2021년 중국은 2020년 전염병에서 빠르게 회복하는 세계 유일의 주요 경제국이 될 것입니다.연간 지정 규모 이상의 산업 부가가치는 전년도에 비해 9.6% 증가할 것이며, 그 중 하이테크 제조업과 장비 제조업의 부가가치는 각각 증가할 것이다.18.2%, 12.9%.특히 중국의 레이저 산업은 최근 몇 년 동안 빠르게 발전했으며 레이저 산업 체인의 규모도 급속히 증가했습니다.2020년 산업, 정보, 상업, 의학 및 과학 연구 분야에서 레이저 장비(수입 포함)의 총 판매 수익은 692억 위안으로 전년 대비 5.2% 증가할 것입니다.광전지, 전력 배터리, 자동차 및 기타 산업의 지속적인 번영으로 중국 레이저 장비 시장의 전체 판매 수익은 2021년에 전년 대비 15.6% 증가하여 800억 위안에 달할 것입니다.
▲2010~2021년 중국 레이저 장비 시장
동시에 레이저 기술도 빠르게 반복되고 있습니다.먼저, 펌프 기술은 온도 조절 영역이 더 넓은 915nm 솔루션에서 더 높은 흡수 효율을 가진 976nm 솔루션으로 변환됩니다.현재 고출력 연속 광섬유 레이저의 펌프 기술 경로에서 976nm 펌프 Pu 기술이 주류 기술 솔루션이 되었습니다.또한 10,000와트 레이저 기술에서는 항상 "단일 채널 광섬유 증폭"과 "다채널 빔 합성" 간의 전쟁이 있었습니다.시장은 계속해서 발전하고 있으며, 기술, 비용, 효율성 등 종합적인 요소가 산업용 파이버 레이저 시장을 선택하는 핵심 요소가 되었습니다.두 가지 기술적 경로를 분석해 보겠습니다.
10,000와트 레이저 기술 경로 방향
1. 다채널 빔 조합 방식
다른 시스템 구조에 따라 파이버 레이저는 직접 발진기 구조 파이버 레이저와 마스터 발진기 전력 증폭기(MOPA) 구조 파이버 레이저로 나눌 수 있습니다.직접 발진기 구조의 광섬유 레이저는 구조가 단순하고 레이저 발진기만 포함되어 있으며 격자는 선택된 특정 파장을 선택하여 출력합니다.
다이렉트 발진기 구성의 광섬유 레이저의 경우 주로 한 쌍의 격자(저반사 + 고반사), 이득 광섬유 및 여러 펌프로 구성됩니다.펌프 광의 여러 빔은 빔 결합기를 통해 이득 섬유에 결합되어 이득 섬유가 입자 수의 반전 분포 상태에 있으므로 빛의 유도 방사선 증폭을 실현하고 최종적으로 선택합니다. 저반사 격자를 통과하는 특정 파장의 레이저 광이 출력 광섬유를 통과합니다.출력 헤더로 전송됩니다.
▲ 직접 발진기 구조 기반의 파이버 레이저
다른 펌핑 방법에 따라 정방향 펌핑, 역방향 펌핑 및 양방향 펌핑으로 나눌 수 있습니다.펌프 광 주입 방향은 레이저 출력 방향과 동일하며 포워드 펌핑이라고 합니다.펌프 광 주입 방향은 정방향 및 역방향 펌핑과 반대되는 레이저 출력 방향과 동일합니다.펌프 라이트는 정방향과 역방향에서 동시에 주입됩니다.양방향 펌핑이라고 합니다.현재 GW와 IPG 모두 위 그림에 표시된 양방향 펌핑 방식을 사용합니다.
현재 직접 발진기 구조의 파이버 레이저나 모듈은 3KW 정도의 출력을 가지고 있으며, 더 높은 출력의 레이저가 하나의 모듈에서 다른 모듈로 결합, 즉 여러 모듈에서 출력된 광이 빔 결합기를 통해 결합됩니다. .광섬유로 변환한 다음 출력합니다.예를 들어, 3KW 모듈 4개를 결합하면 12KW가 됩니다.
▲ 다채널 빔 합성 방식의 고출력 파이버 레이저
2. 단일 채널 광섬유 증폭 방식
MOPA 구조의 파이버 레이저는 레이저 발진기와 하나 이상의 파이버 증폭기 스테이지를 포함합니다.발진기에서 격자에 의해 선택된 파장을 종광으로 사용하고 종광은 다단 증폭기의 작용으로 증폭되어 어느 정도의 출력 전력을 얻을 수 있습니다.개선.
이러한 고출력 레이저의 경우 출력 증가는 모듈 수를 늘리는 것이 아니라 주로 다단 증폭기에 의해 이루어집니다.예를 들어, 12KW는 3단계 증폭을 통해 얻습니다.
▲ MOPA 구성 기반의 단일 채널 광섬유 증폭 방식 고출력 광섬유 레이저
10,000와트 레이저 멀티플렉싱의 장점
1. 전체 기계의 구조가 간단하고 유지 보수가 쉽습니다.
