W 2021 roku Chiny będą jedyną dużą gospodarką na świecie, która szybko wyjdzie z epidemii z 2020 roku.Wartość dodana branż powyżej wyznaczonej wielkości w całym roku wzrośnie o 9,6% w stosunku do roku poprzedniego, z czego wzrośnie odpowiednio wartość dodana produkcji zaawansowanych technologii i produkcji urządzeń.18,2%, 12,9%.W szczególności chiński przemysł laserowy rozwijał się szybko w ostatnich latach, a skala łańcucha przemysłu laserowego gwałtownie wzrosła.W 2020 r. łączne przychody ze sprzedaży sprzętu laserowego (w tym importu) w obszarach przemysłu, informacji, handlu, medycyny i badań naukowych wyniosą 69,2 mld juanów, co oznacza wzrost rok do roku w stosunku do 2019 r. o 5,2 punktu procentowego.Wraz z utrzymującą się koniunkturą fotowoltaiki, akumulatorów, samochodów i innych branż, ogólne przychody ze sprzedaży chińskiego rynku urządzeń laserowych wzrosną o 15,6% rok do roku w 2021 r., osiągając 80 miliardów juanów.
▲2010-2021 Chiński rynek urządzeń laserowych
W tym samym czasie technologia lasera szybko się zmienia.Po pierwsze, technologia pomp jest przekształcana z rozwiązania 915 nm z szerszym obszarem kontroli temperatury na rozwiązanie 976 nm o wyższej wydajności absorpcji.Obecnie na ścieżce technologii pompowej ciągłych laserów światłowodowych dużej mocy technologia pompy Pu 976 nm stała się głównym rozwiązaniem technicznym.Ponadto w technologii 10 000-watowych laserów od zawsze toczyła się walka między „jednokanałowym wzmocnieniem światłowodowym” a „wielokanałową syntezą wiązki”.Rynek nadal się rozwija, a kompleksowe czynniki, takie jak technologia, koszt i wydajność, stały się głównym czynnikiem wyboru rynku przemysłowych laserów światłowodowych.Rozbijmy dwie trasy techniczne.
Kierunek trasy w technologii laserowej o mocy 10 000 W
1. Schemat kombinacji wiązek wielokanałowych
Ze względu na różne struktury systemów lasery światłowodowe można podzielić na: lasery światłowodowe o strukturze bezpośredniego oscylatora i lasery światłowodowe o strukturze głównego oscylatora (MOPA).Laser światłowodowy z bezpośrednią strukturą oscylatora ma prostą konstrukcję i zawiera tylko oscylator laserowy, a siatka wybiera i wyprowadza wybraną określoną długość fali.
W przypadku lasera światłowodowego z konfiguracją oscylatora bezpośredniego składa się on głównie z pary siatek (niskie odbicie + wysokie odbicie), włókna wzmacniającego i kilku pomp.Wiele wiązek światła pompy jest połączonych we włókno wzmacniające za pomocą łącznika wiązki, tak że włókno wzmacniające znajduje się w stanie odwróconego rozkładu liczby cząstek, aby zrealizować wzmocnienie promieniowania stymulowanego światła, a na koniec wybrać a określonej długości fali światła laserowego przez siatkę o niskim współczynniku odbicia, aby przejść przez światłowód wyjściowy.przesyłane do nagłówka wyjściowego.
▲ Laser światłowodowy oparty na strukturze oscylatora bezpośredniego
Według różnych metod pompowania można go podzielić na: pompowanie do przodu, pompowanie do tyłu i pompowanie dwukierunkowe.Kierunek wtrysku światła pompy jest taki sam, jak kierunek wyjścia lasera, nazywany jest pompowaniem do przodu;kierunek wtrysku światła pompy jest taki sam, jak kierunek wyjścia lasera przeciwny do pompowania do przodu i do tyłu;światło pompy jest wstrzykiwane jednocześnie z kierunku do przodu i do tyłu.zwane pompowaniem dwukierunkowym.Obecnie zarówno GW, jak i IPG używają dwukierunkowego schematu pompowania pokazanego na powyższym rysunku.
