Il laser ha quattro caratteristiche principali, vale a dire alta luminosità, buona direzionalità, buona monocromaticità e alta coerenza.Queste proprietà sono correlate tra loro, rendendo il laser adatto a diversi scenari.
L'elevata luminosità del laser è una caratteristica importante diversa dalle normali sorgenti luminose e l'aumento della potenza e della luminosità è anche un argomento eterno per lo sviluppo dei laser.Ciò che è alta luminosità, espresso in linguaggio tecnico è che più vicino a 1 è l'indice M2 che descrive la qualità del raggio.
Negli ultimi anni, con il miglioramento della tecnologia, i laser in fibra domestica hanno progressivamente sfondato il limite di potenza, da 12KW a 20KW.Attualmente è stato lanciato sul mercato il laser a fibra più alto con una potenza di 30KW e il passo successivo è di 50KW.Tutti prestano attenzione e competono a quale potenza di uscita del laser è maggiore, ma ignorano chi ha una migliore qualità del raggio.
Oggi diamo un'occhiata a cos'è l'alta luminosità e ai vantaggi e al significato dell'alta luminosità.
Proprietà del raggio laser
La luce laser emessa dal laser ha questo aspetto, convergendo prima nel campo vicino e poi diffondendosi nel campo lontano
in,
Il raggio della vita del raggio w0 è il raggio al quale il raggio laser converge alla sezione più piccola nel campo vicino;
La lunghezza di Rayleigh ZR è la posizione in cui la vita della trave è aumentata di √2 volte;
Il campo lontano è definito come l'intervallo oltre 4 volte la lunghezza di Rayleigh e il campo vicino è definito come l'intervallo entro 4 volte la lunghezza di Rayleigh;
L'angolo di divergenza del campo lontano θ rappresenta il grado di divergenza del raggio laser nel campo lontano.
Caratterizzazione della qualità del fascio
La qualità del raggio è il parametro fondamentale per caratterizzare le caratteristiche del raggio laser ed è un indicatore importante del laser, che viene utilizzato per misurare il grado di messa a fuoco del raggio laser in una situazione specifica.I metodi comunemente usati per quantificare la qualità del fascio sono: il prodotto dei parametri del fascio (BPP) e M2fattore.
BPP (Beam Parameter Product): prodotto dei parametri della trave, definito come il raggio di vita della trave ( w0) moltiplicato per l'angolo di divergenza del campo lontano (θ):
M2: Il rapporto tra il prodotto del parametro del raggio e il prodotto del parametro del raggio del raggio gaussiano fondamentale, che può essere convertito in BPP:
Dalla formula di cui sopra, possiamo facilmente trovare che: BPP non ha nulla a che fare con la lunghezza d'onda, mentre il fattore M2 è correlato alla lunghezza d'onda del laser.
Il valore del fattore M² è infinitamente vicino a 1 , che indica il rapporto tra i dati reali e i dati ideali.Quando i dati reali sono più vicini ai dati ideali, la qualità del raggio è migliore.
Per un laser a fibra con una lunghezza d'onda di 1070nm, i parametri ideali dovrebbero essere:
Quando il laser a fibra BPP o M2parametroè più vicino a questo valore, la qualità del raggio è migliore e l'angolo di divergenza corrispondente è minore.
Come determinare la qualità del raggio
Di solito, utilizziamo un analizzatore di raggio per misurare la qualità del raggio del laser, lasciamo che l'analizzatore si muova rispetto al percorso ottico e raccogliamo informazioni X, Y e Z in più posizioni per determinare la dimensione della vita del raggio, la posizione e l'angolo di divergenza e calcolare la lunghezza di Rayleigh e BPP o M2.
Comunemente usati sono il metodo a lama di coltello e il metodo a fessura.Le idee dei due sono fondamentalmente le stesse, ovvero utilizzare una lama o una fessura per scansionare il raggio, misurare e mappare la distribuzione del campo luminoso di una sezione, quindi spostarsi su e giù per misurare e mappare il campo luminoso a distanze diverse.Infine, si ottiene la distribuzione tridimensionale del campo luminoso.
▲ Metodo a lama di coltello
▲ Metodo a fessura
Il test della qualità del raggio è spesso più complicato.Semplicemente, possiamo approssimare la stima in base al diametro del nucleo della fibra e all'apertura numerica (NA).
Un raggio di luce, indipendentemente dall'ampiezza dell'intervallo angolare, può essere trasmesso normalmente solo quando entra nella fibra all'interno dell'intervallo critico dell'angolo di incidenza.Il valore seno di questo angolo α è l'apertura numerica NA della fibra, cioè NA=sinα, che riflette la luce ricevuta dalla fibra.capacità.Generalmente si può considerare approssimativamente questo.
