พลังและความสว่างขับเคลื่อนสองล้อกำหนดการพัฒนาไฟเบอร์เลเซอร์ในอนาคต

เลเซอร์มีคุณสมบัติหลักสี่ประการ ได้แก่ ความสว่างสูง ทิศทางที่ดี ความเป็นสีเดียวที่ดี และการเชื่อมโยงกันสูงคุณสมบัติเหล่านี้เกี่ยวข้องกัน ทำให้เลเซอร์เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่แตกต่างกัน

ความสว่างสูงของเลเซอร์เป็นคุณลักษณะสำคัญที่แตกต่างจากแหล่งกำเนิดแสงทั่วไป และการเพิ่มกำลังและความสว่างยังเป็นหัวข้อที่ไม่มีวันสิ้นสุดสำหรับการพัฒนาของเลเซอร์ความสว่างสูงคืออะไร ซึ่งแสดงในภาษาทางเทคนิคคือ ค่าที่ใกล้ 1 คือค่าดัชนี M2 ที่อธิบายถึงคุณภาพของลำแสง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยี ไฟเบอร์เลเซอร์ในประเทศค่อยๆ ทะลุขีดจำกัดพลังงาน ตั้งแต่ 12KW ถึง 20KWปัจจุบัน ไฟเบอร์เลเซอร์สูงสุดที่มีกำลัง 30KW ได้เปิดตัวในตลาดแล้ว และก้าวต่อไปคือ 50KWทุกคนให้ความสนใจและแข่งขันกันว่าใครกำลังเลเซอร์เอาท์พุตสูงกว่ากัน แต่ไม่สนใจว่าใครมีคุณภาพลำแสงดีกว่ากัน

วันนี้เรามาดูกันว่าความสว่างสูงคืออะไร และข้อดีและความสำคัญของความสว่างสูง

คุณสมบัติของลำแสงเลเซอร์

แสงเลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์จะมีลักษณะเช่นนี้ เริ่มแรกจะบรรจบกันที่สนามใกล้ แล้วจึงกระจายออกไปในทุ่งไกล

ใน,

รัศมีรอบเอวของลำแสง w0 คือรัศมีที่ลำแสงเลเซอร์บรรจบกับส่วนที่เล็กที่สุดในสนามใกล้

ความยาวเรย์ลี ZR คือตำแหน่งเมื่อเอวคานเพิ่มขึ้น √2 เท่า;

ฟิลด์ไกลถูกกำหนดให้เป็นช่วงที่เกิน 4 เท่าของความยาวเรย์ลี และฟิลด์ใกล้ถูกกำหนดให้เป็นเรนจ์ภายใน 4 เท่าของความยาวเรย์ลี

มุมเบี่ยงเบนของสนามระยะไกล θ แสดงถึงระดับของความแตกต่างของลำแสงเลเซอร์ในสนามระยะไกล

ลักษณะของคุณภาพลำแสง

คุณภาพลำแสงเป็นพารามิเตอร์หลักในการระบุลักษณะของลำแสงเลเซอร์ และเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของเลเซอร์ ซึ่งใช้ในการวัดระดับโฟกัสของลำแสงเลเซอร์ในสถานการณ์เฉพาะวิธีที่ใช้ทั่วไปในการหาปริมาณคุณภาพลำแสงคือ: ผลิตภัณฑ์พารามิเตอร์ลำแสง (BPP) และ M2^{ปัจจัย}.

BPP (ผลิตภัณฑ์พารามิเตอร์ลำแสง): ผลิตภัณฑ์พารามิเตอร์ลำแสง ซึ่งกำหนดเป็นรัศมีเอวของลำแสง ( w₀) คูณด้วยมุมไดเวอร์เจนซ์ระยะไกล (θ):

ม²: อัตราส่วนของผลิตภัณฑ์พารามิเตอร์บีมต่อผลิตภัณฑ์พารามิเตอร์บีมของบีม Gaussian มูลฐาน ซึ่งสามารถแปลงเป็น BPP:

จากสูตรข้างต้น เราสามารถหาได้ง่ายว่า: BPP ไม่เกี่ยวข้องกับความยาวคลื่น ในขณะที่ปัจจัย M2 เกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นเลเซอร์

ค่าของปัจจัย M² มีค่าใกล้เคียงกับ 1 อย่างมาก ซึ่งหมายถึงอัตราส่วนของข้อมูลจริงต่อข้อมูลในอุดมคติเมื่อข้อมูลจริงใกล้เคียงกับข้อมูลในอุดมคติมากขึ้น คุณภาพของลำแสงก็จะดีขึ้น

