År 2021 kommer Kina att vara den enda stora ekonomin i världen som snabbt återhämtar sig från epidemin 2020.Mervärdet för branscher över anvisad storlek under hela året ökar med 9,6 % jämfört med föregående år, varav mervärdet av högteknologisk tillverkning respektive utrustningstillverkning ökar.18,2 %, 12,9 %.I synnerhet har Kinas laserindustri utvecklats snabbt under de senaste åren, och omfattningen av laserindustrikedjan har ökat snabbt.År 2020 kommer de totala försäljningsintäkterna för laserutrustning (inklusive import) inom områdena industri, information, handel, medicin och vetenskaplig forskning att vara 69,2 miljarder yuan, en ökning från år till år jämfört med 2019. en ökning med 5,2 procentenheter.Med det fortsatta välståndet för solcells-, batteri-, bil- och andra industrier kommer de totala försäljningsintäkterna för Kinas laserutrustningsmarknad att öka med 15,6% på årsbasis 2021, och nå 80 miljarder yuan.
▲2010-2021 Kinas marknad för laserutrustning
Samtidigt itererar också laserns teknik snabbt.Först omvandlas pumpteknologin från 915nm-lösningen med ett bredare temperaturkontrollområde till 976nm-lösningen med högre absorptionseffektivitet.För närvarande, på pumpteknikvägen för högeffekts kontinuerliga fiberlasrar, har 976nm pump Pu-tekniken blivit den vanliga tekniska lösningen.Dessutom, inom tekniken för 10 000-watts lasrar, har det alltid funnits en kamp mellan "enkanalig fiberförstärkning" och "flerkanalig strålsyntes".Marknaden fortsätter att utvecklas, och omfattande faktorer som teknik, kostnad och effektivitet Det har blivit kärnfaktorn för valet av den industriella fiberlasermarknaden.Låt oss bryta ner de två tekniska vägarna.
10 000-watt laserteknik vägriktning
1. Flerkanaligt strålkombinationsschema
Enligt olika systemstrukturer kan fiberlasrar delas in i: direktoscillatorstruktur fiberlasrar och master oscillator effektförstärkare (MOPA) struktur fiberlasrar.Fiberlasern med direktoscillatorstrukturen är enkel i strukturen och innehåller endast en laseroscillator, och gittret väljer och matar ut den valda specifika våglängden.
För en fiberlaser med en direktoscillatorkonfiguration består den huvudsakligen av ett par gitter (låg reflektion + hög reflektion), en förstärkningsfiber och flera pumpar.Flera strålar av pumpljus kopplas till en förstärkningsfiber genom en strålkombinerare, så att förstärkningsfibern är i ett tillstånd av inversionsfördelning av antalet partiklar, för att realisera den stimulerade strålningsförstärkningen av ljuset, och slutligen välja en specifik våglängd av laserljus genom det lågreflekterande gittret för att passera genom utgångsfibern.överförs till utgångshuvudet.
▲ Fiberlaser baserad på direktoscillatorstruktur
Enligt olika pumpningsmetoder kan den delas in i: framåtpumpning, omvänd pumpning och dubbelriktad pumpning.Pumpljusinjektionsriktningen är densamma som laserutmatningsriktningen kallas framåtpumpning;pumpens ljusinsprutningsriktning är densamma som laserutgångsriktningen motsatt framåt- och bakåtpumpningen;pumpljuset injiceras från framåt- och bakåtriktningen samtidigt.kallas dubbelriktad pumpning.För närvarande använder både GW och IPG det dubbelriktade pumpschemat som visas i figuren ovan.
För närvarande har en fiberlaser eller modul med en vanlig direktoscillatorstruktur en effekt på cirka 3KW, och en laser med högre effekt kombineras från en modul till en annan, det vill säga att ljusutgången från flera moduler kopplas genom en strålkombinator .till en fiber och sedan matas ut.Till exempel erhålls 12KW genom att kombinera fyra 3KW-moduler.
▲ Högeffektfiberlaser med flerkanaligt strålsyntesschema
2. Enkelkanals fiberförstärkningsschema
Fiberlasern med MOPA-struktur inkluderar en laseroscillator och ett eller flera steg av fiberförstärkare.Våglängden vald av gittret i oscillatorn används som fröljus, och fröljuset förstärks under inverkan av flerstegsförstärkaren, så att uteffekten kan erhållas till en viss grad.förbättring.
För sådana högeffektlasrar uppnås inte effektökningen genom att öka antalet moduler, utan främst genom flerstegsförstärkare.Till exempel erhålls 12KW genom 3-stegs förstärkning.
▲ Enkanaligt fiberförstärkningsschema baserat på MOPA-konfiguration Högeffektfiberlaser
Fördelarna med att multiplexera 10 000-watts lasrar
1. Strukturen på hela maskinen är enkel och lätt att underhålla
Eftersom den enkanaliga förstärkta högeffektlasern bara har en modul är det interna arrangemanget av ljus, elektricitet och vatten mer komplicerat.Dess kontrollsystem är relativt mer komplext, och oscillatorn och förstärkaren måste följa ett visst tidsförhållande när de slås på och av: när du slår på lasern, bör oscillatorn slås på först, och sedan ska förstärkaren slås på från förstastegsförstärkare;Stegförstärkaren startar, och förstärkaren stängs av steg för steg framåt.När tidpunkten är ur funktion är det mycket troligt att det orsakar allvarlig skada på lasern.
