У 2021 році Китай стане єдиною великою економікою світу, яка швидко оговтається від епідемії 2020 року.Додана вартість галузей, що перевищують визначений розмір, за весь рік зросте на 9,6% порівняно з попереднім роком, з них відповідно зросте додана вартість високотехнологічного виробництва та виробництва обладнання.18,2%, 12,9%.Зокрема, лазерна промисловість Китаю стрімко розвивалася в останні роки, і масштаб ланцюжка лазерної промисловості швидко зріс.У 2020 році загальний дохід від продажу лазерного обладнання (включаючи імпорт) у галузях промисловості, інформації, торгівлі, медицини та наукових досліджень становитиме 69,2 мільярда юанів, що на 5,2 відсоткових пункти більше, ніж у 2019 році.З продовженням процвітання фотоелектричної, акумуляторної, автомобільної та інших галузей промисловості загальний дохід від продажів на ринку лазерного обладнання Китаю зросте на 15,6% у порівнянні з минулим роком у 2021 році, досягнувши 80 мільярдів юанів.
▲2010-2021 Китайський ринок лазерного обладнання
У той же час, технологія лазера також швидко ітерується.По-перше, технологія насоса трансформується з рішення 915 нм із ширшою зоною контролю температури на рішення 976 нм із вищою ефективністю поглинання.В даний час на шляху технології накачування високопотужних безперервних волоконних лазерів технологія Pu накачування 976 нм стала основним технічним рішенням.Крім того, в технології 10 000-ватних лазерів завжди точилася боротьба між «одноканальним волоконним підсиленням» і «багатоканальним синтезом променя».Ринок продовжує розвиватися, і всеосяжні фактори, такі як технологія, вартість і ефективність, стали основним фактором для вибору ринку промислових волоконних лазерів.Давайте розберемо два технічні маршрути.
Напрямок маршруту лазерної технології 10 000 Вт
1. Багатоканальна схема поєднання пучків
Відповідно до різних системних структур волоконні лазери можна розділити на: волоконні лазери зі структурою прямого генератора та волоконні лазери зі структурою підсилювача потужності головного генератора (MOPA).Волоконний лазер зі структурою прямого генератора простий за структурою і містить лише лазерний генератор, а решітка вибирає та виводить вибрану певну довжину хвилі.
Для волоконного лазера з конфігурацією прямого генератора він в основному складається з пари решіток (з низьким відображенням + з високим відображенням), волокна посилення та кількох насосів.Кілька пучків світла накачки з’єднуються в волокно посилення через об’єднувач пучків, так що волокно посилення перебуває в стані інверсії розподілу кількості частинок, щоб реалізувати стимульоване посилення випромінювання світла, і, нарешті, вибрати специфічна довжина хвилі лазерного світла через решітку з низьким відбиттям для проходження через вихідне волокно.передається у вихідний заголовок.
▲ Волоконний лазер на основі прямої осциляторної структури
Відповідно до різних методів накачування, його можна розділити на: прямий насос, зворотний насос і двонаправлений насос.Напрямок введення світла накачки такий самий, як і напрямок виходу лазера, називається прямим накачуванням;напрямок введення світла накачки такий самий, як напрямок виходу лазера, протилежний прямому та зворотному накачуванням;світло насоса вводиться з прямого та зворотного напрямків одночасно.називається двонаправленим насосом.В даний час як GW, так і IPG використовують двонаправлену схему накачування, показану на малюнку вище.
В даний час волоконний лазер або модуль із основною структурою прямого генератора має потужність близько 3 кВт, а лазер більшої потужності поєднується від одного модуля до іншого, тобто вихід світла від кількох модулів поєднується через об’єднувач променів. .у волокно, а потім на вихід.Наприклад, 12кВт виходить об'єднанням чотирьох модулів по 3кВт.
▲ Потужний волоконний лазер з багатоканальною схемою синтезу променя
2. Схема підсилення одноканального волокна
Волоконний лазер зі структурою MOPA містить лазерний генератор і один або кілька каскадів волоконних підсилювачів.Довжина хвилі, вибрана решіткою в осциляторі, використовується як початкове світло, і початкове світло посилюється під дією багатокаскадного підсилювача, так що вихідна потужність може бути отримана до певного ступеня.поліпшення.
Для таких потужних лазерів підвищення потужності досягається не збільшенням кількості модулів, а переважно багатокаскадними підсилювачами.Наприклад, 12 кВт виходить за допомогою 3-ступінчастого посилення.
