Лазер має чотири основні характеристики, а саме високу яскравість, хорошу спрямованість, хорошу монохроматичність і високу когерентність.Ці властивості пов’язані одна з одною, що робить лазер придатним для різних сценаріїв.
Висока яскравість лазера є важливою особливістю, яка відрізняється від звичайних джерел світла, а збільшення потужності та яскравості також є вічною темою для розробки лазерів.Висока яскравість, виражена технічною мовою, полягає в тому, що чим ближче до 1 є індекс М2, який описує якість променя.
В останні роки з удосконаленням технології вітчизняні волоконні лазери поступово подолали межу потужності з 12 кВт до 20 кВт.Наразі на ринок випущено найвищий волоконний лазер потужністю 30 кВт, наступний крок — 50 кВт.Всі звертають увагу і змагаються в тому, чия вихідна потужність лазера вище, але ігнорують, у кого краща якість променя.
Сьогодні давайте розглянемо, що таке висока яскравість, а також переваги та значення високої яскравості.
Властивості лазерного променя
Лазерне світло, випромінюване лазером, виглядає так: спочатку сходиться в ближньому полі, а потім поширюється в дальньому полі.
в,
Радіус перетяжки променя w0 — радіус, на якому лазерний промінь сходиться до найменшої ділянки в ближньому полі;
Довжина Релея ZR – це положення, коли перетяжка балки збільшена в √2 рази;
Дальнє поле визначається як діапазон, що перевищує 4-кратну довжину Релея, а ближнє поле визначається як діапазон, що перевищує 4-кратну довжину Релея;
Кут розбіжності дальнього поля θ являє собою ступінь розбіжності лазерного променя в дальньому полі.
Характеристика якості пучка
Якість променя є основним параметром для характеристики характеристик лазерного променя, і це важливий показник лазера, який використовується для вимірювання ступеня фокусування лазерного променя в конкретній ситуації.Зазвичай використовувані методи кількісної оцінки якості променя: продукт параметрів променя (BPP) і M2фактор.
BPP (Beam Parameter Product — добуток параметрів балки): добуток параметрів балки, визначений як радіус пояса балки (w0) помножити на кут розбіжності дальнього поля (θ):
М2: відношення добутку параметрів пучка до добутку параметрів пучка основного гаусового пучка, який можна перетворити на BPP:
З наведеної вище формули ми можемо легко знайти, що: BPP не має нічого спільного з довжиною хвилі, тоді як коефіцієнт М2 пов’язаний з довжиною хвилі лазера.
Значення коефіцієнта M² нескінченно близько до 1, що означає відношення реальних даних до ідеальних даних.Коли реальні дані ближчі до ідеальних, якість променя краща.
Для волоконного лазера з довжиною хвилі 1070 нм ідеальні параметри повинні бути:
При волоконному лазері BPP або M2параметрближче до цього значення, якість променя краща і відповідний кут розбіжності менший.
Як визначити якість променя
Зазвичай ми використовуємо аналізатор променя для вимірювання якості променя лазера, дозволяємо аналізатору рухатися відносно оптичного шляху та збираємо інформацію X, Y та Z у кількох положеннях, щоб визначити розмір перетину променя, положення та кут розбіжності. і обчисліть довжину Релея та BPP або M2.
Зазвичай використовуються метод леза ножа та метод щілини.Ідеї обох в основному однакові, тобто використання леза ножа або щілини для сканування променя, вимірювання та картографування розподілу світлового поля ділянки, а потім переміщення вгору та вниз для вимірювання та картографування світлового поля на різні відстані.Нарешті, отримано тривимірний розподіл світлового поля.
▲ Метод леза ножа
▲ Щілинний метод
Перевірка якості променя часто є більш складною.Просто ми можемо наблизити оцінку відповідно до діаметра серцевини волокна та числової апертури (NA).
Промінь світла, незалежно від того, наскільки великий діапазон кутів, може передаватися нормально лише тоді, коли він входить у волокно в межах критичного діапазону кутів падіння.Значення синуса цього кута α є числовою апертурою NA волокна, тобто NA=sinα, яка відбиває світло, яке приймає волокно.здатність.Загалом можна приблизно так вважати.
