În 2021, China va fi singura economie majoră din lume care se va redresa rapid după epidemia din 2020.Valoarea adăugată a industriilor peste dimensiunea desemnată în întregul an va crește cu 9,6% față de anul precedent, din care valoarea adăugată a producției de înaltă tehnologie și, respectiv, a producției de echipamente va crește.18,2%, 12,9%.În special, industria laserului din China s-a dezvoltat rapid în ultimii ani, iar scara lanțului industriei laser a crescut rapid.În 2020, veniturile totale din vânzări de echipamente laser (inclusiv importuri) în domeniile industriei, informației, comerțului, medicinei și cercetării științifice vor fi de 69,2 miliarde de yuani, o creștere față de anul 2019. în creștere cu 5,2 puncte procentuale.Odată cu prosperitatea continuă a industriilor fotovoltaice, a bateriilor de energie, a automobilelor și a altor industrii, veniturile totale din vânzări ale pieței de echipamente laser din China vor crește cu 15,6% de la an la an în 2021, ajungând la 80 de miliarde de yuani.
▲ 2010-2021 Piața de echipamente laser din China
În același timp, tehnologia laserului se repetă rapid.În primul rând, tehnologia pompei este transformată de la soluția de 915 nm cu o zonă mai largă de control al temperaturii la soluția de 976 nm cu o eficiență de absorbție mai mare.În prezent, pe traseul tehnologiei pompei laserelor cu fibră continuă de mare putere, tehnologia Pu cu pompă de 976 nm a devenit soluția tehnică principală.În plus, în tehnologia laserelor de 10.000 de wați, a existat întotdeauna o luptă între „amplificarea fibrelor pe un singur canal” și „sinteza fasciculului cu mai multe canale”.Piața continuă să se dezvolte, iar factori cuprinzătoare, cum ar fi tehnologia, costul și eficiența A devenit factorul de bază pentru selecția pieței laser cu fibră industrială.Să defalcăm cele două rute tehnice.
Tehnologia laser de 10.000 de wați direcția traseului
1. Schema de combinare a fasciculului multicanal
Conform diferitelor structuri ale sistemului, laserele cu fibră pot fi împărțite în: lasere cu fibre cu structură de oscilator direct și lasere cu fibre cu structură a amplificatorului de putere a oscilatorului master (MOPA).Laserul cu fibră cu structura oscilatorului direct are o structură simplă și conține doar un oscilator laser, iar rețeaua selectează și emite lungimea de undă specifică selectată.
Pentru un laser cu fibră cu o configurație de oscilator direct, acesta constă în principal dintr-o pereche de rețele (reflexie scăzută + reflexie mare), o fibră de câștig și mai multe pompe.Fascicule multiple de lumină pompă sunt cuplate într-o fibră de câștig printr-un combinator de fascicule, astfel încât fibra de câștig să fie într-o stare de distribuție inversă a numărului de particule, astfel încât să realizeze amplificarea radiației stimulate a luminii și, în final, să selecteze un lungime de undă specifică a luminii laser prin rețeaua de reflexie scăzută pentru a trece prin fibra de ieșire.transmis la antetul de ieșire.
▲ Laser cu fibră bazat pe structura oscilatorului direct
Potrivit diferitelor metode de pompare, acesta poate fi împărțit în: pompare înainte, pompare inversă și pompare bidirecțională.Direcția de injectare a luminii pompei este aceeași cu direcția de ieșire a laserului se numește pompare înainte;direcția de injectare a luminii pompei este aceeași cu direcția de ieșire a laserului opusă pompei înainte și înapoi;lumina pompei este injectată din direcțiile înainte și înapoi în același timp.numită pompare bidirecțională.În prezent, atât GW cât și IPG folosesc schema de pompare bidirecțională prezentată în figura de mai sus.
În prezent, un laser cu fibră sau un modul cu o structură de oscilator direct mainstream are o putere de aproximativ 3KW, iar un laser de putere mai mare este combinat de la un modul la altul, adică ieșirea luminii de la mai multe module este cuplată printr-un combinator de fascicule. .într-o fibră și apoi ieșire.De exemplu, 12KW se obține prin combinarea a patru module de 3KW.
▲ Laser cu fibră de mare putere cu schemă de sinteză a fasciculului multicanal
2. Schema de amplificare a fibrei monocanal
Laserul cu fibra cu structura MOPA include un oscilator laser si una sau mai multe trepte de amplificatoare cu fibra.Lungimea de undă selectată de rețeaua din oscilator este folosită ca lumină de bază, iar lumina de semințe este amplificată sub acțiunea amplificatorului cu mai multe trepte, astfel încât puterea de ieșire să poată fi obținută într-o anumită măsură.îmbunătăţire.
Pentru astfel de lasere de mare putere, creșterea puterii nu se realizează prin creșterea numărului de module, ci în principal prin amplificatoare cu mai multe etape.De exemplu, 12KW se obține prin amplificare în 3 trepte.
▲ Schemă de amplificare a fibrei cu un singur canal bazată pe configurația MOPA Laser cu fibră de mare putere
Avantajele multiplexării laserelor de 10.000 de wați
1. Structura întregii mașini este simplă și ușor de întreținut
Deoarece laserul de mare putere amplificat cu un singur canal are un singur modul, aranjarea internă a luminii, electricității și apei este mai complicată.Sistemul său de control este relativ mai complex, iar oscilatorul și amplificatorul trebuie să urmeze o anumită relație de sincronizare la pornire și oprire: la pornirea laserului, oscilatorul ar trebui să fie pornit mai întâi, iar apoi amplificatorul ar trebui să fie pornit de la amplificator prima etapă;Amplificatorul de scenă pornește, iar amplificatorul este oprit pas cu pas înainte.Odată ce sincronizarea este neregulată, este foarte probabil să provoace daune grave laserului.