สำหรับไฟเบอร์เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 1070 นาโนเมตร พารามิเตอร์ที่เหมาะสมควรเป็น:

เมื่อไฟเบอร์เลเซอร์ BPP หรือ M2^{พารามิเตอร์}ยิ่งเข้าใกล้ค่านี้มากเท่าไร คุณภาพของลำแสงก็จะยิ่งดีขึ้น และมุมเบี่ยงเบนที่สอดคล้องกันก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

วิธีตรวจสอบคุณภาพลำแสง

โดยปกติแล้ว เราใช้เครื่องวิเคราะห์ลำแสงเพื่อวัดคุณภาพลำแสงของเลเซอร์ ให้เครื่องวิเคราะห์เคลื่อนที่สัมพันธ์กับเส้นทางแสง และรวบรวมข้อมูล X, Y และ Z ที่ตำแหน่งต่างๆ เพื่อกำหนดขนาดรอบเอว ตำแหน่ง และมุมเบี่ยงเบนของลำแสง และคำนวณความยาวของ Rayleigh และ BPP หรือ M2

ที่นิยมใช้คือวิธีคมมีดและวิธีกรีดแนวคิดของทั้งสองแนวคิดโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกัน นั่นคือ ใช้คมมีดหรือกรีดเพื่อสแกนลำแสง วัดและจัดทำแผนที่การกระจายสนามแสงของส่วน จากนั้นเลื่อนขึ้นและลงเพื่อวัดและจัดทำแผนที่สนามแสงที่ ระยะทางที่แตกต่างกันในที่สุดจะได้การกระจายสนามแสงสามมิติ

▲ วิธีคมมีด

▲ วิธีการกรีด

การทดสอบคุณภาพของลำแสงมักจะซับซ้อนกว่าง่ายๆ เราสามารถประมาณค่าโดยประมาณตามเส้นผ่านศูนย์กลางแกนไฟเบอร์และรูรับแสงที่เป็นตัวเลข (NA)

ลำแสงไม่ว่าช่วงมุมจะใหญ่แค่ไหน สามารถส่งผ่านได้ตามปกติเมื่อเข้าสู่เส้นใยภายในช่วงมุมตกกระทบวิกฤตเท่านั้นค่าไซน์ของมุม α นี้เป็นค่าตัวเลขรูรับแสง NA ของเส้นใย นั่นคือ NA=sinα ซึ่งสะท้อนแสงที่ได้รับจากเส้นใยความสามารถ.พอจะพิจารณาได้ประมาณนั้น

เรามักจะหมายถึงอะไรโดยเลเซอร์ความสว่างสูง?

ความสว่าง (Br) คำจำกัดความ: ความหนาแน่นของพลังงานต่อหน่วยพื้นที่และมุมทึบของหน่วยอย่างที่เราได้กล่าวไปแล้วว่าพื้นที่แกนกลางของไฟเบอร์เลเซอร์, มุมทึบระยะไกล.

ตามสูตรข้างต้น ไม่ใช่เรื่องยากที่จะเห็นว่าสิ่งที่เรียกว่าความสว่างสูงหมายถึงคุณภาพของลำแสงที่สูงขึ้น (นั่นคือ BPP หรือ M ที่เล็กกว่า^{2 ) ภายใต้อำนาจเดียวกัน}

ในฐานะผู้นำระดับโลกในด้านเลเซอร์ความสว่างสูงGW Laser Tech มุ่งเน้นไปที่การวิจัยและพัฒนาไฟเบอร์เลเซอร์ความสว่างสูง 976 นาโนเมตร ซึ่งเป็นผู้นำเทรนด์การพัฒนาไฟเบอร์เลเซอร์

กวงฮุยเลเซอร์เป็นโสด-โหมด 10μmลิมิตไฟเบอร์เอาท์พุตเลเซอร์, M²ไฟเบอร์เลเซอร์ <1.1 และ 50 กิโลวัตต์ 100μm มีความหนาแน่นของพลังงานใกล้เคียงกับขีดจำกัดทางกายภาพ

เลเซอร์ M โหมดเดียว เส้นผ่านศูนย์กลางแกน 100μm 4kW²<1.3, เลเซอร์ BPP 12kW แบบหลายโหมด<4.

