Лазер имеет четыре основные характеристики, а именно высокую яркость, хорошую направленность, хорошую монохроматичность и высокую когерентность.Эти свойства связаны друг с другом, что делает лазер пригодным для различных сценариев.
Высокая яркость лазера является важным отличием от обычных источников света, а увеличение мощности и яркости также является вечной темой развития лазеров.Что такое высокая яркость, выражаясь техническим языком, так это то, что чем ближе к 1 индекс М2, описывающий качество луча.
В последние годы, с совершенствованием технологий, отечественные волоконные лазеры постепенно преодолели предел мощности с 12 кВт до 20 кВт.В настоящее время на рынок выпущен самый мощный волоконный лазер мощностью 30 кВт, а следующий шаг — 50 кВт.Все обращают внимание и соревнуются, у кого мощность лазера выше, но игнорируют, у кого лучше качество луча.
Сегодня давайте посмотрим, что такое высокая яркость, а также преимущества и значение высокой яркости.
Свойства лазерного луча
Лазерный свет, излучаемый лазером, выглядит так: сначала он сходится в ближнем поле, а затем распространяется в дальнем поле.
в,
Радиус перетяжки луча w0 — радиус, при котором лазерный пучок сходится к наименьшему сечению в ближней зоне;
Длина Рэлея ZR — положение, при котором перетяжка луча увеличивается в √2 раза;
Дальнее поле определяется как диапазон, превышающий 4-кратную длину Рэлея, а ближнее поле определяется как диапазон в пределах 4-кратной длины Рэлея;
Угол расходимости в дальней зоне θ представляет собой степень расходимости лазерного луча в дальней зоне.
Характеристика качества луча
Качество луча является основным параметром, характеризующим характеристики лазерного луча, и важным показателем лазера, который используется для измерения степени фокусировки лазерного луча в конкретной ситуации.Обычно используемые методы количественной оценки качества луча: произведение параметров луча (BPP) и M2.фактор.
BPP (произведение параметров луча): произведение параметров луча, определяемое как радиус перетяжки луча ( w0), умноженное на угол расходимости в дальней зоне (θ):
М2: Отношение произведения параметра луча к произведению параметра луча основного гауссова луча, которое можно преобразовать в BPP:
Из приведенной выше формулы мы можем легко найти, что: BPP не имеет ничего общего с длиной волны, в то время как коэффициент M2 связан с длиной волны лазера.
Значение коэффициента M² бесконечно близко к 1, что означает отношение реальных данных к идеальным данным.Когда реальные данные ближе к идеальным данным, качество луча лучше.
Для волоконного лазера с длиной волны 1070 нм идеальными параметрами должны быть:
Когда волоконный лазер BPP или M2параметрчем ближе к этому значению, тем лучше качество луча и меньше соответствующий угол расходимости.
Как определить качество луча
Обычно мы используем анализатор луча для измерения качества луча лазера, позволяем анализатору перемещаться относительно оптического пути и собираем информацию о X, Y и Z в нескольких положениях, чтобы определить размер перетяжки, положение и угол расхождения луча. , и рассчитайте длину Рэлея и BPP или M2.
Обычно используются ножевой метод и щелевой метод.Идеи обоих в основном одинаковы, то есть использовать лезвие ножа или щель для сканирования луча, измерить и нанести на карту распределение светового поля в секции, а затем перемещаться вверх и вниз, чтобы измерить и нанести на карту световое поле в точке. разные расстояния.Наконец, получается трехмерное распределение светового поля.
▲ Метод лезвия ножа
▲ Щелевой метод
Проверка качества луча часто бывает более сложной.Проще говоря, мы можем аппроксимировать оценку по диаметру сердцевины волокна и числовой апертуре (ЧА).
Луч света, независимо от того, насколько велик диапазон углов, может нормально передаваться только тогда, когда он входит в волокно в пределах критического диапазона углов падения.Значение синуса этого угла α есть числовая апертура NA волокна, то есть NA=sinα, которая отражает свет, принимаемый волокном.способность.В целом можно считать примерно так.