Schema de sinteză cu mai multe fascicule adoptată de laserul GW, controlul cu laser este relativ simplu, nu există nicio problemă de sincronizare, probleme de control al programului și nu va cauza deteriorarea mașinii.În cazul unei defecțiuni laser, reparațiile pot fi realizate pur și simplu prin îndepărtarea modulului deteriorat și înlocuirea acestuia cu unul nou.Pentru clienți, economisește mai mult timp de întreținere.
2. Capacitate puternică de lumină anti-retur
Spre deosebire de oscilatoare, nu există nicio rețea la ambele capete ale fibrei de câștig a amplificatorului.Lumina de întoarcere la procesarea materialelor cu reflexie ridicată sau lumina inversă a post-amplificatorului este ușor de returnat la preamplificator, ceea ce interferează cu funcționarea preamplificatorului și chiar provoacă daune.Prin urmare, este necesar să se adauge măsuri suplimentare de izolare optică.
Schema de sinteză cu mai multe fascicule a laserului GW, fiecare modul are un singur oscilator și nu există lumină inversă;în același timp, secretul unic al laserului GW – tehnologia anti-reflexie ABR: un singur modul este echipat cu un dispozitiv de detectare și dezactivare a luminii de retur cu cinci niveluri; Pe baza anti-reflecției pe cinci niveluri un singur modul, fiecare modul este echipat cu un dispozitiv de lumină anti-retur de nivel întâi, care poate proteja eficient componentele interne de deteriorare, poate asigura funcționarea stabilă a laserului și poate tăia cu ușurință aurul, argintul, materialele foarte reflectorizante, cum ar fi cuprul și aluminiul este potrivit pentru diverse aplicații de sudare.
3. Pomparea bidirecțională îmbunătățește stabilitatea sistemului
➢Suprimați zgomotul laser
Pentru pomparea înainte și inversă, lumina pompei este injectată în fibra dopată cu iterbiu de la un capăt, iar lumina pompei este mai puternică la capătul de intrare al fibrei dopate cu iterbiu, astfel încât excitația inversării particulelor este, de asemenea, puternică, dar datorită factorul de absorbție, lumina de pompare este puternică.Lumina va fi atenuată de-a lungul lungimii fibrei, astfel încât saturația câștigului să fie atinsă la o anumită lungime a fibrei și zgomotul crește.Pomparea bidirecțională poate face ca pompa să fie distribuită uniform în fibră, astfel încât câștigul să fie distribuit uniform în fibră, astfel încât zgomotul să fie redus.
➢Eliberați presiunea cu un singur capăt
Energia luminoasă excesivă a pompei este cuplată în fibra de câștig, iar secțiunea inițială a fibrei de câștig absoarbe foarte mult lumina pompei, astfel încât temperatura fibrei este cea mai ridicată în secțiunea inițială, iar punctul de topire al fibrei suportă cea mai mare presiune.Pomparea dublu poate face ca cele două puncte de topire de pe ambele părți ale fibrei de câștig să împartă presiunea, făcând sistemul să funcționeze mai stabil.
➢Măriți pragul de instabilitate a modului
Instabilitatea modului este legată de încărcarea termică a fibrei de câștig.După adoptarea metodei de pompare dublu, distribuția temperaturii fibrei de câștig poate fi uniformizată, efectul termic este slăbit, iar valoarea de prag a instabilității modului este crescută.4
.Schema de pompare 976nm are avantaje evidente
▶ Rată de conversie mai mare
Fibra dopată cu iterbiu are două vârfuri puternice de absorbție la 915 nm și 976 nm, astfel încât banda luminoasă a pompei selectată de obicei pentru laserul cu fibră dopată cu iterbiu este de 915 nm sau 975 nm.Printre acestea, vârful de absorbție la 975nm este mai mare, adică de aproximativ 3 ori față de cel al 915nm, astfel încât laserul de 1070nm cu aceeași putere consumă doar o treime din lumina pompei de 915nm.Lumina pompei este convertită din energie electrică, ceea ce înseamnă că utilizarea unei surse de pompă de 976 nm consumă mai puțină energie electrică și este mai eficientă și economisește energie.
▶Reducerea efectelor neliniare
În laserul cu fibră continuă cu o singură frecvență, există unele efecte neliniare, cum ar fi împrăștierea Brillouin stimulată, împrăștierea Raman stimulată și efectul Kerr optic, care vor degrada calitatea fasciculului.Beneficiind de un vârf de absorbție mai mare la 976 nm, fibra de câștig poate fi scurtată sub premisa aceleiași eficiențe de absorbție, iar reducerea lungimii fibrei ajută la evitarea suprimarii efectelor neliniare.
Epilog
GW Laser (GW) se bazează pe tehnologia pompei de 976 nm și schema de sinteză a fasciculului multicanal ca linie principală și se angajează să îmbunătățească nivelul de putere și calitatea fasciculului laserelor de 10.000 de wați;în același timp, acordă, de asemenea, atenție îmbunătățirii calității și stabilității produselor, reducând ratele de defecțiuni ale produselor și complexității gestionării defecțiunilor.În viitor, vom continua să oferim clienților lasere cu fibră de înaltă calitate și suport tehnic puternic.
Ora postării: 21-mar-2022