusi suhu serat penguat dapat dibuat lebih seragam, efek termal melemah, dan nilai ambang ketidakstabilan mode meningkat.4
.Skema pemompaan 976nm memiliki keunggulan yang jelas
▶ Tingkat konversi lebih tinggi
Serat yang didoping ytterbium memiliki dua puncak serapan yang kuat pada 915nm dan 976nm, sehingga pita lampu pompa yang biasanya dipilih untuk laser serat yang didoping ytterbium adalah 915nm atau 975nm.Diantaranya, puncak serapan pada 975nm lebih tinggi, yaitu sekitar 3 kali lipat dari 915nm, sehingga laser 1070nm dengan daya yang sama hanya mengkonsumsi sepertiga dari lampu pompa 915nm.Lampu pompa diubah dari energi listrik, yang berarti menggunakan sumber pompa 976nm mengkonsumsi lebih sedikit energi listrik dan lebih efisien serta hemat energi.
▶Menurunkan efek nonlinear
Dalam laser serat frekuensi tunggal kontinu, ada beberapa efek nonlinier, seperti hamburan Brillouin terstimulasi, hamburan Raman terstimulasi, dan efek Kerr optik, yang akan menurunkan kualitas sinar.Memanfaatkan puncak penyerapan yang lebih tinggi pada 976nm, serat penguat dapat dibuat lebih pendek dengan alasan efisiensi penyerapan yang sama, dan mengurangi panjang serat membantu menghindari penekanan efek nonlinier.
Epilog
GW Laser (GW) didasarkan pada teknologi pompa 976nm dan skema sintesis sinar multi-saluran sebagai jalur utama, dan berkomitmen untuk meningkatkan tingkat daya dan kualitas sinar laser 10.000 watt;pada saat yang sama, juga memperhatikan peningkatan kualitas dan stabilitas produk, mengurangi tingkat kegagalan produk dan kompleksitas penanganan kegagalan.Di masa mendatang, kami akan terus menyediakan laser serat berkualitas tinggi dan dukungan teknis yang kuat kepada pelanggan.
Waktu posting: Mar-21-2022