전력 및 밝기 2륜 구동이 미래 파이버 레이저 개발을 정의합니다.

레이저는 고휘도, 좋은 방향성, 좋은 단색성, 높은 일관성의 네 가지 주요 특성을 가지고 있습니다.이러한 속성은 서로 관련되어 있어 레이저를 다양한 시나리오에 적합하게 만듭니다.

레이저의 고휘도는 일반 광원과 다른 중요한 특징이며 출력과 밝기를 높이는 것 역시 레이저 발전의 영원한 화두이다.고휘도란 전문 용어로 표현하면 1에 가까울수록 빔 품질을 나타내는 지표 M2입니다.

최근 몇 년 동안 기술 향상으로 국내 파이버 레이저는 12KW에서 20KW로 점차 전력 제한을 돌파했습니다.현재 30KW 출력의 최고 수준의 파이버 레이저가 시장에 출시되었으며 다음 단계는 50KW입니다.모두가 관심을 갖고 누구의 레이저 출력이 더 높은지 경쟁하지만 누가 더 나은 빔 품질을 가지고 있는지는 무시합니다.

오늘은 고휘도란 무엇인지, 고휘도의 장점과 의의에 대해 알아보겠습니다.

레이저 빔의 특성

레이저에서 방출되는 레이저 빛은 먼저 근거리에서 수렴한 다음 원거리에서 퍼집니다.

안에,

빔 웨이스트 반경 w0은 레이저 빔이 근거리장에서 가장 작은 부분으로 수렴하는 반경입니다.

레일리 길이 ZR은 빔 웨이스트가 √2배 증가했을 때의 위치입니다.

원거리장은 레일리 길이의 4배를 넘는 범위로 정의되고, 근거리는 레일리 길이의 4배 이내의 범위로 정의됩니다.

파필드 발산각 θ는 파필드에서 레이저 빔의 발산 정도를 나타낸다.

빔 품질의 특성화

빔 품질은 레이저 빔의 특성을 특성화하는 핵심 파라미터로서, 레이저 빔의 특정 상황에서의 초점 정도를 측정하는데 사용되는 레이저의 중요한 지표이다.빔 품질을 정량화하는 데 일반적으로 사용되는 방법은 다음과 같습니다. 빔 파라미터 곱(BPP) 및 M2^요인.

BPP(Beam Parameter Product): 빔 매개변수 곱, 빔 웨이스트 반경(w₀)에 원거리 발산각(θ)을 곱합니다.

미디엄²: BPP로 변환할 수 있는 기본 가우시안 빔의 빔 매개변수 곱에 대한 빔 매개변수 곱의 비율:

위의 공식에서 다음을 쉽게 알 수 있습니다. BPP는 파장과 관련이 없지만 M2 계수는 레이저 파장과 관련이 있습니다.

M² 인자의 값은 1에 무한히 가깝습니다. 이는 실제 데이터와 이상적인 데이터의 비율을 의미합니다.실제 데이터가 이상적인 데이터에 가까울수록 빔 품질이 더 좋습니다.

파장이 1070nm인 파이버 레이저의 경우 이상적인 매개변수는 다음과 같아야 합니다.

파이버 레이저 BPP 또는 M2^매개변수이 값에 가까울수록 빔 품질이 더 좋고 해당 발산각이 더 작습니다.

빔 품질을 결정하는 방법

일반적으로 빔 분석기를 사용하여 레이저의 빔 품질을 측정하고 분석기를 광 경로에 따라 움직이게 하고 여러 위치에서 X, Y 및 Z 정보를 수집하여 빔 웨이스트 크기, 위치 및 발산각을 결정합니다. , 레일리 길이와 BPP 또는 M2를 계산합니다.

칼날법과 슬릿법이 일반적으로 사용된다.즉, 칼날이나 슬릿을 사용하여 빔을 스캔하고 섹션의 라이트 필드 분포를 측정 및 매핑한 다음 위아래로 이동하여 라이트 필드를 측정하고 매핑합니다. 다른 거리.마지막으로 3차원 광 필드 분포를 얻습니다.

▲ 칼날 방식

▲ 슬릿 방식

빔 품질 테스트는 종종 더 복잡합니다.간단히 말해서 섬유 코어 직경과 개구수(NA)에 따라 대략적인 추정을 할 수 있습니다.

