Laser ma cztery główne cechy, a mianowicie wysoką jasność, dobrą kierunkowość, dobrą monochromatyczność i wysoką spójność.Te właściwości są ze sobą powiązane, dzięki czemu laser nadaje się do różnych scenariuszy.
Wysoka jasność lasera jest ważną cechą różniącą się od zwykłych źródeł światła, a zwiększanie mocy i jasności jest również odwiecznym tematem rozwoju laserów.Czym jest wysoka jasność, w języku technicznym, to im bliżej 1 jest wskaźnik M2 opisujący jakość wiązki.
W ostatnich latach, wraz z rozwojem technologii, domowe lasery światłowodowe stopniowo przekraczały limit mocy, od 12 kW do 20 kW.Obecnie na rynku pojawił się najwyższy laser światłowodowy o mocy 30KW, a kolejnym krokiem jest 50KW.Wszyscy zwracają uwagę i rywalizują o to, czyja moc wyjściowa lasera jest większa, ale ignorują, kto ma lepszą jakość wiązki.
Dziś przyjrzyjmy się, czym jest wysoka jasność oraz jakie są zalety i znaczenie wysokiej jasności.
Właściwości wiązki laserowej
Światło lasera emitowane przez laser wygląda następująco: najpierw skupia się w polu bliskim, a następnie rozchodzi się w polu dalekim
w,
Promień talii wiązki w0 to promień, przy którym wiązka lasera zbiega się do najmniejszej sekcji w polu bliskim;
Długość Rayleigha ZR to pozycja, w której przewężenie belki zwiększa się √2 razy;
Pole dalekie definiuje się jako zakres przekraczający 4-krotność długości Rayleigha, a pole bliskie jako zakres 4-krotności długości Rayleigha;
Kąt rozbieżności pola dalekiego θ reprezentuje stopień rozbieżności wiązki laserowej w polu dalekim.
Charakterystyka jakości wiązki
Jakość wiązki jest podstawowym parametrem charakteryzującym charakterystykę wiązki laserowej i jest ważnym wskaźnikiem lasera, który służy do pomiaru stopnia skupienia wiązki laserowej w określonej sytuacji.Powszechnie stosowanymi metodami ilościowego określania jakości wiązki są: iloczyn parametru wiązki (BPP) i M2czynnik.
BPP (Beam Parameter Product): iloczyn parametru belki, zdefiniowany jako promień talii belki ( w0) pomnożone przez kąt rozbieżności pola dalekiego (θ):
M2: Stosunek iloczynu parametru wiązki do iloczynu parametru wiązki podstawowej wiązki Gaussa, który można przeliczyć na BPP:
Z powyższego wzoru możemy łatwo wywnioskować, że: BPP nie ma nic wspólnego z długością fali, natomiast współczynnik M2 jest związany z długością fali lasera.
Wartość współczynnika M² jest nieskończenie bliska 1 , co oznacza stosunek danych rzeczywistych do danych idealnych.Gdy rzeczywiste dane są bliższe idealnym, jakość wiązki jest lepsza.
Dla lasera światłowodowego o długości fali 1070nm idealnymi parametrami powinny być:
Gdy laser światłowodowy BPP lub M2parametrjest bliższa tej wartości, jakość wiązki jest lepsza, a odpowiedni kąt rozbieżności jest mniejszy.
Jak określić jakość wiązki
Zwykle używamy analizatora wiązki do pomiaru jakości wiązki laserowej, pozwalamy analizatorowi poruszać się względem ścieżki optycznej i gromadzimy informacje X, Y i Z w wielu pozycjach, aby określić rozmiar talii wiązki, położenie i kąt rozbieżności i obliczyć długość Rayleigha oraz BPP lub M2.
Powszechnie stosowane są metoda ostrza noża i metoda szczeliny.Pomysły obu są w zasadzie takie same, to znaczy użyć krawędzi noża lub szczeliny, aby zeskanować wiązkę, zmierzyć i zmapować rozkład pola światła w przekroju, a następnie poruszać się w górę iw dół, aby zmierzyć i zmapować pole światła w różne odległości.Ostatecznie uzyskuje się trójwymiarowy rozkład pola świetlnego.
▲ Metoda ostrza noża
▲ Metoda szczelinowa
Test jakości wiązki jest często bardziej skomplikowany.Po prostu możemy przybliżyć oszacowanie zgodnie ze średnicą rdzenia światłowodu i aperturą numeryczną (NA).
Wiązka światła, bez względu na to, jak duży jest zakres kątów, może być transmitowana normalnie tylko wtedy, gdy wchodzi do światłowodu w zakresie krytycznego kąta padania.Wartość sinusoidalna tego kąta α jest aperturą numeryczną NA włókna, to znaczy NA=sinα, która odbija światło odbierane przez światłowód.umiejętność.Ogólnie można to uznać za mniej więcej tyle.