▲ Guanghui เลเซอร์ YLPS ซีรีส์โมดูลเดียว 4KW เลเซอร์

▲ Guanghui Laser YLPM ซีรี่ส์เลเซอร์หลายโมดูล 20KW

5

ความสำคัญและข้อดีของความสว่างสูง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เลเซอร์กำลังสูงค่อยๆ กลายเป็นกำลังหลักในตลาด และไฟเบอร์เลเซอร์ก็กำลังก้าวไปสู่พลังงานที่สูงขึ้นเช่นกันเลเซอร์ 12KW ได้กลายเป็นการกำหนดค่ามาตรฐานของผู้ผลิตเลเซอร์หลักปีที่แล้ว ยอดขายเลเซอร์ 20KW ของ Guanghui Laser เพิ่มขึ้นอย่างมากในปัจจุบัน เลเซอร์ขนาด 40KW กำลังทยอยจัดส่ง

ไฟเบอร์เลเซอร์พลังงานสูงในปัจจุบันส่วนใหญ่ประกอบด้วยหลายโมดูล กล่าวคือ เอาต์พุตแสงจากโมดูลเลเซอร์หลายตัวจะเชื่อมต่อกันเป็นไฟเบอร์ออปติกเดียวสำหรับเอาต์พุตเมื่อเทียบกับแกนไฟเบอร์เอาท์พุตของโมดูลเลเซอร์เดียว โมดูลหลายตัว เส้นผ่านศูนย์กลางแกนไฟเบอร์เอาท์พุตที่รวมกันจะมีขนาดใหญ่กว่าและคุณภาพของลำแสงจะลดลงตามลำดับ

หากไม่สนใจคุณภาพของลำแสง ไม่ว่ากำลังไฟจะสูงเพียงใด ก็สามารถรับรู้ได้ผ่านรูปแบบการรวมลำแสงแบบหลายโมดูลอย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการยกระดับอุตสาหกรรม อุตสาหกรรมการผลิตจะค่อย ๆ ก้าวไปสู่ระดับไฮเอนด์ ซึ่งจะนำไปสู่การกำหนดความต้องการที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ สำหรับเลเซอร์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ไม่เพียงสร้างความพึงพอใจให้กับกำลังที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น แต่ยังให้ความสำคัญกับการปรับปรุงความสว่างอีกด้วย .เลเซอร์กำลังสูงเหล่านั้นที่เอาแต่เพิ่มกำลังโดยไม่สนใจความสว่างจะถูกกำจัดโดยตลาดในไม่ช้า

นับตั้งแต่ก่อตั้ง GW Laser Techมีความมุ่งมั่นในการวิจัยและพัฒนาเลเซอร์ที่มีความสว่างสูงและจะเพิ่มพลังและเพิ่มความสว่างอย่างเท่าเทียมกันด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพของเทคโนโลยีโมดูลเลเซอร์เดี่ยว การประกบฟิวชันไฟเบอร์ และแผนการรวมลำแสง ความสว่างของเลเซอร์จึงได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นไปอีกภายใต้เงื่อนไขพลังงานเดียวกัน หลังจากการเทียบเคียงและการโฟกัสโดยระบบออพติคอลเดียวกัน จุดที่จุดโฟกัสจะเล็กลงและความหนาแน่นของพลังงานจะสูงขึ้นสิ่งนี้แสดงให้เห็นโดยตรงในการใช้งานการประมวลผลด้วยเลเซอร์: ภายใต้กำลังเดียวกัน ความเร็วในการประมวลผลจะเร็วขึ้นภายใต้ความเร็วในการประมวลผลที่เท่ากัน พลังงานที่ต้องการจะน้อยกว่า

ยกตัวอย่างการตัดด้วยเลเซอร์ YLPM ซีรีส์ 20KW ของ GW Laserเมื่อเทียบกับเลเซอร์อื่นๆ ที่กำลังเท่ากัน ความเร็วในการตัดจะเร็วกว่า และข้อได้เปรียบนี้ชัดเจนเป็นพิเศษในการตัดวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง

เลเซอร์ความสว่างสูงเป็นทิศทางสำคัญสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมเลเซอร์ตลาดเลเซอร์กำลังสูงในปัจจุบันแสดงให้เห็นความเป็นเนื้อเดียวกันอย่างชัดเจน และผู้ผลิตเลเซอร์รายใหญ่ก็กำลังก้าวไปในทิศทางของพลังงานที่ซ้อนทับกัน

GWเลเซอร์ไม่เพียงแต่สนใจเกี่ยวกับการเพิ่มกำลังของเลเซอร์เท่านั้น แต่ยังให้ความสำคัญกับการปรับปรุงความสว่างของเลเซอร์อีกด้วยในอนาคต เราจะสำรวจทิศทางของความสว่างสูงต่อไป เพื่อให้เลเซอร์มีคุณภาพของลำแสงและประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดีขึ้น และช่วยลูกค้าปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล