Laser heeft vier hoofdkenmerken, namelijk hoge helderheid, goede directionaliteit, goede monochromaticiteit en hoge coherentie.Deze eigenschappen zijn aan elkaar gerelateerd, waardoor de laser geschikt is voor verschillende scenario's.
De hoge helderheid van de laser is een belangrijk kenmerk dat verschilt van gewone lichtbronnen, en het vergroten van het vermogen en de helderheid is ook een eeuwig onderwerp voor de ontwikkeling van lasers.Wat hoge helderheid is, uitgedrukt in technische taal, is dat hoe dichter bij 1 de index M2 staat die de straalkwaliteit beschrijft.
In de afgelopen jaren hebben glasvezellasers voor huishoudelijk gebruik, met de verbetering van de technologie, geleidelijk de vermogenslimiet doorbroken, van 12 kW tot 20 kW.Op dit moment is de hoogste fiberlaser met een vermogen van 30KW op de markt gebracht en de volgende stap is 50KW.Iedereen let op en concurreert met wiens laseruitgangsvermogen hoger is, maar negeert wie een betere straalkwaliteit heeft.
Laten we vandaag eens kijken naar wat hoge helderheid is, en de voordelen en betekenis van hoge helderheid.
Eigenschappen van de laserstraal
Het laserlicht dat door de laser wordt uitgezonden, ziet er zo uit, eerst convergerend in het nabije veld en vervolgens verspreid in het verre veld
in,
De bundeltailleradius w0 is de straal waarbij de laserbundel convergeert naar de kleinste sectie in het nabije veld;
De Rayleigh-lengte ZR is de positie wanneer de bundeltaille met √2 keer wordt vergroot;
Het verre veld wordt gedefinieerd als het bereik voorbij 4 keer de Rayleigh-lengte, en het nabije veld wordt gedefinieerd als het bereik binnen 4 keer de Rayleigh-lengte;
De verre-veld divergentiehoek θ vertegenwoordigt de mate van divergentie van de laserstraal in het verre veld.
Karakterisering van bundelkwaliteit
Straalkwaliteit is de kernparameter om de kenmerken van de laserstraal te karakteriseren, en het is een belangrijke indicator van de laser, die wordt gebruikt om de mate van focus van de laserstraal in een specifieke situatie te meten.Veelgebruikte methoden om bundelkwaliteit te kwantificeren zijn: bundelparameterproduct (BPP) en M2factor.
BPP (Beam Parameter Product): bundelparameterproduct, gedefinieerd als de bundeltailleradius (w0) vermenigvuldigd met de divergentiehoek van het verre veld (θ):
M2: De verhouding van het bundelparameterproduct tot het bundelparameterproduct van de fundamentele Gaussische bundel, die kan worden geconverteerd naar BPP:
Uit de bovenstaande formule kunnen we gemakkelijk vinden dat: BPP niets te maken heeft met de golflengte, terwijl de M2-factor gerelateerd is aan de lasergolflengte.
De waarde van de M²-factor ligt oneindig dicht bij 1 , wat de verhouding betekent van de werkelijke gegevens tot de ideale gegevens.Wanneer de echte gegevens dichter bij de ideale gegevens liggen, is de straalkwaliteit beter.
Voor een fiberlaser met een golflengte van 1070nm zouden de ideale parameters moeten zijn:
Wanneer de fiberlaser BPP of M2parameterdichter bij deze waarde ligt, is de bundelkwaliteit beter en is de corresponderende divergentiehoek kleiner.
Hoe de straalkwaliteit te bepalen
Gewoonlijk gebruiken we een straalanalysator om de straalkwaliteit van de laser te meten, de analysator te laten bewegen ten opzichte van het optische pad en X-, Y- en Z-informatie op meerdere posities te verzamelen om de tailleomvang, positie en divergentiehoek van de straal te bepalen en bereken Rayleigh-lengte en BPP of M2.
Veelgebruikte zijn de meskantmethode en de spleetmethode.De ideeën van de twee zijn in wezen hetzelfde, dat wil zeggen, gebruik een mes of spleet om de straal te scannen, de lichtveldverdeling van een sectie te meten en in kaart te brengen en vervolgens op en neer te bewegen om het lichtveld te meten en in kaart te brengen bij verschillende afstanden.Ten slotte wordt de driedimensionale lichtveldverdeling verkregen.
▲ Meskantmethode
▲ Spleetmethode
De test van de straalkwaliteit is vaak gecompliceerder.We kunnen de schatting eenvoudig benaderen op basis van de diameter van de vezelkern en de numerieke apertuur (NA).