단일 채널 증폭 고출력 레이저는 모듈이 하나뿐이기 때문에 빛, 전기 및 물의 내부 배열이 더 복잡합니다.제어 시스템은 상대적으로 더 복잡하며 발진기와 증폭기는 켜고 끌 때 특정 타이밍 관계를 따라야 합니다. 레이저를 켤 때 발진기를 먼저 켜고 증폭기를 켜야 합니다. 1단 증폭기;스테이지 앰프가 시작되고 앰프가 단계적으로 꺼집니다.타이밍이 어긋나면 레이저에 심각한 손상을 줄 가능성이 매우 높습니다.
GW 레이저가 채택한 다중 빔 합성 방식, 레이저 제어는 비교적 간단하고 타이밍 문제, 프로그램 제어 문제가 없으며 기계 손상을 일으키지 않습니다.레이저 고장이 발생한 경우 손상된 모듈을 제거하고 새 모듈로 교체하기만 하면 수리가 가능합니다.고객의 경우 유지보수 시간을 더 많이 절약할 수 있습니다.
2. 강한 역류 방지 기능
오실레이터와 달리 증폭기의 이득 광섬유 양단에 격자가 없습니다.고반사 재료를 가공할 때의 복귀광이나 후증폭기의 역광은 전치증폭기로 되돌아가기 쉬우므로 전치증폭기의 작업을 방해하고 손상을 일으키기도 합니다.따라서 추가적인 광학 격리 조치가 추가되어야 합니다.
GW 레이저의 다중 빔 합성 방식, 각 모듈에는 발진기가 하나만 있고 역광이 없습니다.동시에 GW 레이저의 고유한 비밀 – ABR 반사 방지 기술: 단일 모듈에는 5단계 반사광 감지 및 제거 장치가 장착되어 있습니다. 단일 모듈, 각 모듈에는 내부 구성 요소를 손상으로부터 효과적으로 보호하고 레이저의 안정적인 작동을 보장하며 금, 은, 구리와 같은 반사율이 높은 재료를 쉽게 절단할 수 있는 첫 번째 수준의 역회전 방지 장치가 장착되어 있습니다. 알루미늄은 다양한 용접 응용 분야에 적합합니다.
3. 양방향 펌핑으로 시스템 안정성 향상
➢레이저 노이즈 억제
순방향 및 역방향 펌핑의 경우 한쪽 끝에서 이터븀 도핑된 광섬유에 펌프광이 주입되고 펌프광은 이터븀 도핑된 광섬유의 입력단에서 더 강하므로 입자 반전 여기도 강하지만 흡수 인자, 펌핑 빛이 강합니다.빛은 광섬유의 길이를 따라 감쇠되어 특정 광섬유 길이에서 이득 포화에 도달하고 노이즈가 증가합니다.양방향 펌핑은 펌프 광을 광섬유에 고르게 분산시켜 게인도 광섬유에 고르게 분산되도록 하여 노이즈를 줄입니다.
➢단일 종단 압력 완화
과도한 펌프 광 에너지는 이득 광섬유에 결합되고 이득 광섬유의 초기 섹션은 펌프 광을 많이 흡수하므로 광섬유 온도는 초기 섹션에서 가장 높고 광섬유 융점은 가장 큰 압력을 견뎌냅니다.양단 펌핑은 이득 섬유의 양쪽에 있는 2개의 융점이 압력을 공유하게 하여 시스템이 보다 안정적으로 작동하도록 합니다.
➢모드 불안정성 임계값 증가
모드 불안정성은 이득 섬유의 열 부하와 관련이 있습니다.양단 펌핑 방식을 채택한 후 이득 섬유의 온도 분포를 보다 균일하게 만들 수 있고 열 효과가 약화되며 모드 불안정성의 임계값이 증가합니다.4
.976nm 펌핑 방식에는 분명한 이점이 있습니다.
▶ 높은 전환율
이테르븀 도핑 광섬유는 915nm와 976nm에서 두 개의 강한 흡수 피크를 가지므로 일반적으로 이터븀 도핑 광섬유 레이저에 선택되는 펌프 광 대역은 915nm 또는 975nm입니다.그 중 975nm에서 흡수 피크가 더 높아 915nm의 약 3배이므로 동일한 출력의 1070nm 레이저는 915nm 펌프광의 1/3만 소비합니다.펌프 빛은 전기 에너지에서 변환됩니다. 즉, 976nm 펌프 소스를 사용하면 전기 에너지를 덜 소비하고 더 효율적이고 에너지를 절약할 수 있습니다.
▶비선형 효과 감소
연속 단일 주파수 파이버 레이저에는 자극 브릴루앙 산란, 자극 라만 산란 및 광학 커 효과와 같은 일부 비선형 효과가 있어 빔 품질을 저하시킵니다.976nm에서 더 높은 흡수 피크의 이점을 이용하여 동일한 흡수 효율을 전제로 이득 섬유를 더 짧게 만들 수 있으며 섬유 길이를 줄이면 비선형 효과를 억제하는 데 도움이 됩니다.
발문
GW Laser(GW)는 976nm 펌프 기술과 다중 채널 빔 합성 방식을 메인 라인으로 기반으로 하며 10,000와트 레이저의 출력 수준과 빔 품질을 개선하기 위해 노력하고 있습니다.동시에 제품의 품질과 안정성을 개선하고 제품 고장률과 고장 처리의 복잡성을 줄이는 데에도 주의를 기울입니다.앞으로도 고객에게 고품질 파이버 레이저와 강력한 기술 지원을 지속적으로 제공할 것입니다.
게시 시간: 2022년 3월 21일