Laser có bốn đặc điểm chính, đó là độ sáng cao, tính định hướng tốt, tính đơn sắc tốt và tính kết hợp cao.Các thuộc tính này có liên quan với nhau, làm cho tia laser phù hợp với các tình huống khác nhau.
Độ sáng cao của tia laser là một đặc điểm quan trọng khác với các nguồn sáng thông thường, đồng thời tăng công suất và độ sáng cũng là một chủ đề muôn thuở cho sự phát triển của tia laser.Độ sáng cao là gì, diễn đạt theo ngôn ngữ kỹ thuật là càng gần 1 là chỉ số M2 mô tả chất lượng chùm tia.
Trong những năm gần đây, với sự cải tiến của công nghệ, laser sợi quang trong nước đã dần vượt qua giới hạn công suất, từ 12KW đến 20KW.Hiện tại, laser sợi quang cao nhất với công suất 30KW đã được tung ra thị trường và bước tiếp theo là 50KW.Mọi người đều chú ý và cạnh tranh xem công suất phát tia laser của ai cao hơn, nhưng bỏ qua ai có chất lượng chùm tia tốt hơn.
Hôm nay chúng ta hãy xem độ sáng cao là gì, ưu điểm và ý nghĩa của độ sáng cao.
Tính chất của chùm tia laze
Ánh sáng laser phát ra từ tia laser trông như thế này, đầu tiên hội tụ ở trường gần, sau đó lan ra trường xa
Trong,
Bán kính eo chùm tia w0 là bán kính mà chùm tia laze hội tụ ở tiết diện nhỏ nhất trong trường gần;
Chiều dài Rayleigh ZR là vị trí khi eo dầm tăng √2 lần;
Trường xa được định nghĩa là phạm vi vượt quá 4 lần chiều dài Rayleigh và trường gần được định nghĩa là phạm vi trong 4 lần chiều dài Rayleigh;
Góc phân kỳ trường xa θ biểu thị mức độ phân kỳ của chùm tia laze trong trường xa.
Đặc tính của chất lượng chùm tia
Chất lượng chùm tia là tham số cốt lõi để mô tả các đặc tính của chùm tia laze và nó là một chỉ số quan trọng của tia laze, dùng để đo mức độ tập trung của chùm tia laze trong một tình huống cụ thể.Các phương pháp thường được sử dụng để định lượng chất lượng chùm tia là: tích số chùm tia (BPP) và M2hệ số.
BPP (Beam Parameter Product): sản phẩm tham số chùm tia, được định nghĩa là bán kính vòng eo của chùm tia ( w0) nhân với góc phân kỳ trường xa (θ):
m2: Tỷ lệ của tích tham số chùm với tích tham số chùm của chùm Gauss cơ bản, có thể được chuyển đổi thành BPP:
Từ công thức trên, chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy rằng: BPP không liên quan gì đến bước sóng, trong khi yếu tố M2 có liên quan đến bước sóng laser.
Giá trị của hệ số M² vô cùng gần với 1 , có nghĩa là tỷ lệ giữa dữ liệu thực và dữ liệu lý tưởng.Khi dữ liệu thực gần với dữ liệu lý tưởng hơn, chất lượng chùm tia sẽ tốt hơn.
Đối với laser sợi quang có bước sóng 1070nm, các thông số lý tưởng phải là:
Khi laser sợi quang BPP hoặc M2tham sốcàng gần giá trị này, chất lượng chùm tia càng tốt và góc phân kỳ tương ứng càng nhỏ.
Cách xác định chất lượng chùm tia
Thông thường, chúng tôi sử dụng máy phân tích chùm tia để đo chất lượng chùm tia laser, để máy phân tích di chuyển so với đường quang và thu thập thông tin X, Y và Z tại nhiều vị trí để xác định kích thước, vị trí và góc phân kỳ của chùm tia. , và tính chiều dài Rayleigh và BPP hoặc M2.
Thường được sử dụng là phương pháp cạnh dao và phương pháp rạch.Ý tưởng của cả hai về cơ bản giống nhau, đó là sử dụng cạnh dao hoặc khe để quét chùm tia, đo và lập bản đồ phân bố trường ánh sáng của một phần, sau đó di chuyển lên xuống để đo và lập bản đồ trường ánh sáng tại khoảng cách khác nhau.Cuối cùng, phân bố trường ánh sáng ba chiều thu được.
▲ Phương pháp cạnh dao
▲ Phương pháp rạch
Việc kiểm tra chất lượng dầm thường phức tạp hơn.Đơn giản, chúng ta có thể ước tính gần đúng theo đường kính lõi sợi quang và khẩu độ số (NA).
