Lasern har fyra huvudegenskaper, nämligen hög ljusstyrka, bra riktning, bra monokromaticitet och hög koherens.Dessa egenskaper är relaterade till varandra, vilket gör lasern lämplig för olika scenarier.
Laserns höga ljusstyrka är en viktig egenskap som skiljer sig från vanliga ljuskällor, och att öka kraften och ljusstyrkan är också ett evigt ämne för utvecklingen av lasrar.Det som är hög ljusstyrka, uttryckt på fackspråk, är att ju närmare 1 är indexet M2 som beskriver strålkvaliteten.
Under de senaste åren, med förbättringen av tekniken, har inhemska fiberlasrar gradvis brutit igenom effektgränsen, från 12KW till 20KW.I dagsläget har den högsta fiberlasern med en effekt på 30KW lanserats på marknaden, och nästa steg är 50KW.Alla är uppmärksamma och tävlar om vems laseruteffekt som är högre, men ignorerar vem som har bättre strålkvalitet.
Låt oss idag ta en titt på vad som är hög ljusstyrka, och fördelarna och betydelsen av hög ljusstyrka.
Egenskaper för laserstrålen
Laserljuset som sänds ut av lasern ser ut så här, först konvergerar det i närfältet och sprider sig sedan i fjärrfältet
i,
Strålmidjeradien w0 är den radie vid vilken laserstrålen konvergerar till den minsta sektionen i närfältet;
Rayleigh-längden ZR är läget när strålens midja ökas med √2 gånger;
Fjärrfältet definieras som avståndet bortom 4 gånger Rayleigh-längden, och närfältet definieras som avståndet inom 4 gånger Rayleigh-längden;
Fjärrfältsdivergensvinkeln θ representerar graden av divergens hos laserstrålen i fjärrfältet.
Karakterisering av strålkvalitet
Strålkvaliteten är kärnparametern för att karakterisera laserstrålens egenskaper, och det är en viktig indikator på lasern, som används för att mäta laserstrålens fokuseringsgrad i en specifik situation.Vanliga metoder för att kvantifiera strålkvaliteten är: strålparameterprodukt (BPP) och M2faktor.
BPP (Beam Parameter Product): strålparameterprodukt, definierad som strålens midjeradie ( w0) multiplicerat med fjärrfältsdivergensvinkeln (θ):
M2: Förhållandet mellan strålparameterprodukten och strålparameterprodukten för den fundamentala gaussiska strålen, som kan omvandlas till BPP:
Från ovanstående formel kan vi enkelt finna att: BPP har ingenting att göra med våglängden, medan M2-faktorn är relaterad till laservåglängden.
Värdet på M²-faktorn är oändligt nära 1, vilket betyder förhållandet mellan den verkliga datan och den ideala datan.När den verkliga datan är närmare den ideala informationen är strålkvaliteten bättre.
För en fiberlaser med en våglängd på 1070nm bör de idealiska parametrarna vara:
När fiberlasern BPP eller M2parameterär närmare detta värde, är strålkvaliteten bättre och motsvarande divergensvinkel är mindre.
Hur man bestämmer strålkvaliteten
Vanligtvis använder vi en strålanalysator för att mäta strålkvaliteten hos lasern, låter analysatorn röra sig i förhållande till den optiska banan och samla in X-, Y- och Z-information i flera positioner för att bestämma strålens midjestorlek, position och divergensvinkel , och beräkna Rayleigh-längden och BPP eller M2.
Vanligtvis används knivseggsmetoden och slitsmetoden.Idéerna med de två är i grunden desamma, det vill säga använda en knivsegg eller slits för att skanna strålen, mäta och kartlägga ljusfältsfördelningen för en sektion och sedan flytta upp och ner för att mäta och kartlägga ljusfältet vid olika avstånd.Slutligen erhålls den tredimensionella ljusfältsfördelningen.
▲ Knivseggsmetod
▲ Spaltmetod
Testet av strålkvalitet är ofta mer komplicerat.Helt enkelt kan vi approximera uppskattningen enligt fiberkärnans diameter och numerisk apertur (NA).
En ljusstråle, oavsett hur stort vinkelområdet är, kan bara överföras normalt när det kommer in i fibern inom det kritiska infallsvinkelområdet.Sinusvärdet för denna vinkel α är fiberns numeriska apertur NA, det vill säga NA=sinα, vilket reflekterar ljuset som tas emot av fibern.förmåga.Det kan generellt anses ungefär så.