Obecnie laser światłowodowy lub moduł z główną strukturą bezpośredniego oscylatora ma moc około 3 kW, a laser o większej mocy jest łączony z jednego modułu do drugiego, to znaczy strumień świetlny z wielu modułów jest sprzężony przez łącznik wiązki .do światłowodu, a następnie wyprowadzać.Na przykład 12KW uzyskuje się przez połączenie czterech modułów 3KW.
▲ Laser światłowodowy dużej mocy z wielokanałowym schematem syntezy wiązki
2. Schemat wzmocnienia jednokanałowego światłowodu
Laser światłowodowy o strukturze MOPA zawiera oscylator laserowy i jeden lub więcej stopni wzmacniaczy światłowodowych.Długość fali wybrana przez siatkę w oscylatorze jest wykorzystywana jako światło nasion, a światło nasion jest wzmacniane pod działaniem wzmacniacza wielostopniowego, dzięki czemu można uzyskać moc wyjściową do pewnego stopnia.poprawa.
W przypadku takich laserów dużej mocy wzrost mocy nie jest osiągany przez zwiększenie liczby modułów, ale głównie przez wielostopniowe wzmacniacze.Na przykład 12KW uzyskuje się dzięki 3-stopniowemu wzmocnieniu.
▲ Jednokanałowy schemat wzmocnienia światłowodu oparty na konfiguracji MOPA Laser światłowodowy dużej mocy
Zalety multipleksowania laserów o mocy 10 000 W
1. Struktura całej maszyny jest prosta i łatwa w utrzymaniu
Ponieważ jednokanałowy wzmacniany laser dużej mocy ma tylko jeden moduł, wewnętrzny układ światła, elektryczności i wody jest bardziej skomplikowany.Jego system sterowania jest stosunkowo bardziej złożony, a oscylator i wzmacniacz muszą przestrzegać określonej relacji czasowej podczas włączania i wyłączania: podczas włączania lasera najpierw należy włączyć oscylator, a następnie wzmacniacz należy włączyć z wzmacniacz pierwszego stopnia;Wzmacniacz sceniczny uruchamia się, a wzmacniacz jest wyłączany krok po kroku do przodu.Gdy synchronizacja jest nieprawidłowa, bardzo prawdopodobne jest, że spowoduje to poważne uszkodzenie lasera.
Schemat syntezy wielu wiązek przyjęty przez laser GW, sterowanie laserem jest stosunkowo proste, nie ma problemu z synchronizacją, problemów z kontrolą programu i nie spowoduje uszkodzenia maszyny.W przypadku awarii lasera naprawę można przeprowadzić po prostu wyjmując uszkodzony moduł i wymieniając go na nowy.Dla klientów oszczędza to więcej czasu na konserwację.
2. Silna zdolność światła przeciwpowrotnego
W odróżnieniu od oscylatorów, nie ma siatki na obu końcach włókna wzmacniającego wzmacniacza.Światło powrotne przy obróbce materiałów o wysokim współczynniku odbicia lub światło wsteczne post-wzmacniacza łatwo wraca do przedwzmacniacza, co zakłóca pracę przedwzmacniacza, a nawet powoduje jego uszkodzenie.Dlatego konieczne jest dodanie dodatkowych środków izolacji optycznej.
Schemat syntezy wielu wiązek lasera GW, każdy moduł ma tylko jeden oscylator i nie ma światła cofania;jednocześnie unikalna tajemnica lasera GW – technologia antyrefleksyjna ABR: pojedynczy moduł jest wyposażony w pięciopoziomowe urządzenie wykrywające i usuwające światło powrotne; Na podstawie pięciostopniowej antyrefleksyjnej pojedynczy moduł, każdy moduł jest wyposażony w urządzenie zapobiegające powrotowi światła pierwszego poziomu, które może skutecznie chronić wewnętrzne elementy przed uszkodzeniem, zapewnić stabilną pracę lasera i łatwo ciąć złoto, srebro, materiały wysoce odblaskowe, takie jak miedź i aluminium nadają się do różnych zastosowań spawalniczych.
