Laser ima štiri glavne značilnosti, in sicer visoko svetlost, dobro usmerjenost, dobro monokromatičnost in visoko koherenco.Te lastnosti so med seboj povezane, zaradi česar je laser primeren za različne scenarije.
Visoka svetlost laserja je pomembna lastnost, ki se razlikuje od navadnih svetlobnih virov, povečevanje moči in svetlosti pa je tudi večna tema razvoja laserjev.Kar je visoka svetlost, izraženo v tehničnem jeziku, je, da čim bližje 1 je indeks M2, ki opisuje kakovost žarka.
V zadnjih letih so z izboljšanjem tehnologije domači laserji z vlakni postopoma prebili mejo moči, z 12KW na 20KW.Trenutno je na trg lansiran najvišji fiber laser z močjo 30KW, naslednji korak pa je 50KW.Vsi so pozorni in tekmujejo, čigava laserska izhodna moč je večja, zanemarijo pa, kdo ima boljšo kakovost žarka.
Danes si poglejmo, kaj je visoka svetlost ter prednosti in pomen visoke svetlosti.
Lastnosti laserskega žarka
Laserska svetloba, ki jo oddaja laser, je videti takole, najprej se konvergira v bližnjem polju, nato pa se razširi v daljnem polju.
v,
Polmer pasu žarka w0 je polmer, pri katerem laserski žarek konvergira v najmanjši odsek v bližnjem polju;
Rayleighova dolžina ZR je položaj, ko se pas žarka poveča za √2-krat;
Daljnje polje je opredeljeno kot območje, ki presega 4-kratno Rayleighovo dolžino, bližnje polje pa je opredeljeno kot območje znotraj 4-kratne Rayleighove dolžine;
Divergenčni kot daljnega polja θ predstavlja stopnjo divergence laserskega žarka v daljnem polju.
Karakterizacija kakovosti žarka
Kakovost žarka je ključni parameter za označevanje značilnosti laserskega žarka in je pomemben indikator laserja, ki se uporablja za merjenje stopnje ostrenja laserskega žarka v določeni situaciji.Običajno uporabljeni metodi za kvantificiranje kakovosti žarka sta: produkt parametrov žarka (BPP) in M2dejavnik.
BPP (zmnožek parametrov žarka): produkt parametrov žarka, definiran kot polmer pasu žarka (w0), pomnoženo z divergenčnim kotom daljnega polja (θ):
M2: Razmerje med produktom parametra žarka in produktom parametra žarka osnovnega Gaussovega žarka, ki se lahko pretvori v BPP:
Iz zgornje formule zlahka ugotovimo, da: BPP nima nobene zveze z valovno dolžino, medtem ko je faktor M2 povezan z valovno dolžino laserja.
Vrednost faktorja M² je neskončno blizu 1, kar pomeni razmerje med realnimi in idealnimi podatki.Ko so dejanski podatki bližje idealnim podatkom, je kakovost žarka boljša.
Za laser z vlakni z valovno dolžino 1070 nm bi morali biti idealni parametri:
Pri optičnem laserju BPP ali M2parameterbližje tej vrednosti, je kakovost žarka boljša in ustrezen divergenčni kot manjši.
Kako določiti kakovost žarka
Običajno uporabljamo analizator žarka za merjenje kakovosti žarka laserja, pustimo, da se analizator premakne glede na optično pot in zberemo informacije X, Y in Z na več mestih, da določimo velikost pasu žarka, položaj in kot divergence , in izračunajte Rayleighovo dolžino in BPP ali M2.
Običajno se uporabljata metoda z nožem in metoda z zarezo.Ideji obeh sta v bistvu enaki, to pomeni, da z noževim robom ali režo skenirate žarek, izmerite in preslikate porazdelitev svetlobnega polja odseka, nato pa se premikate gor in dol, da izmerite in preslikate svetlobno polje na različne razdalje.Končno dobimo tridimenzionalno porazdelitev svetlobnega polja.
▲ Metoda z nožem
▲ Metoda reže
Preskus kakovosti žarka je pogosto bolj zapleten.Preprosto lahko približamo oceno glede na premer jedra vlakna in numerično aperturo (NA).
Svetlobni žarek, ne glede na to, kako velik je razpon kota, se lahko normalno prenaša le, če vstopi v vlakno znotraj kritičnega območja vpadnega kota.Vrednost sinusa tega kota α je numerična apertura NA vlakna, to je NA=sinα, ki odbija svetlobo, ki jo sprejme vlakno.sposobnost.Na splošno lahko štejemo približno tako.