Co zwykle rozumiemy przez lasery o wysokiej jasności?
Jasność (Br) Definicja: Gęstość mocy na jednostkę powierzchni i jednostkowy kąt bryłowy.Jak wspomnieliśmy wcześniej, obszar rdzenia lasera światłowodowego
, kąt bryłowy dalekiego pola
.
Z powyższego wzoru nietrudno zauważyć, że tzw. wysoka jasność oznacza, że ma on wyższą jakość wiązki (czyli mniejsze BPP lub M2) pod tą samą władzą.
Jako światowy lider w laserach o wysokiej jasności,GW Laser Tech koncentruje się na badaniach i rozwoju laserów światłowodowych o wysokiej jasności 976 nm, przewodząc trendowi rozwojowemu laserów światłowodowych.
Laser Guanghuijest single-tryb 10μmlaser wyjściowy z limitem włókna, M2<1,1 i laser światłowodowy 50 kW 100 μm mają gęstość energii bliską granicy fizycznej.
Konwencjonalny jednomodowy laser 4kW o średnicy rdzenia 100 μm M2<1,3, laser wielomodowy 12kW BPP<4.
▲ Laser Guanghui serii YLPS z pojedynczym modułem laserowym 4KW
▲ Wielomodułowy laser 20KW serii Guanghui Laser YLPM
5
Znaczenie i zalety wysokiej jasności
W ostatnich latach lasery dużej mocy stopniowo stają się główną siłą na rynku, a lasery światłowodowe również zmierzają w kierunku większej mocy.Lasery o mocy 12 kW stały się standardową konfiguracją głównych producentów laserów.W ubiegłym roku sprzedaż laserów o mocy 20 kW przez firmę Guanghui Laser znacznie wzrosła;obecnie lasery o mocy 40 kW są stopniowo wysyłane.
Większość obecnych laserów światłowodowych dużej mocy składa się z wielu modułów, to znaczy światło wyjściowe z wielu modułów laserowych jest połączone w jedno światłowód wyjściowy.W porównaniu z wyjściowym rdzeniem światłowodowym pojedynczego modułu laserowego, wielu modułów Łączna wyjściowa średnica rdzenia światłowodowego jest większa, a jakość wiązki jest odpowiednio niższa.
Jeśli jakość wiązki jest ignorowana, bez względu na to, jak wysoka jest moc, można to zrealizować za pomocą schematu łączenia wiązek wielomodułowych.Jednak wraz z postępem technologicznym i modernizacją przemysłową przemysł produkcyjny będzie stopniowo zmierzał w kierunku high-end, co nieuchronnie będzie stawiało coraz wyższe wymagania dla laserów, nie tylko zaspokajając wzrost mocy, ale także zwracając większą uwagę na poprawę jasności .Te lasery dużej mocy, które tylko zwiększają moc bez zwracania uwagi na jasność, zostaną wkrótce wyeliminowane z rynku.
Od momentu powstania GW Laser Techzostała zaangażowana w badania i rozwój laserów o wysokiej jasności i równomiernie zwiększy moc i jasność.Poprzez optymalizację technologii pojedynczego modułu laserowego, łączenia włókien i schematów łączenia wiązek, jasność lasera została jeszcze bardziej poprawiona.W tych samych warunkach mocy, po kolimacji i ogniskowaniu przez ten sam układ optyczny, plamka w ognisku jest mniejsza, a gęstość energii większa.Przejawia się to bezpośrednio w zastosowaniach obróbki laserowej: przy tej samej mocy prędkość przetwarzania jest większa;przy tej samej szybkości przetwarzania wymagana moc jest mniejsza.
Weźmy jako przykład cięcie laserowe serii YLPM firmy GW Laser o mocy 20 kW.W porównaniu z innymi laserami o tej samej mocy prędkość cięcia jest większa, a ta zaleta jest szczególnie widoczna w przypadku cięcia materiałów o wysokim współczynniku odbicia.
Lasery o dużej jasności to ważny kierunek rozwoju branży laserowej.Obecny rynek laserów dużej mocy wykazuje oczywistą jednorodność, a główni producenci laserów zmierzają w kierunku mocy nałożonej.
GWLasernie tylko dba o zwiększenie mocy lasera, ale także zwraca większą uwagę na poprawę jasności lasera.W przyszłości będziemy kontynuować badania w kierunku wysokiej jasności, aby laser miał lepszą jakość wiązki i wydajność przetwarzania oraz pomagał klientom poprawić wydajność przetwarzania.
Czas postu: 21 grudnia 2022 r