Что мы обычно подразумеваем под лазерами высокой яркости?
Яркость (Br) Определение: плотность мощности на единицу площади и единицу телесного угла.Как мы упоминали ранее, площадь ядра волоконного лазера
, телесный угол в дальней зоне
.
По приведенной выше формуле нетрудно увидеть, что так называемая высокая яркость означает, что у нее более высокое качество луча (то есть меньший BPP или M2) при той же мощности.
Являясь мировым лидером в области лазеров высокой яркости,GW Laser Tech специализируется на исследованиях и разработках волоконных лазеров высокой яркости с длиной волны 976 нм, что является лидером в развитии волоконных лазеров.
Лазер Гуанхуэйодноместный-режим 10 мкмпредельная выходная мощность волоконного лазера, M2<1,1, а волоконный лазер мощностью 50 кВт с длиной волны 100 мкм имеет плотность энергии, близкую к физическому пределу.
Обычный одномодовый лазер мощностью 4 кВт с диаметром сердечника 100 мкм M2<1,3, многомодовый лазер 12 кВт BPP<4.
▲ Одномодульный лазер серии YLPS Guanghui Laser мощностью 4 кВт
▲ Многомодульный лазер серии Guanghui Laser YLPM мощностью 20 кВт
5
Значение и преимущества высокой яркости
В последние годы мощные лазеры постепенно становятся основной силой на рынке, и волоконные лазеры также движутся в сторону большей мощности.Лазеры мощностью 12 кВт стали стандартной конфигурацией основных производителей лазеров.В прошлом году продажи Guanghui Laser лазеров мощностью 20 кВт значительно выросли;в настоящее время постепенно начинают поставляться лазеры мощностью 40 кВт.
Большинство современных высокомощных волоконных лазеров состоят из нескольких модулей, то есть световой поток нескольких лазерных модулей направляется в одно оптическое волокно для вывода.По сравнению с сердцевиной выходного волокна одного лазерного модуля, несколько модулей объединенного диаметра сердцевины выходного волокна больше, а качество луча соответственно ниже.
Если пренебречь качеством пучка, какой бы высокой ни была мощность, его можно реализовать за счет многомодульной схемы объединения лучей.Однако с технологическим прогрессом и промышленной модернизацией обрабатывающая промышленность будет постепенно двигаться в сторону высокого класса, что неизбежно будет выдвигать все более высокие требования к лазерам, не только удовлетворяя увеличение мощности, но и уделяя больше внимания улучшению яркости. .Те мощные лазеры, которые только увеличивают мощность, не обращая внимания на яркость, скоро будут вытеснены рынком.
С момента своего основания GW Laser Techзанимается исследованиями и разработками лазеров высокой яркости и будет увеличивать мощность и яркость в равной степени.Благодаря оптимизации технологии одного лазерного модуля, сварке волокон и схемам объединения лучей яркость лазера была дополнительно улучшена.При той же мощности, после коллимации и фокусировки той же оптической системой пятно в фокусе меньше, а плотность энергии выше.Это напрямую проявляется в приложениях лазерной обработки: при одинаковой мощности скорость обработки выше;при той же скорости обработки требуемая мощность меньше.
В качестве примера возьмем лазерную резку серии YLPM мощностью 20 кВт от GW Laser.По сравнению с другими лазерами той же мощности скорость резки выше, и это преимущество особенно очевидно при резке материалов с высокой отражающей способностью.
Лазеры высокой яркости являются важным направлением развития лазерной индустрии.Текущий рынок мощных лазеров продемонстрировал очевидную однородность, и основные производители лазеров продвигаются в направлении наложения мощности.
GWЛазерне только заботится об увеличении мощности лазера, но и уделяет больше внимания улучшению яркости лазера.В будущем мы продолжим исследования в направлении высокой яркости, чтобы лазер имел лучшее качество луча и производительность обработки, а также помогал клиентам повышать эффективность обработки.
Время публикации: 21 декабря 2022 г.