Puterea și luminozitatea Tracțiunea pe două roți definesc dezvoltarea viitoare a laserului cu fibre

Laserul are patru caracteristici principale, și anume luminozitate ridicată, direcționalitate bună, monocromaticitate bună și coerență ridicată.Aceste proprietăți sunt legate între ele, făcând laserul potrivit pentru diferite scenarii.

Luminozitatea ridicată a laserului este o caracteristică importantă diferită de sursele de lumină obișnuite, iar creșterea puterii și a luminozității este, de asemenea, un subiect etern pentru dezvoltarea laserelor.Ceea ce este luminozitatea ridicată, exprimată în limbajul tehnic, este că, cu cât mai aproape de 1 este indicele M2 care descrie calitatea fasciculului.

În ultimii ani, odată cu îmbunătățirea tehnologiei, laserele interne cu fibră au depășit treptat limita de putere, de la 12KW la 20KW.În prezent a fost lansat pe piață cel mai mare laser cu fibră cu o putere de 30KW, iar următorul pas este 50KW.Toată lumea acordă atenție și concurează la a cui putere de ieșire laser este mai mare, dar ignoră cine are o calitate mai bună a fasciculului.

Astăzi, să aruncăm o privire la ceea ce este luminozitatea ridicată și avantajele și semnificația luminozității ridicate.

Proprietățile fasciculului laser

Lumina laser emisă de laser arată astfel, mai întâi convergând în câmpul apropiat și apoi răspândindu-se în câmpul îndepărtat

în,

Raza taliei fasciculului w0 este raza la care fasciculul laser converge către cea mai mică secțiune din câmpul apropiat;

Lungimea Rayleigh ZR este poziția când talia fasciculului este mărită de √2 ori;

Câmpul îndepărtat este definit ca intervalul dincolo de 4 ori lungimea Rayleigh, iar câmpul apropiat este definit ca intervalul de peste 4 ori lungimea Rayleigh;

Unghiul de divergență în câmp îndepărtat θ reprezintă gradul de divergență al fasciculului laser în câmpul îndepărtat.

Caracterizarea calității fasciculului

Calitatea fasciculului este parametrul de bază pentru a caracteriza caracteristicile fasciculului laser și este un indicator important al laserului, care este utilizat pentru a măsura gradul de focalizare a fasciculului laser într-o situație specifică.Metodele utilizate în mod obișnuit pentru cuantificarea calității fasciculului sunt: ​​produsul parametru al fasciculului (BPP) și M2^factor.

BPP (Beam Parameter Product): produsul parametru al fasciculului, definit ca raza taliei fasciculului (w₀) înmulțit cu unghiul de divergență în câmp îndepărtat (θ):

M²: Raportul dintre produsul parametru al fasciculului și produsul parametru al fasciculului al fasciculului fundamental gaussian, care poate fi convertit în BPP:

Din formula de mai sus, putem găsi cu ușurință că: BPP nu are nimic de-a face cu lungimea de undă, în timp ce factorul M2 este legat de lungimea de undă laser.

Valoarea factorului M² este infinit aproape de 1, ceea ce înseamnă raportul dintre datele reale și datele ideale.Când datele reale sunt mai aproape de datele ideale, calitatea fasciculului este mai bună.

Pentru un laser cu fibră cu o lungime de undă de 1070 nm, parametrii ideali ar trebui să fie:

Când laserul cu fibră BPP sau M2^parametrueste mai aproape de această valoare, calitatea fasciculului este mai bună și unghiul de divergență corespunzător este mai mic.

Cum se determină calitatea fasciculului

De obicei, folosim un analizor de fascicul pentru a măsura calitatea fasciculului laser, lăsăm analizatorul să se miște în raport cu calea optică și colectăm informații X, Y și Z în mai multe poziții pentru a determina dimensiunea taliei fasciculului, poziția și unghiul de divergență. , și calculați lungimea Rayleigh și BPP sau M2.

Utilizate în mod obișnuit sunt metoda tăișului cuțitului și metoda fantei.Ideile celor doi sunt practic aceleași, adică folosiți o tăietură de cuțit sau o fantă pentru a scana fasciculul, măsurați și mapați distribuția câmpului luminos al unei secțiuni, apoi deplasați-vă în sus și în jos pentru a măsura și mapa câmpul luminos la distante diferite.În final, se obține distribuția tridimensională a câmpului luminos.

▲ Metoda cuțitului

▲ Metoda fantei

Testul calității fasciculului este adesea mai complicat.Pur și simplu, putem aproxima estimarea în funcție de diametrul miezului fibrei și deschiderea numerică (NA).