빛의 빔은 각도 범위가 아무리 크더라도 임계 입사각 범위 내에서 섬유에 들어갈 때만 정상적으로 전송될 수 있습니다.이 각도 α의 사인 값은 광섬유의 개구수 NA, 즉 NA=sinα이며 광섬유가 받은 빛을 반사합니다.능력.일반적으로 대략 이 정도라고 볼 수 있습니다.

고휘도 레이저는 일반적으로 무엇을 의미합니까?

밝기(Br) 정의: 단위 면적당 전력 밀도 및 단위 입체각.앞서 언급한 바와 같이 파이버 레이저의 핵심 영역인, 원거리 입체각.

위의 공식에 따르면 소위 고휘도는 빔 품질이 높다는 의미(즉, BPP 또는 M^{2 ) 같은 힘으로.}

고휘도 레이저 분야의 글로벌 리더로서GW Laser Tech는 976nm 고휘도 파이버 레이저의 연구 개발에 주력하여 파이버 레이저의 발전 추세를 주도하고 있습니다.

광희 레이저의 싱글-모드 10μm파이버 출력 레이저 제한, M²<1.1 및 50kw 100μm 파이버 레이저는 물리적 한계에 가까운 에너지 밀도를 가지고 있습니다.

기존 100μm 코어 직경 싱글 모드 4kW 레이저 M²<1.3, 다중 모드 12kW 레이저 BPP<4.

▲ Guanghui 레이저 YLPS 시리즈 단일 모듈 4KW 레이저

▲ Guanghui Laser YLPM 시리즈 다중 모듈 20KW 레이저

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고휘도의 의의와 장점

최근 몇 년 동안 고출력 레이저가 점차 시장의 주력이 되고 있으며 파이버 레이저도 고출력을 향해 나아가고 있습니다.12KW 레이저는 주류 레이저 제조업체의 표준 구성이 되었습니다.지난해 Guanghui Laser의 20KW 레이저 판매가 크게 증가했습니다.현재 40KW 레이저가 점차 배송되기 시작했습니다.

현재 대부분의 고출력 파이버 레이저는 여러 개의 모듈로 구성되어 있습니다. 즉, 여러 개의 레이저 모듈에서 출력되는 광이 하나의 광섬유에 결합되어 출력됩니다.단일 레이저 모듈의 출력 파이버 코어와 비교할 때, 다중 모듈은 결합된 출력 파이버 코어 직경이 더 크고 그에 따라 빔 품질이 더 낮습니다.

빔 품질을 무시한다면 아무리 높은 파워라도 다중 모듈 빔 결합 방식을 통해 구현할 수 있다.그러나 기술 진보와 산업 업그레이드로 인해 제조 산업은 점차 하이엔드로 이동할 것이며 레이저에 대한 점점 더 높은 요구 사항을 제시하고 출력 증가를 만족시킬 뿐만 아니라 밝기 개선에 더 많은 관심을 기울일 것입니다. .밝기를 고려하지 않고 출력만 높이는 고출력 레이저는 곧 시장에서 도태될 것입니다.

창사 이래 (주)GW레이저텍고휘도 레이저 연구 개발에 매진해 왔으며, 출력을 높이고 밝기를 동등하게 높일 것입니다.단일 레이저 모듈 기술, 광섬유 융합 접속 및 빔 결합 방식의 최적화를 통해 레이저 밝기가 더욱 향상되었습니다.동일한 전원 조건에서 동일한 광학 시스템으로 시준 및 초점을 맞춘 후 초점의 스폿은 더 작아지고 에너지 밀도는 더 높아집니다.이것은 레이저 가공 응용 분야에서 직접적으로 나타납니다. 동일한 출력에서 ​​처리 속도가 더 빠릅니다.동일한 처리 속도에서 필요한 전력은 더 적습니다.

GW Laser의 YLPM 시리즈 20KW 레이저 절단을 예로 들어 보겠습니다.동일한 출력의 다른 레이저에 비해 절단 속도가 더 빠르며 이러한 이점은 특히 고반사 재료 절단에서 분명합니다.

고휘도 레이저는 레이저 산업 발전의 중요한 방향입니다.현재 고출력 레이저 시장은 분명한 동질성을 보여 왔으며 주요 레이저 제조업체는 중첩된 출력 방향으로 발전하고 있습니다.

GW레이저레이저 출력의 증가에 관심을 가질 뿐만 아니라 레이저 밝기의 개선에도 더 많은 관심을 기울입니다.앞으로도 우리는 레이저가 더 나은 빔 품질과 처리 성능을 가지고 고객이 처리 효율성을 향상시킬 수 있도록 고휘도 방향으로 계속 탐색할 것입니다.