Een lichtstraal, hoe groot het hoekbereik ook is, kan alleen normaal worden verzonden als het de vezel binnenkomt binnen het kritieke bereik van de invalshoek.De sinuswaarde van deze hoek α is de numerieke apertuur NA van de vezel, dat wil zeggen NA=sinα, die het door de vezel ontvangen licht reflecteert.vermogen.Over het algemeen kan dat ongeveer worden beschouwd.
Wat bedoelen we gewoonlijk met lasers met hoge helderheid?
Helderheid (Br) Definitie: Vermogensdichtheid per oppervlakte-eenheid en ruimtehoekeenheid.Zoals we al eerder zeiden, het kerngebied van een fiberlaser
, de ruimtehoek in het verre veld
.
Volgens de bovenstaande formule is het niet moeilijk om te zien dat de zogenaamde hoge helderheid betekent dat het een hogere straalkwaliteit heeft (dat wil zeggen, kleinere BPP of M2 ) onder dezelfde macht.
Als wereldleider op het gebied van lasers met hoge helderheid,GW Laser Tech richt zich op het onderzoek en de ontwikkeling van 976nm high-brightness fiberlasers, waarmee het de ontwikkelingstrend van fiberlasers leidt.
Guanghui-laser's single-modus 10 μmlimit fiber output laser, M2<1.1, en 50kw 100μm fiberlaser hebben een energiedichtheid die dicht bij de fysieke limiet ligt.
Conventionele 100μm kerndiameter single-mode 4kW laser M2<1.3, multimode 12kW laser BPP<4.
▲ Guanghui laser YLPS-serie enkele module 4KW laser
▲ Guanghui Laser YLPM-serie multi-module 20KW laser
5
Betekenis en voordelen van hoge helderheid
In de afgelopen jaren worden krachtige lasers geleidelijk de belangrijkste kracht op de markt, en ook fiberlasers evolueren naar een hoger vermogen.12KW-lasers zijn de standaardconfiguratie geworden van reguliere laserfabrikanten.Vorig jaar steeg de verkoop van 20KW-lasers in Guanghui Laser aanzienlijk;momenteel beginnen 40KW-lasers geleidelijk te verzenden.
De meeste van de huidige high-power fiberlasers zijn samengesteld uit meerdere modules, dat wil zeggen dat de lichtuitvoer door meerdere lasermodules wordt gekoppeld in één optische vezel voor output.Vergeleken met de uitvoervezelkern van een enkele lasermodule, meerdere modules. De gecombineerde uitvoervezelkerndiameter is groter en de straalkwaliteit is navenant lager.
Als de straalkwaliteit wordt genegeerd, ongeacht hoe hoog het vermogen is, kan dit worden gerealiseerd via het bundelcombinatieschema met meerdere modules.Met technologische vooruitgang en industriële upgrades zal de maakindustrie echter geleidelijk naar high-end evolueren, wat onvermijdelijk hogere en hogere eisen aan lasers zal stellen, niet alleen om te voldoen aan de toename van het vermogen, maar ook om meer aandacht te schenken aan de verbetering van de helderheid .Die krachtige lasers die het vermogen alleen maar verhogen zonder op de helderheid te letten, zullen binnenkort door de markt worden geëlimineerd.
Sinds de oprichting heeft GW Laser Techis toegewijd aan het onderzoek naar en de ontwikkeling van lasers met hoge helderheid, en zal het vermogen en de helderheid in gelijke mate verhogen.Door de optimalisatie van enkele lasermoduletechnologie, vezelfusiesplitsing en bundelcombinatieschema's is de laserhelderheid verder verbeterd.Onder dezelfde stroomomstandigheden, na collimatie en focussering door hetzelfde optische systeem, is de vlek op het brandpunt kleiner en is de energiedichtheid hoger.Dit komt direct tot uiting in laserbewerkingstoepassingen: onder hetzelfde vermogen is de verwerkingssnelheid hoger;bij dezelfde verwerkingssnelheid is het benodigde vermogen kleiner.
Neem als voorbeeld het YLPM-serie 20KW lasersnijden van GW Laser.In vergelijking met andere lasers met hetzelfde vermogen is de snijsnelheid hoger, en dit voordeel is vooral duidelijk bij het snijden van sterk reflecterende materialen.
Lasers met hoge helderheid zijn een belangrijke richting voor de ontwikkeling van de laserindustrie.De huidige markt voor krachtige lasers vertoont een duidelijke homogeniteit en grote laserfabrikanten evolueren in de richting van gesuperponeerd vermogen.
GWLasergeeft niet alleen om de toename van het laservermogen, maar besteedt ook meer aandacht aan de verbetering van de laserhelderheid.In de toekomst zullen we blijven onderzoeken in de richting van hoge helderheid, zodat de laser een betere straalkwaliteit en verwerkingsprestaties heeft en klanten helpt de verwerkingsefficiëntie te verbeteren.
Posttijd: 21 december 2022