Un fascicul de lumină, indiferent cât de mare este intervalul unghiului, poate fi transmis în mod normal numai atunci când intră în fibră în intervalul unghiului de incident critic.Valoarea sinusului acestui unghi α este deschiderea numerică NA a fibrei, adică NA=sinα, care reflectă lumina primită de fibră.abilitate.În general, se poate considera aproximativ așa.

Ce înțelegem de obicei prin lasere de înaltă luminozitate?

Luminozitate (Br) Definiție: Densitatea puterii pe unitate de suprafață și unitatea de unghi solid.După cum am menționat anterior, zona centrală a unui laser cu fibră, unghiul solid din câmp îndepărtat.

Conform formulei de mai sus, nu este greu de observat că așa-numita luminozitate ridicată înseamnă că are o calitate mai mare a fasciculului (adică BPP sau M mai mic^{2) sub aceeași putere.}

În calitate de lider global în lasere de înaltă luminozitate,GW Laser Tech se concentrează pe cercetarea și dezvoltarea laserelor cu fibră de 976nm de înaltă luminozitate, conducând tendința de dezvoltare a laserelor cu fibră.

Laser Guanghuie singura-modul 10μmlaser limită de ieșire a fibrei, M²<1,1 și laserul cu fibră de 50kw 100μm au o densitate de energie apropiată de limita fizică.

Laser convențional de 4 kW cu diametrul miezului convențional de 100 μm M²<1,3, laser multi-mod 12kW BPP<4.

▲ Laser Guanghui seria YLPS cu un singur modul laser 4KW

▲ Laser Guanghui seria YLPM multi-module 20KW

5

Semnificația și avantajele luminozității ridicate

În ultimii ani, laserele de mare putere devin treptat principala forță pe piață, iar laserele cu fibră se îndreaptă, de asemenea, către o putere mai mare.Laserele de 12KW au devenit configurația standard a producătorilor de laser mainstream.Anul trecut, vânzările de lasere de 20KW ale Guanghui Laser au crescut semnificativ;în prezent, laserele de 40KW încep treptat să fie livrate.

Majoritatea laserelor cu fibră de mare putere actuale sunt compuse din mai multe module, adică ieșirea luminii de către mai multe module laser este cuplată într-o singură fibră optică pentru ieșire.În comparație cu miezul de fibre de ieșire al unui singur modul laser, module multiple. Diametrul combinat al miezului de fibre de ieșire este mai mare și calitatea fasciculului este în mod corespunzător mai scăzută.

Dacă calitatea fasciculului este ignorată, indiferent cât de mare este puterea, aceasta poate fi realizată prin schema de combinare a fasciculului cu mai multe module.Cu toate acestea, odată cu progresul tehnologic și modernizarea industrială, industria prelucrătoare se va îndrepta treptat către high-end, care va propune inevitabil cerințe din ce în ce mai mari pentru lasere, nu numai că satisface creșterea puterii, ci și acordând mai multă atenție îmbunătățirii luminozității. .Acele lasere de mare putere care doar cresc puterea fără să acorde atenție luminozității vor fi în curând eliminate de piață.

De la înființare, GW Laser Techs-a angajat în cercetarea și dezvoltarea laserelor de înaltă luminozitate și va crește puterea și luminozitatea în mod egal.Prin optimizarea tehnologiei cu un singur modul laser, îmbinarea prin fuziune a fibrelor și schemele de combinare a fasciculului, luminozitatea laserului a fost îmbunătățită în continuare.În aceleași condiții de putere, după colimare și focalizare de către același sistem optic, spotul de la punctul focal este mai mic, iar densitatea de energie este mai mare.Acest lucru se manifestă direct în aplicațiile de prelucrare cu laser: sub aceeași putere, viteza de procesare este mai rapidă;sub aceeași viteză de procesare, puterea necesară este mai mică.

Luați ca exemplu tăierea cu laser din seria YLPM de 20KW de la GW Laser.În comparație cu alte lasere la aceeași putere, viteza de tăiere este mai rapidă, iar acest avantaj este evident mai ales la tăierea materialelor cu reflexie ridicată.

Laserele de înaltă luminozitate reprezintă o direcție importantă pentru dezvoltarea industriei laserului.Actuala piata laser de mare putere a aratat o omogenitate evidenta, iar marii producatori de lasere avanseaza in directia puterii suprapuse.

GWLasernu numai că îi pasă de creșterea puterii laserului, dar acordă și mai multă atenție îmbunătățirii luminozității laserului.În viitor, vom continua să explorăm în direcția luminozității ridicate, astfel încât laserul să aibă o calitate mai bună a fasciculului și o performanță de procesare mai bună și să ajute clienții să îmbunătățească eficiența procesării.