Vad menar vi vanligtvis med laser med hög ljusstyrka?
Ljusstyrka (Br) Definition: Effekttäthet per ytenhet och enhets rymdvinkel.Som vi nämnde tidigare, kärnområdet för en fiberlaser
, rymdvinkeln på långt håll
.
Enligt ovanstående formel är det inte svårt att se att den så kallade höga ljusstyrkan betyder att den har högre strålkvalitet (det vill säga mindre BPP eller M2 ) under samma makt.
Som en global ledare inom högljus laser,GW Laser Tech fokuserar på forskning och utveckling av 976nm fiberlasrar med hög ljusstyrka, vilket leder utvecklingstrenden av fiberlasrar.
Guanghui laserär singel-läge 10μmlimit fiber output laser, M2<1,1 och 50kw 100μm fiberlaser har en energitäthet nära den fysiska gränsen.
Konventionell 100 μm kärndiameter single-mode 4kW laser M2<1,3, multi-mode 12kW laser BPP<4.
▲ Guanghui laser YLPS-serien enkelmodul 4KW laser
▲ Guanghui Laser YLPM serie multimodul 20KW laser
5
Betydelsen och fördelarna med hög ljusstyrka
På senare år har högeffektlasrar gradvis blivit den främsta kraften på marknaden, och fiberlasrar går också mot högre effekt.12KW lasrar har blivit standardkonfigurationen för vanliga lasertillverkare.Förra året ökade Guanghui Lasers försäljning av 20KW lasrar avsevärt;för närvarande börjar 40KW-lasrar gradvis skickas.
De flesta av de nuvarande högeffektfiberlasrarna är sammansatta av flera moduler, det vill säga att ljusutmatningen från flera lasermoduler kopplas till en optisk fiber för utmatning.Jämfört med utgångsfiberkärnan från en enda lasermodul, flera moduler Den kombinerade utgångsfiberkärnans diameter är större och strålkvaliteten är motsvarande lägre.
Om strålkvaliteten ignoreras, oavsett hur hög effekten är, kan den realiseras genom flermodulsstrålekombinationsschemat.Men med tekniska framsteg och industriell uppgradering kommer tillverkningsindustrin gradvis att gå mot high-end, vilket oundvikligen kommer att ställa högre och högre krav på lasrar, inte bara tillfredsställa ökningen av effekt, utan också ägna mer uppmärksamhet åt förbättringen av ljusstyrkan .De högeffektlasrar som bara ökar effekten utan att ta hänsyn till ljusstyrkan kommer snart att elimineras av marknaden.
Sedan starten har GW Laser Techhar engagerat sig i forskning och utveckling av lasrar med hög ljusstyrka, och kommer att öka kraften och öka ljusstyrkan lika mycket.Genom optimering av enkellasermodulteknik, fiberfusionsskarvning och strålkombinationsscheman har laserljusstyrkan förbättrats ytterligare.Under samma kraftförhållanden, efter kollimering och fokusering av samma optiska system, är platsen vid brännpunkten mindre och energitätheten högre.Detta manifesteras direkt i laserbehandlingsapplikationer: under samma kraft är bearbetningshastigheten snabbare;under samma bearbetningshastighet är den erforderliga effekten mindre.
Ta GW Lasers YLPM-serie 20KW laserskärning som ett exempel.Jämfört med andra lasrar med samma effekt är skärhastigheten snabbare, och denna fördel är särskilt uppenbar vid skärning av högreflekterande material.
Lasrar med hög ljusstyrka är en viktig riktning för utvecklingen av laserindustrin.Den nuvarande högeffektlasermarknaden har visat uppenbar homogenitet, och stora lasertillverkare går framåt i riktning mot överlagrad kraft.
GWLaserbryr sig inte bara om ökningen av lasereffekt, utan ägnar också mer uppmärksamhet åt förbättringen av laserljusstyrkan.I framtiden kommer vi att fortsätta att utforska i riktning mot hög ljusstyrka, så att lasern har bättre strålkvalitet och bearbetningsprestanda och hjälper kunder att förbättra bearbetningseffektiviteten.
Posttid: 2022-12-21