Cosa intendiamo di solito per laser ad alta luminosità?
Luminosità (Br) Definizione: Densità di potenza per area unitaria e angolo solido unitario.Come accennato in precedenza, l'area centrale di un laser a fibra
, l'angolo solido di campo lontano
.
Secondo la formula di cui sopra, non è difficile vedere che la cosiddetta alta luminosità significa che ha una qualità del raggio più elevata (ovvero, BPP o M più piccoli2) sotto lo stesso potere.
In qualità di leader globale nei laser ad alta luminosità,GW Laser Tech si concentra sulla ricerca e lo sviluppo di laser in fibra ad alta luminosità da 976 nm, guidando il trend di sviluppo dei laser in fibra.
Guangzhou Laserè single-modalità 10μmlimitare l'uscita del laser in fibra, M2<1.1 e il laser in fibra da 50kw 100μm ha una densità di energia prossima al limite fisico.
Laser M2<1.3, BPP laser multimodale da 12kW<4.
▲ Laser Guanghui serie YLPS modulo singolo laser 4KW
▲ Laser Guanghui Laser serie YLPM multi-modulo 20KW
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Significato e vantaggi dell'alta luminosità
Negli ultimi anni, i laser ad alta potenza stanno gradualmente diventando la forza principale del mercato e anche i laser a fibra si stanno spostando verso una maggiore potenza.I laser da 12KW sono diventati la configurazione standard dei principali produttori di laser.L'anno scorso, le vendite di laser da 20KW di Guanghui Laser sono aumentate in modo significativo;attualmente, i laser da 40KW stanno gradualmente iniziando a essere spediti.
La maggior parte degli attuali laser a fibra ad alta potenza sono composti da più moduli, ovvero la luce emessa da più moduli laser è accoppiata in una fibra ottica per l'uscita.Rispetto al nucleo in fibra di uscita di un singolo modulo laser, moduli multipli Il diametro del nucleo in fibra di uscita combinato è maggiore e la qualità del raggio è corrispondentemente inferiore.
Se la qualità del raggio viene ignorata, non importa quanto sia elevata la potenza, può essere realizzata attraverso lo schema di combinazione del raggio multi-modulo.Tuttavia, con il progresso tecnologico e l'aggiornamento industriale, l'industria manifatturiera si sposterà gradualmente verso la fascia alta, che inevitabilmente presenterà requisiti sempre più elevati per i laser, non solo soddisfacendo l'aumento della potenza, ma anche prestando maggiore attenzione al miglioramento della luminosità .Quei laser ad alta potenza che aumentano solo la potenza senza prestare attenzione alla luminosità saranno presto eliminati dal mercato.
Fin dalla sua fondazione, GW Laser Techsi è impegnata nella ricerca e nello sviluppo di laser ad alta luminosità e aumenterà la potenza e aumenterà la luminosità allo stesso modo.Attraverso l'ottimizzazione della tecnologia del modulo laser singolo, della giunzione a fusione di fibre e degli schemi di combinazione del raggio, la luminosità del laser è stata ulteriormente migliorata.Nelle stesse condizioni di potenza, dopo collimazione e messa a fuoco con lo stesso sistema ottico, lo spot nel punto focale è più piccolo e la densità di energia è maggiore.Ciò si manifesta direttamente nelle applicazioni di elaborazione laser: a parità di potenza, la velocità di elaborazione è maggiore;a parità di velocità di elaborazione, la potenza richiesta è inferiore.
Prendiamo come esempio il taglio laser da 20KW della serie YLPM di GW Laser.Rispetto ad altri laser della stessa potenza, la velocità di taglio è maggiore e questo vantaggio è particolarmente evidente nel taglio di materiali altamente riflettenti.
I laser ad alta luminosità sono una direzione importante per lo sviluppo dell'industria del laser.L'attuale mercato dei laser ad alta potenza ha mostrato un'ovvia omogeneità e i principali produttori di laser stanno avanzando nella direzione della potenza sovrapposta.
GWLasernon solo si preoccupa dell'aumento della potenza del laser, ma presta anche maggiore attenzione al miglioramento della luminosità del laser.In futuro, continueremo a esplorare la direzione dell'elevata luminosità, in modo che il laser abbia una migliore qualità del raggio e prestazioni di elaborazione e aiuti i clienti a migliorare l'efficienza di elaborazione.
Tempo di pubblicazione: 21 dicembre 2022