3. Dwukierunkowe pompowanie poprawia stabilność systemu
➢Tłumić szum lasera
W przypadku pompowania do przodu i do tyłu światło pompy jest wtryskiwane do włókna domieszkowanego iterbem z jednego końca, a światło pompy jest silniejsze na końcu wejściowym włókna domieszkowanego iterbem, więc wzbudzenie inwersji cząstek jest również silne, ale ze względu na współczynnik absorpcji, pompujące światło jest silne.Światło będzie tłumione wzdłuż światłowodu, tak że nasycenie wzmocnienia zostanie osiągnięte przy określonej długości światłowodu, a szum wzrośnie.Pompowanie dwukierunkowe może sprawić, że światło pompy będzie równomiernie rozłożone w światłowodzie, dzięki czemu wzmocnienie będzie również równomiernie rozłożone w światłowodzie, dzięki czemu zmniejszy się hałas.
➢Zredukować ciśnienie jednostronne
Nadmierna energia świetlna pompy jest wprowadzana do włókna wzmacniającego, a początkowa sekcja włókna wzmacniającego bardzo pochłania światło pompy, więc temperatura włókna jest najwyższa w początkowej sekcji, a temperatura topnienia włókna ma największe ciśnienie.Pompowanie dwustronne może spowodować, że dwa punkty topnienia po obu stronach włókna wzmacniającego będą dzielić ciśnienie, dzięki czemu system będzie działał bardziej stabilnie.
➢Zwiększ próg niestabilności trybu
Niestabilność modu jest związana z obciążeniem termicznym włókna wzmacniającego.Po przyjęciu metody pompowania dwustronnego rozkład temperatury włókna wzmacniającego może być bardziej równomierny, efekt termiczny jest osłabiony, a wartość progowa niestabilności trybu jest zwiększona.4
.Schemat pompowania 976nm ma oczywiste zalety
▶ Wyższy współczynnik konwersji
Włókno domieszkowane iterbem ma dwa silne piki absorpcji przy 915 nm i 976 nm, więc pasmo światła pompy zwykle wybierane dla lasera światłowodowego domieszkowanego iterbem wynosi 915 nm lub 975 nm.Wśród nich pik absorpcji przy 975 nm jest wyższy, czyli około 3 razy większy niż przy 915 nm, więc laser 1070 nm o tej samej mocy zużywa tylko jedną trzecią światła pompy 915 nm.Światło pompy jest przetwarzane z energii elektrycznej, co oznacza, że korzystanie ze źródła pompy 976nm zużywa mniej energii elektrycznej i jest bardziej wydajne i energooszczędne.
▶Mniejsze efekty nieliniowe
W ciągłym laserze światłowodowym o pojedynczej częstotliwości występują pewne efekty nieliniowe, takie jak stymulowane rozpraszanie Brillouina, stymulowane rozpraszanie Ramana i optyczny efekt Kerra, które pogarszają jakość wiązki.Korzystając z wyższego piku absorpcji przy 976 nm, włókno wzmacniające można skrócić przy założeniu tej samej wydajności absorpcji, a zmniejszenie długości włókna pomaga uniknąć tłumienia efektów nieliniowych.
Epilog
GW Laser (GW) opiera się na technologii pompy 976 nm i schemacie wielokanałowej syntezy wiązki jako głównej linii i jest zaangażowany w poprawę poziomu mocy i jakości wiązki laserów o mocy 10 000 W;jednocześnie zwraca uwagę na poprawę jakości i stabilności produktów, zmniejszenie wskaźników awaryjności produktów oraz złożoność obsługi awarii.W przyszłości będziemy nadal dostarczać klientom wysokiej jakości lasery światłowodowe i silne wsparcie techniczne.
Czas postu: 21 marca 2022 r