Nel 2021, la Cina sarà l'unica grande economia al mondo a riprendersi rapidamente dall'epidemia del 2020.Il valore aggiunto delle industrie al di sopra delle dimensioni designate nell'intero anno aumenterà del 9,6% rispetto all'anno precedente, di cui aumenterà rispettivamente il valore aggiunto della produzione ad alta tecnologia e della produzione di attrezzature.18,2%, 12,9%.In particolare, l'industria laser cinese si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni e la portata della catena dell'industria laser è aumentata rapidamente.Nel 2020, il fatturato totale delle vendite di apparecchiature laser (comprese le importazioni) nei settori dell'industria, dell'informazione, del commercio, della medicina e della ricerca scientifica sarà di 69,2 miliardi di yuan, un aumento rispetto all'anno precedente rispetto al 2019. +5,2 punti percentuali.Con la continua prosperità del settore fotovoltaico, delle batterie di alimentazione, automobilistico e di altro tipo, il fatturato complessivo delle vendite del mercato cinese delle apparecchiature laser aumenterà del 15,6% su base annua nel 2021, raggiungendo gli 80 miliardi di yuan.
▲2010-2021 Mercato cinese delle apparecchiature laser
Allo stesso tempo, anche la tecnologia del laser si sta sviluppando rapidamente.Innanzitutto, la tecnologia della pompa viene trasformata dalla soluzione a 915 nm con un'area di controllo della temperatura più ampia alla soluzione a 976 nm con una maggiore efficienza di assorbimento.Attualmente, sul percorso della tecnologia della pompa dei laser a fibra continua ad alta potenza, la tecnologia Pu della pompa a 976 nm è diventata la soluzione tecnica principale.Inoltre, nella tecnologia dei laser da 10.000 watt, c'è sempre stata una battaglia tra "amplificazione in fibra a canale singolo" e "sintesi del raggio multicanale".Il mercato continua a svilupparsi e fattori globali come tecnologia, costi ed efficienza è diventato il fattore chiave per la selezione del mercato del laser in fibra industriale.Analizziamo i due percorsi tecnici.
Direzione del percorso con tecnologia laser da 10.000 watt
1. Schema di combinazione del raggio multicanale
In base alle diverse strutture del sistema, i laser in fibra possono essere suddivisi in: laser in fibra con struttura ad oscillatore diretto e laser in fibra con struttura ad amplificatore di potenza dell'oscillatore principale (MOPA).Il laser a fibra con la struttura dell'oscillatore diretto ha una struttura semplice e contiene solo un oscillatore laser e il reticolo seleziona ed emette la lunghezza d'onda specifica selezionata.
Per un laser a fibra con una configurazione di oscillatore diretto, è costituito principalmente da una coppia di reticoli (bassa riflessione + alta riflessione), una fibra di guadagno e diverse pompe.Fasci multipli di luce della pompa sono accoppiati in una fibra di guadagno attraverso un combinatore di fasci, in modo che la fibra di guadagno sia in uno stato di distribuzione di inversione del numero di particelle, in modo da realizzare l'amplificazione della radiazione stimolata della luce e infine selezionare un lunghezza d'onda specifica della luce laser attraverso il reticolo a bassa riflessione per passare attraverso la fibra di uscita.trasmesso all'intestazione di output.
▲ Laser a fibra basato sulla struttura dell'oscillatore diretto
Secondo diversi metodi di pompaggio, può essere suddiviso in: pompaggio in avanti, pompaggio inverso e pompaggio bidirezionale.La direzione di iniezione della luce della pompa è la stessa della direzione di uscita del laser chiamata pompaggio in avanti;la direzione di iniezione della luce della pompa è la stessa della direzione di uscita del laser opposta al pompaggio avanti e indietro;la luce della pompa viene iniettata contemporaneamente dalle direzioni avanti e indietro.chiamato pompaggio bidirezionale.Al momento, sia GW che IPG utilizzano lo schema di pompaggio bidirezionale mostrato nella figura sopra.
Allo stato attuale, un laser a fibra o un modulo con una struttura a oscillatore diretto mainstream ha una potenza di circa 3KW e un laser di potenza superiore viene combinato da un modulo all'altro, ovvero l'emissione di luce da più moduli viene accoppiata tramite un combinatore di raggi .in una fibra e quindi in uscita.Ad esempio, 12KW si ottiene unendo quattro moduli da 3KW.
▲ Laser in fibra ad alta potenza con schema di sintesi del raggio multicanale
2. Schema di amplificazione in fibra a canale singolo
Il laser in fibra con struttura MOPA comprende un oscillatore laser e uno o più stadi di amplificatori in fibra.La lunghezza d'onda selezionata dal reticolo nell'oscillatore viene utilizzata come luce seme e la luce seme viene amplificata sotto l'azione dell'amplificatore multistadio, in modo che la potenza di uscita possa essere ottenuta in una certa misura.miglioramento.
Per tali laser ad alta potenza, l'aumento di potenza non si ottiene aumentando il numero di moduli, ma principalmente mediante amplificatori multistadio.Ad esempio, 12KW si ottengono attraverso l'amplificazione a 3 stadi.
▲ Schema di amplificazione in fibra a canale singolo basato sulla configurazione MOPA Laser in fibra ad alta potenza
I vantaggi del multiplexing di laser da 10.000 watt
1. La struttura dell'intera macchina è semplice e di facile manutenzione
Poiché il laser ad alta potenza amplificato a canale singolo ha un solo modulo, la disposizione interna di luce, elettricità e acqua è più complicata.Il suo sistema di controllo è relativamente più complesso e l'oscillatore e l'amplificatore devono seguire una certa relazione temporale quando si accendono e si spengono: quando si accende il laser, l'oscillatore deve essere acceso per primo, quindi l'amplificatore deve essere acceso dal amplificatore del primo stadio;L'amplificatore del palco si avvia e l'amplificatore viene spento passo dopo passo.Una volta fuori servizio, è molto probabile che si verifichino gravi danni al laser.