▲ Одноканальна схема волоконного посилення на основі конфігурації MOPA Високопотужний волоконний лазер
Переваги мультиплексування 10000-ватних лазерів
1. Структура всієї машини проста і легка в обслуговуванні
Оскільки одноканальний посилений потужний лазер має лише один модуль, внутрішнє розташування світла, електрики та води є більш складним.Його система керування є відносно складнішою, і генератор і підсилювач повинні дотримуватися певної синхронізації під час увімкнення та вимикання: під час увімкнення лазера спочатку слід увімкнути генератор, а потім підсилювач із підсилювач першого каскаду;Запускається каскадний підсилювач, який крок за кроком вимикається.Якщо синхронізація вийшла з ладу, дуже ймовірно, що це може серйозно пошкодити лазер.
Багатопроменева схема синтезу, прийнята лазером GW, лазерне керування є відносно простим, немає проблем із синхронізацією, програмним керуванням і не завдає шкоди машині.У разі несправності лазера ремонт можна виконати, просто вийнявши пошкоджений модуль і замінивши його новим.Для клієнтів це економить більше часу на обслуговування.
2. Сильна здатність проти повернення світла
На відміну від осциляторів, на обох кінцях волокна посилення підсилювача немає решітки.Зворотне світло при обробці матеріалів з високим відбиттям або зворотне світло пост-підсилювача легко повертається до попереднього підсилювача, що заважає роботі попереднього підсилювача і навіть викликає пошкодження.Тому необхідно додати додаткові заходи оптичної ізоляції.
Схема багатопроменевого синтезу лазера GW, кожен модуль має лише один генератор, і немає зворотного світла;в той же час унікальний секрет GW-лазера – технологія високого відбиття ABR: один модуль оснащений п’ятирівневим пристроєм виявлення зворотного світла та видалення; на основі п’ятирівневого антивідблиску один модуль, кожен модуль оснащений пристроєм проти повернення світла першого рівня, який може ефективно захистити внутрішні компоненти від пошкоджень, забезпечити стабільну роботу лазера та легко різати золото, срібло, матеріали з високим ступенем відбивання, такі як мідь і Алюміній підходить для різних зварювальних робіт.
3. Двонаправлене накачування покращує стабільність системи
➢Придушити лазерний шум
Для прямого та зворотного накачування світло накачки вводиться в леговане ітербієм волокно з одного кінця, і світло накачки сильніше на вхідному кінці легованого ітербієм волокна, тому збудження інверсії частинок також сильне, але через коефіцієнт поглинання, світло накачування сильний.Світло буде послаблюватися вздовж волокна так, що насиченість підсилення досягається на певній довжині волокна, а шум збільшується.Двонаправлене накачування може зробити світло накачування рівномірно розподіленим у волокні, таким чином посилення також рівномірно розподіляється у волокні, таким чином зменшуючи шум.
➢Зменшити односторонній тиск
Надмірна енергія світла накачування поєднується з волокном посилення, і початкова ділянка волокна посилення сильно поглинає світло накачування, тому температура волокна є найвищою в початковій частині, а температура плавлення волокна несе найбільший тиск.Подвійне накачування може змусити дві точки плавлення з обох боків волокна розподілити тиск, завдяки чому система працює стабільніше.
➢Підвищити поріг нестабільності режиму
Нестабільність моди пов'язана з тепловим навантаженням підсилювального волокна.Після застосування методу двосторонньої накачування розподіл температури підсилювального волокна можна зробити більш рівномірним, тепловий ефект послаблюється, а порогове значення нестабільності моди підвищується.4
.Схема накачування 976 нм має очевидні переваги
▶ Вищий коефіцієнт конверсії
Волокно, леговане ітербієм, має два сильні піки поглинання при 915 нм і 976 нм, тому смуга світла накачування, яка зазвичай вибирається для волоконного лазера, легованого ітербієм, становить 915 нм або 975 нм.Серед них пік поглинання при 975 нм вищий, що приблизно в 3 рази перевищує 915 нм, тому лазер 1070 нм з такою ж потужністю споживає лише одну третину світла накачки 915 нм.Світло насоса перетворюється з електричної енергії, що означає, що використання джерела насоса 976 нм споживає менше електроенергії та є більш ефективним та енергозберігаючим.
▶Зменшити нелінійні ефекти
У безперервному одночастотному волоконному лазері є деякі нелінійні ефекти, такі як вимушене розсіювання Бріллюена, вимушене комбінаційне розсіювання та оптичний ефект Керра, які погіршують якість променя.Завдяки вищому піку поглинання при 976 нм волокно посилення можна зробити коротшим за умови однакової ефективності поглинання, а зменшення довжини волокна допомагає уникнути придушення нелінійних ефектів.
Епілог
GW Laser (GW) базується на технології накачування 976 нм і багатоканальній схемі синтезу променя як основної лінії, і спрямований на покращення рівня потужності та якості променя 10 000-ватних лазерів;у той же час, він також приділяє увагу покращенню якості та стабільності продукції, зменшенню кількості відмов продукції та складності обробки відмов.У майбутньому ми продовжуватимемо надавати клієнтам високоякісні волоконні лазери та потужну технічну підтримку.
Час публікації: 21 березня 2022 р