Kaj običajno mislimo z laserji visoke svetlosti?
Svetlost (Br) Opredelitev: gostota moči na enoto površine in enoto prostorskega kota.Kot smo že omenili, jedro laserja z vlakni
, prostorski kot daljnega polja
.
Glede na zgornjo formulo ni težko ugotoviti, da tako imenovana visoka svetlost pomeni višjo kakovost žarka (to je manjši BPP ali M2 ) pod isto močjo.
Kot vodilni svetovni proizvajalec laserjev visoke svetlosti,GW Laser Tech se osredotoča na raziskave in razvoj 976nm laserjev z vlakni visoke svetlosti, ki vodijo v razvojnem trendu laserjev z vlakni.
Laser Guanghuije samski-način 10μmlaser za omejitev izhoda vlaken, M2<1,1 in 50 kw 100 μm vlakneni laser ima energijsko gostoto blizu fizične meje.
Običajni enomodni 4kW laser M s premerom jedra 100 μm2<1,3, večnačinovni 12kW laser BPP<4.
▲ Laser Guanghui serije YLPS z enim modulom 4KW laser
▲ Laser Guanghui serije YLPM z več moduli z močjo 20 kW
5
Pomen in prednosti visoke svetlosti
V zadnjih letih zmogljivi laserji postopoma postajajo glavna sila na trgu, proti večjim močem pa se premikajo tudi vlakneni laserji.12KW laserji so postali standardna konfiguracija glavnih proizvajalcev laserjev.Lansko leto se je prodaja 20KW laserjev Guanghui Laser znatno povečala;trenutno se postopoma začenjajo pošiljati laserji z močjo 40 kW.
Večina trenutnih visokozmogljivih laserjev z vlakni je sestavljenih iz več modulov, kar pomeni, da je svetlobni izhod več laserskih modulov povezan v eno optično vlakno za izhod.V primerjavi z jedrom izhodnega vlakna enega samega laserskega modula, več modulov Kombinirani premer jedra izhodnega vlakna je večji in kakovost žarka je ustrezno nižja.
Če zanemarimo kakovost žarka, ne glede na to, kako visoka je moč, jo lahko realiziramo s shemo združevanja žarkov z več moduli.Vendar pa se bo s tehnološkim napredkom in industrijsko nadgradnjo proizvodna industrija postopoma premaknila proti vrhunskemu, kar bo neizogibno postavilo vse višje zahteve za laserje, ne le zadovoljevanje povečanja moči, temveč tudi več pozornosti posvečati izboljšanju svetlosti. .Tiste zmogljive laserje, ki samo povečujejo moč, ne da bi pri tem upoštevali svetlost, bo trg kmalu izločil.
Od svoje ustanovitve je GW Laser Techse zavzema za raziskave in razvoj laserjev z visoko svetlostjo in bo enako povečal moč in svetlost.Z optimizacijo tehnologije enega laserskega modula, spajanjem vlaken in shemami združevanja žarkov je bila laserska svetlost še izboljšana.Pri enakih močnostnih pogojih, po kolimaciji in fokusiranju z istim optičnim sistemom, je žarišče manjše in gostota energije višja.To se neposredno kaže v aplikacijah za lasersko obdelavo: pri enaki moči je hitrost obdelave višja;pri enaki hitrosti obdelave je potrebna moč manjša.
Za primer vzemite lasersko rezanje serije YLPM 20KW podjetja GW Laser.V primerjavi z drugimi laserji z enako močjo je hitrost rezanja večja, ta prednost pa je še posebej očitna pri rezanju visokoodbojnih materialov.
Laserji visoke svetilnosti so pomembna smer razvoja laserske industrije.Trenutni laserski trg visoke moči je pokazal očitno homogenost in veliki proizvajalci laserjev napredujejo v smeri superponirane moči.
GWLaserne skrbi samo za povečanje moči laserja, ampak več pozornosti namenja tudi izboljšanju svetlosti laserja.V prihodnosti bomo še naprej raziskovali v smeri visoke svetlosti, tako da ima laser boljšo kakovost žarka in zmogljivost obdelave ter pomaga strankam izboljšati učinkovitost obdelave.
Čas objave: 21. decembra 2022