Lo schema di sintesi multi-raggio adottato dal laser GW, il controllo laser è relativamente semplice, non ci sono problemi di temporizzazione, problemi di controllo del programma e non causerà danni alla macchina.In caso di guasto del laser, le riparazioni possono essere eseguite semplicemente rimuovendo il modulo danneggiato e sostituendolo con uno nuovo.Per i clienti, consente di risparmiare più tempo di manutenzione.
2. Forte capacità di luce anti-ritorno
A differenza degli oscillatori, non vi è alcun reticolo su entrambe le estremità della fibra di guadagno dell'amplificatore.La luce di ritorno durante la lavorazione di materiali ad alta riflessione o la luce di retromarcia del post-amplificatore ritorna facilmente al preamplificatore, il che interferisce con il lavoro del preamplificatore e provoca persino danni.Pertanto, è necessario aggiungere ulteriori misure di isolamento ottico.
Schema di sintesi multi-raggio del laser GW, ogni modulo ha un solo oscillatore e non c'è luce inversa;allo stesso tempo, il segreto unico del laser GW - tecnologia anti-riflesso ABR: un singolo modulo è dotato di un dispositivo di rilevamento e rimozione della luce di ritorno a cinque livelli; sulla base dell'antiriflesso a cinque livelli di un modulo singolo, ogni modulo è dotato di un dispositivo luminoso anti-ritorno di primo livello, che può proteggere efficacemente i componenti interni da danni, garantire il funzionamento stabile del laser e tagliare facilmente oro, argento, materiali altamente riflettenti come rame e alluminio sono adatti per varie applicazioni di saldatura.
3. Il pompaggio bidirezionale migliora la stabilità del sistema
➢Sopprimere il rumore del laser
Per il pompaggio in avanti e indietro, la luce della pompa viene iniettata nella fibra drogata con itterbio da un'estremità e la luce della pompa è più forte all'estremità di ingresso della fibra drogata con itterbio, quindi anche l'eccitazione dell'inversione delle particelle è forte, ma a causa di il fattore di assorbimento, la luce di pompaggio è forte.La luce sarà attenuata lungo la lunghezza della fibra in modo che si raggiunga la saturazione del guadagno a una certa lunghezza della fibra e il rumore aumenti.Il pompaggio bidirezionale può rendere la luce della pompa uniformemente distribuita nella fibra, in modo che anche il guadagno sia distribuito uniformemente nella fibra, in modo da ridurre il rumore.
➢ Scaricare la pressione unilaterale
L'eccessiva energia della luce della pompa è accoppiata nella fibra di guadagno e la sezione iniziale della fibra di guadagno assorbe molto la luce della pompa, quindi la temperatura della fibra è la più alta nella sezione iniziale e il punto di fusione della fibra sopporta la pressione maggiore.Il pompaggio a doppia estremità può far sì che i due punti di fusione su entrambi i lati della fibra di guadagno condividano la pressione, rendendo il sistema più stabile.
➢Aumentare la soglia di instabilità della modalità
L'instabilità della modalità è correlata al carico termico della fibra di guadagno.Dopo l'adozione del metodo di pompaggio a doppia estremità, la distribuzione della temperatura della fibra di guadagno può essere resa più uniforme, l'effetto termico viene indebolito e il valore di soglia dell'instabilità della modalità viene aumentato.4
.Lo schema di pompaggio a 976 nm presenta evidenti vantaggi
▶ Tasso di conversione più elevato
La fibra drogata con itterbio ha due forti picchi di assorbimento a 915 nm e 976 nm, quindi la banda di luce della pompa solitamente selezionata per il laser a fibra drogata con itterbio è 915 nm o 975 nm.Tra questi, il picco di assorbimento a 975 nm è più alto, che è circa 3 volte quello di 915 nm, quindi il laser a 1070 nm con la stessa potenza consuma solo un terzo della luce della pompa a 915 nm.La luce della pompa viene convertita dall'energia elettrica, il che significa che l'utilizzo di una sorgente della pompa da 976 nm consuma meno energia elettrica ed è più efficiente e a risparmio energetico.
▶ Minori effetti non lineari
Nel laser a fibra continua a singola frequenza, ci sono alcuni effetti non lineari, come lo scattering Brillouin stimolato, lo scattering Raman stimolato e l'effetto Kerr ottico, che degradano la qualità del raggio.Beneficiando del picco di assorbimento più elevato a 976 nm, la fibra di guadagno può essere accorciata con la premessa della stessa efficienza di assorbimento e la riduzione della lunghezza della fibra aiuta a evitare di sopprimere gli effetti non lineari.
Epilogo
GW Laser (GW) si basa sulla tecnologia della pompa a 976 nm e sullo schema di sintesi del raggio multicanale come linea principale e si impegna a migliorare il livello di potenza e la qualità del raggio dei laser da 10.000 watt;allo stesso tempo, presta anche attenzione a migliorare la qualità e la stabilità dei prodotti, riducendo i tassi di guasto del prodotto e la complessità della gestione dei guasti.In futuro, continueremo a fornire ai clienti laser in fibra di alta qualità e un forte supporto tecnico.
Tempo di pubblicazione: 21 marzo 2022