Що ми зазвичай маємо на увазі під лазерами високої яскравості?
Яскравість (Br) Визначення: щільність потужності на одиницю площі та одиницю тілесного кута.Як ми вже згадували раніше, серцевина волоконного лазера
, тілесний кут дальнього поля
.
Згідно з наведеною вище формулою, неважко побачити, що так звана висока яскравість означає, що він має вищу якість променя (тобто менший BPP або M2 ) при тій самій потужності.
Як світовий лідер у виробництві лазерів високої яскравості,GW Laser Tech зосереджується на дослідженні та розробці волоконних лазерів високої яскравості 976 нм, ведучи тенденцію розвитку волоконних лазерів.
Гуанхуйський лазернеодружений-режим 10 мкмлазер обмеження вихідного волокна, M2<1,1, а волоконний лазер потужністю 50 кВт 100 мкм має щільність енергії, близьку до фізичної межі.
Звичайний одномодовий лазер M з діаметром сердечника 100 мкм потужністю 4 кВт2<1,3, багатомодовий лазер 12кВт BPP<4.
▲ Одномодульний лазер серії Guanghui YLPS потужністю 4 кВт
▲ Багатомодульний лазер серії Guanghui YLPM потужністю 20 кВт
5
Значення та переваги високої яскравості
В останні роки потужні лазери поступово стають основною силою на ринку, а волоконні лазери також рухаються до більшої потужності.Лазери потужністю 12 кВт стали стандартною конфігурацією основних виробників лазерів.Торік продажі лазерів потужністю 20 кВт Guanghui Laser значно зросли;в даний час поступово починають поставлятися лазери потужністю 40 кВт.
Більшість сучасних високопотужних волоконних лазерів складаються з кількох модулів, тобто вихід світла від кількох лазерних модулів поєднується в одне оптичне волокно для виведення.Порівняно з серцевиною вихідного волокна одного лазерного модуля, кілька модулів. Комбінований діаметр серцевини вихідного волокна більший, а якість променя відповідно нижча.
Якщо якість променя ігнорується, незалежно від потужності, це можна реалізувати за допомогою багатомодульної схеми суміщення пучка.Однак із технологічним прогресом і модернізацією промисловості обробна промисловість поступово рухатиметься до високого класу, що неминуче висуватиме все більш високі вимоги до лазерів, не лише задовольняючи збільшення потужності, але й приділяючи більше уваги покращенню яскравості. .Ті потужні лазери, які лише збільшують потужність, не звертаючи уваги на яскравість, незабаром будуть виключені з ринку.
З моменту заснування GW Laser Techзаймається дослідженнями та розробкою високояскравих лазерів і однаково збільшуватиме потужність і яскравість.Завдяки оптимізації технології одного лазерного модуля, зварювання волокон і схем об’єднання променів яскравість лазера була додатково покращена.За тих самих умов потужності, після колімації та фокусування тією ж оптичною системою, пляма в точці фокусу є меншою, а щільність енергії вища.Це безпосередньо проявляється в програмах лазерної обробки: при однаковій потужності швидкість обробки вища;при однаковій швидкості обробки необхідна потужність менша.
Візьмемо як приклад лазерне різання серії YLPM 20KW від GW Laser.Порівняно з іншими лазерами з такою ж потужністю швидкість різання є вищою, і ця перевага особливо очевидна при різанні матеріалів з високим рівнем відбиття.
Важливим напрямком розвитку лазерної індустрії є лазери високої яскравості.Поточний ринок потужних лазерів продемонстрував очевидну однорідність, і основні виробники лазерів просуваються в напрямку накладеної потужності.
GWЛазернийне тільки піклується про збільшення потужності лазера, але також приділяє більше уваги покращенню яскравості лазера.У майбутньому ми продовжимо досліджувати напрямок високої яскравості, щоб лазер мав кращу якість променя та продуктивність обробки, а також допомагав клієнтам покращувати ефективність обробки.
Час публікації: 21 грудня 2022 р