V roku 2021 bude Čína jedinou veľkou ekonomikou na svete, ktorá sa rýchlo zotaví z epidémie v roku 2020.Pridaná hodnota odvetví nad určenú veľkosť za celý rok vzrastie oproti predchádzajúcemu roku o 9,6 %, z toho sa zvýši pridaná hodnota v oblasti high-tech výroby a výroby zariadení.18,2 %, 12,9 %.Najmä čínsky laserový priemysel sa v posledných rokoch rýchlo rozvíjal a rozsah reťazca laserového priemyslu sa rýchlo zvýšil.V roku 2020 bude celkový výnos z predaja laserových zariadení (vrátane dovozu) v oblasti priemyslu, informácií, obchodu, medicíny a vedeckého výskumu 69,2 miliárd juanov, čo predstavuje medziročný nárast oproti roku 2019. až o 5,2 percentuálnych bodov.S pokračujúcou prosperitou fotovoltaického priemyslu, energetických batérií, automobilového priemyslu a iných priemyselných odvetví sa celkové tržby z predaja čínskeho trhu s laserovými zariadeniami v roku 2021 medziročne zvýšia o 15,6 % a dosiahnu 80 miliárd juanov.
▲2010-2021 Čínsky trh s laserovými zariadeniami
Zároveň sa rýchlo iteruje aj technológia lasera.Po prvé, technológia čerpadiel sa transformuje z 915nm riešenia so širšou oblasťou regulácie teploty na 976nm riešenie s vyššou absorpčnou účinnosťou.V súčasnosti, na ceste čerpacej technológie vysokovýkonných kontinuálnych vláknových laserov, sa 976nm pumpová Pu technológia stala hlavným technickým riešením.Okrem toho v technológii 10 000-wattových laserov vždy prebiehal boj medzi „jednokanálovým vláknovým zosilnením“ a „viackanálovou lúčovou syntézou“.Trh sa naďalej vyvíja a komplexné faktory, ako sú technológia, náklady a efektívnosť, sa stali hlavným faktorom pre výber trhu s priemyselnými vláknovými lasermi.Poďme si rozobrať dve technické cesty.
Smer trasy 10 000-wattovej laserovej technológie
1. Schéma viackanálovej kombinácie lúčov
Podľa rôznych systémových štruktúr možno vláknové lasery rozdeliť na: vláknové lasery s priamou štruktúrou oscilátora a vláknové lasery so štruktúrou hlavného oscilátora výkonového zosilňovača (MOPA).Vláknový laser so štruktúrou priameho oscilátora má jednoduchú štruktúru a obsahuje iba laserový oscilátor a mriežka vyberá a vydáva zvolenú špecifickú vlnovú dĺžku.
Pre vláknový laser s konfiguráciou priameho oscilátora pozostáva hlavne z dvojice mriežok (nízky odraz + vysoký odraz), zosilňovacieho vlákna a niekoľkých púmp.Viacnásobné lúče svetla pumpy sú spojené do zosilňovacieho vlákna cez zlučovač lúčov, takže zosilňovacie vlákno je v stave inverznej distribúcie počtu častíc, aby sa realizovalo zosilnenie stimulovaného žiarenia svetla, a nakoniec sa vyberie špecifická vlnová dĺžka laserového svetla cez mriežku s nízkym odrazom, aby prešlo cez výstupné vlákno.prenášané do výstupnej hlavičky.
▲ Vláknový laser založený na štruktúre priameho oscilátora
Podľa rôznych spôsobov čerpania sa dá rozdeliť na: dopredné čerpanie, spätné čerpanie a obojsmerné čerpanie.Smer vstrekovania svetla čerpadla je rovnaký ako smer výstupu lasera sa nazýva dopredné čerpanie;smer vstrekovania svetla čerpadla je rovnaký ako smer výstupu lasera opačný k čerpaniu dopredu a dozadu;svetlo pumpy sa vstrekuje v smere dopredu a dozadu súčasne.nazývané obojsmerné čerpanie.V súčasnosti GW aj IPG využívajú schému obojsmerného čerpania znázornenú na obrázku vyššie.
V súčasnosti má vláknový laser alebo modul so štruktúrou hlavného prúdu priameho oscilátora výkon približne 3 kW a laser s vyšším výkonom je kombinovaný z jedného modulu do druhého, to znamená, že svetelný výstup z viacerých modulov je spojený cez zlučovač lúčov. .do vlákna a potom výstup.Napríklad 12KW sa získa spojením štyroch 3KW modulov.
▲ Vysokovýkonný vláknový laser s viackanálovou schémou syntézy lúčov
2. Schéma jednokanálového vlákna
Vláknový laser so štruktúrou MOPA obsahuje laserový oscilátor a jeden alebo viac stupňov vláknových zosilňovačov.Vlnová dĺžka zvolená mriežkou v oscilátore sa používa ako zárodočné svetlo a zárodočné svetlo sa zosilňuje pôsobením viacstupňového zosilňovača, takže výstupný výkon je možné získať do určitej miery.zlepšenie.
U takto výkonných laserov sa zvýšenie výkonu nedosahuje zvyšovaním počtu modulov, ale hlavne viacstupňovými zosilňovačmi.Napríklad 12 kW sa získa prostredníctvom 3-stupňového zosilnenia.