Flerstrålesyntesschemat som antagits av GW-laser, laserstyrning är relativt enkel, det finns inga tidsproblem, programstyrningsproblem och kommer inte att orsaka skada på maskinen.I händelse av ett laserfel kan reparationer utföras helt enkelt genom att ta bort den skadade modulen och ersätta den med en ny.För kunderna sparar det mer underhållstid.
2. Stark anti-retur ljus förmåga
Till skillnad från oscillatorer finns det inget galler i båda ändarna av förstärkarens förstärkningsfiber.Returljuset vid bearbetning av högreflekterande material eller bakåtljuset från efterförstärkaren är lätt att återföra till förförstärkaren, vilket stör förförstärkarens arbete och till och med orsakar skador.Därför är det nödvändigt att Ytterligare optiska isoleringsåtgärder läggs till.
GW-laserns multi-beam syntesschema, varje modul har bara en oscillator, och det finns inget backljus;samtidigt, den unika hemligheten med GW-laser – ABR-anti-högreflektionsteknik: en enda modul är utrustad med en återgångsljusdetekterings- och strippningsanordning i fem nivåer ;På basis av femnivåers antireflektion av en en enda modul, varje modul är utrustad med en anti-returljusanordning på första nivån, som effektivt kan skydda de interna komponenterna från skador, säkerställa en stabil drift av lasern och enkelt skära guld, silver, mycket reflekterande material som koppar och aluminium är lämpliga för olika svetsapplikationer.
3. Dubbelriktad pumpning förbättrar systemets stabilitet
➢ Dämpa laserbrus
För framåt- och bakåtpumpning injiceras pumpljuset i den ytterbiumdopade fibern från ena änden, och pumpljuset är starkare vid den ytterbiumdopade fiberns ingångsände, så partikelinversionsexcitationen är också stark, men p.g.a. absorptionsfaktorn är pumpljuset starkt.Ljuset kommer att dämpas längs fiberns längd så att förstärkningsmättnad uppnås vid en viss fiberlängd och bruset ökar.Dubbelriktad pumpning kan göra att pumpen ljus fördelas jämnt i fibern, så att förstärkningen även fördelas jämnt i fibern, så att bruset minskar.
➢ Avlasta ensidigt tryck
Överdriven pumpljusenergi kopplas in i förstärkningsfibern, och den initiala sektionen av förstärkningsfibern absorberar pumpljuset mycket, så fibertemperaturen är den högsta i den initiala sektionen och fibersmältpunkten bär det största trycket.Dubbelpumpning kan göra att de två smältpunkterna på båda sidor av förstärkningsfibern delar trycket, vilket gör att systemet fungerar mer stabilt.
➢Öka tröskeln för lägesinstabilitet
Modinstabilitet är relaterad till den termiska belastningen av förstärkningsfibern.Efter att den dubbla pumpmetoden har antagits kan temperaturfördelningen av förstärkningsfibern göras mer enhetlig, den termiska effekten försvagas och tröskelvärdet för modinstabilitet ökas.4
.976nm pumpschema har uppenbara fördelar
▶ Högre konverteringsfrekvens
Ytterbiumdopad fiber har två starka absorptionstoppar vid 915nm och 976nm, så det pumpljusband som vanligtvis väljs för ytterbiumdopad fiberlaser är 915nm eller 975nm.Bland dem är absorptionstoppen vid 975 nm högre, vilket är ungefär 3 gånger den för 915 nm, så 1070 nm lasern med samma effekt förbrukar bara en tredjedel av 915 nm pumpljuset.Pumpljuset omvandlas från elektrisk energi, vilket innebär att användning av en 976nm pumpkälla förbrukar mindre elektrisk energi och är mer effektiv och energibesparande.
▶Minska olinjära effekter
I den kontinuerliga enkelfrekvensfiberlasern finns det vissa icke-linjära effekter, såsom stimulerad Brillouin-spridning, stimulerad Raman-spridning och optisk Kerr-effekt, vilket kommer att försämra strålkvaliteten.Genom att dra nytta av den högre absorptionstoppen vid 976 nm, kan förstärkningsfibern göras kortare under förutsättningen av samma absorptionseffektivitet, och att minska fiberlängden hjälper till att undvika att undertrycka olinjära effekter.
Epilog
GW Laser (GW) är baserad på 976 nm pumpteknologi och flerkanals strålsyntes som huvudlinje, och har åtagit sig att förbättra effektnivån och strålkvaliteten hos 10 000-watts lasrar;samtidigt uppmärksammar den också att förbättra produkternas kvalitet och stabilitet, minska risken för produktfel och komplexiteten i att hantera fel.I framtiden kommer vi att fortsätta att ge kunderna högkvalitativa fiberlasrar och stark teknisk support.
Posttid: Mar-21-2022