▲ Jednokanálová schéma vláknového zosilnenia založená na konfigurácii MOPA Vysokovýkonný vláknový laser
Výhody multiplexovania 10 000-wattových laserov
1. Štruktúra celého stroja je jednoduchá a ľahko sa udržiava
Keďže jednokanálový zosilnený vysokovýkonný laser má len jeden modul, vnútorné usporiadanie svetla, elektriny a vody je komplikovanejšie.Jeho riadiaci systém je relatívne zložitejší a oscilátor a zosilňovač musia pri zapínaní a vypínaní dodržiavať určitý časový vzťah: pri zapínaní lasera by sa mal najprv zapnúť oscilátor a potom by sa mal zapnúť zosilňovač zo zdroja. zosilňovač prvého stupňa;Stupňový zosilňovač sa spustí a zosilňovač sa postupne vypína.Akonáhle je časovanie mimo prevádzky, je veľmi pravdepodobné, že spôsobí vážne poškodenie lasera.
Schéma multi-lúčovej syntézy prijatá laserom GW, laserové ovládanie je relatívne jednoduché, nie je problém s časovaním, problémy s riadením programu a nespôsobí poškodenie stroja.V prípade poruchy lasera je možné vykonať opravu jednoducho odstránením poškodeného modulu a jeho výmenou za nový.Zákazníkom to ušetrí viac času na údržbu.
2. Silná schopnosť proti spätnému svetlu
Na rozdiel od oscilátorov nie je na oboch koncoch ziskového vlákna zosilňovača žiadna mriežka.Spätné svetlo pri spracovaní vysokoodrazových materiálov alebo spätné svetlo post-zosilňovača sa ľahko vráti do predzosilňovača, čo ruší prácu predzosilňovača a dokonca spôsobuje poškodenie.Preto je potrebné pridať ďalšie optické izolačné opatrenia.
Schéma multi-lúčovej syntézy lasera GW, každý modul má iba jeden oscilátor a nie je tam žiadne spätné svetlo;zároveň unikátne tajomstvo GW laseru – antireflexná technológia ABR: jeden modul je vybavený päťúrovňovým zariadením na detekciu a odizolovanie spätného svetla; na základe päťstupňového antireflexného jeden modul, každý modul je vybavený prvotriednym zariadením proti spätnému svetlu, ktoré dokáže účinne chrániť vnútorné komponenty pred poškodením, zabezpečiť stabilnú prevádzku lasera a ľahko rezať zlato, striebro, vysoko reflexné materiály, ako je meď a hliník sú vhodné na rôzne zváranie.
3. Obojsmerné čerpanie zlepšuje stabilitu systému
➢Potláčajte laserový šum
Pri pumpovaní dopredu a dozadu sa svetlo pumpy vstrekuje do vlákna dotovaného ytterbiom z jedného konca a svetlo pumpy je silnejšie na vstupnom konci vlákna dotovaného ytterbiom, takže excitácia inverziou častíc je tiež silná, ale kvôli absorpčný faktor, čerpacie svetlo je silné.Svetlo bude zoslabené pozdĺž dĺžky vlákna tak, že sa pri určitej dĺžke vlákna dosiahne saturácia a zvýši sa hluk.Obojsmerné čerpanie môže spôsobiť, že svetlo pumpy bude rovnomerne rozložené vo vlákne, takže zisk je rovnomerne rozložený aj vo vlákne, takže sa zníži hluk.
➢Uvoľnite tlak na jednom konci
Nadmerná svetelná energia čerpadla je spojená so ziskovým vláknom a počiatočná časť ziskového vlákna absorbuje svetlo čerpadla veľa, takže teplota vlákna je najvyššia v počiatočnej časti a bod topenia vlákna nesie najväčší tlak.Dvojité čerpanie môže spôsobiť, že dva body topenia na oboch stranách ziskového vlákna zdieľajú tlak, vďaka čomu systém beží stabilnejšie.
➢Zvýšiť prah nestability režimu
Nestabilita režimu súvisí s tepelným zaťažením ziskového vlákna.Po prijatí metódy dvojitého čerpania môže byť distribúcia teploty ziskového vlákna rovnomernejšia, tepelný efekt sa oslabí a prahová hodnota nestability režimu sa zvýši.4
.976nm čerpacia schéma má zjavné výhody
▶ Vyšší konverzný pomer
Vlákno dopované ytterbiom má dva silné absorpčné vrcholy pri 915 nm a 976 nm, takže svetelný pás pumpy zvyčajne vybraný pre vláknitý laser dopovaný ytterbiom je 915 nm alebo 975 nm.Spomedzi nich je absorpčný vrchol pri 975nm vyšší, čo je asi 3-krát viac ako pri 915nm, takže 1070nm laser s rovnakým výkonom spotrebuje iba jednu tretinu svetla 915nm pumpy.Svetlo pumpy sa premieňa z elektrickej energie, čo znamená, že použitie zdroja pumpy 976nm spotrebuje menej elektrickej energie a je efektívnejšie a energeticky úspornejšie.
▶Znížte nelineárne efekty
V kontinuálnom jednofrekvenčnom vláknovom laseri existujú niektoré nelineárne efekty, ako je stimulovaný Brillouinov rozptyl, stimulovaný Ramanov rozptyl a optický Kerrov efekt, ktoré zhoršujú kvalitu lúča.Vďaka vyššej absorpčnej špičke pri 976 nm môže byť ziskové vlákno kratšie za predpokladu rovnakej absorpčnej účinnosti a zníženie dĺžky vlákna pomáha vyhnúť sa potlačeniu nelineárnych efektov.
Epilóg
GW Laser (GW) je založený na 976nm čerpacej technológii a schéme viackanálovej syntézy lúča ako hlavnej línie a je odhodlaný zlepšiť úroveň výkonu a kvalitu lúča 10 000-wattových laserov;zároveň venuje pozornosť aj zlepšovaniu kvality a stability produktov, znižovaniu poruchovosti produktov a zložitosti odstraňovania porúch.V budúcnosti budeme zákazníkom aj naďalej poskytovať vysokokvalitné vláknové lasery a silnú technickú podporu.
Čas odoslania: 21. marca 2022