Một chùm ánh sáng, cho dù phạm vi góc lớn đến đâu, chỉ có thể được truyền bình thường khi nó đi vào sợi quang trong phạm vi góc tới tới hạn.Giá trị sin của góc α này là khẩu độ số NA của sợi quang, nghĩa là NA=sinα, phản xạ ánh sáng mà sợi quang nhận được.khả năng.Nó thường có thể được coi là khoảng đó.
Chúng ta thường có ý nghĩa gì với laser độ sáng cao?
Độ sáng (Br) Định nghĩa: Mật độ công suất trên một đơn vị diện tích và góc khối đơn vị.Như chúng tôi đã đề cập trước đây, vùng lõi của laser sợi quang
, góc rắn trường xa
.
Theo công thức trên, không khó để thấy rằng cái gọi là độ sáng cao có nghĩa là nó có chất lượng chùm tia cao hơn (nghĩa là BPP hoặc M nhỏ hơn2 ) dưới cùng một sức mạnh.
Là công ty hàng đầu thế giới về laser độ sáng cao,GW Laser Tech tập trung vào nghiên cứu và phát triển laser sợi quang có độ sáng cao 976nm, dẫn đầu xu hướng phát triển của laser sợi quang.
Quang Huy Laserđộc thân-chế độ 10μmlaser đầu ra sợi giới hạn, M2<1,1 và laser sợi quang 50kw 100μm có mật độ năng lượng gần với giới hạn vật lý.
Laser M đơn mode 4kW đường kính lõi 100μm thông thường2<1.3, BPP laser 12kW đa chế độ<4.
▲ Laser Guanghui laser mô-đun đơn 4KW dòng YLPS
▲ Laser 20KW đa mô-đun dòng Guanghui Laser YLPM
5
Ý nghĩa và lợi thế của độ sáng cao
Trong những năm gần đây, laser công suất cao đang dần trở thành lực lượng chính trên thị trường và laser sợi quang cũng đang hướng tới công suất cao hơn.Laser 12KW đã trở thành cấu hình tiêu chuẩn của các nhà sản xuất laser chính thống.Năm ngoái, doanh số bán máy laser 20KW của Guanghui Laser đã tăng đáng kể;hiện tại, tia laser 40KW đang dần bắt đầu xuất xưởng.
Hầu hết các laser sợi quang công suất cao hiện nay đều bao gồm nhiều mô-đun, nghĩa là đầu ra ánh sáng của nhiều mô-đun laser được ghép thành một sợi quang cho đầu ra.So với lõi sợi quang đầu ra của một mô-đun laser đơn lẻ, nhiều mô-đun Đường kính lõi sợi quang đầu ra kết hợp lớn hơn và chất lượng chùm tia tương ứng thấp hơn.
Nếu chất lượng chùm tia bị bỏ qua, cho dù công suất cao đến đâu, nó vẫn có thể được thực hiện thông qua sơ đồ kết hợp chùm tia đa mô-đun.Tuy nhiên, với tiến bộ công nghệ và nâng cấp công nghiệp, ngành sản xuất sẽ dần chuyển sang cao cấp, điều này chắc chắn sẽ đặt ra các yêu cầu ngày càng cao hơn đối với laser, không chỉ đáp ứng việc tăng công suất mà còn chú ý nhiều hơn đến việc cải thiện độ sáng .Những tia laser công suất cao chỉ tăng công suất mà không chú ý đến độ sáng sẽ sớm bị thị trường loại bỏ.
Kể từ khi thành lập, GW Laser Techđã cam kết nghiên cứu và phát triển laser có độ sáng cao, đồng thời sẽ tăng công suất và tăng độ sáng như nhau.Thông qua việc tối ưu hóa công nghệ mô-đun laser đơn, sơ đồ ghép nối sợi quang và kết hợp chùm tia, độ sáng của laser đã được cải thiện hơn nữa.Trong cùng điều kiện năng lượng, sau khi chuẩn trực và hội tụ bởi cùng một hệ thống quang học, điểm tại tiêu điểm nhỏ hơn và mật độ năng lượng cao hơn.Điều này được thể hiện trực tiếp trong các ứng dụng xử lý laser: dưới cùng một công suất, tốc độ xử lý nhanh hơn;trong cùng tốc độ xử lý, công suất yêu cầu nhỏ hơn.
Lấy máy cắt laser dòng YLPM 20KW của GW Laser làm ví dụ.So với các loại laser khác có cùng công suất, tốc độ cắt nhanh hơn và ưu điểm này đặc biệt rõ ràng khi cắt các vật liệu có độ phản chiếu cao.
Laser độ sáng cao là một hướng quan trọng cho sự phát triển của ngành công nghiệp laser.Thị trường laser công suất cao hiện tại đã cho thấy sự đồng nhất rõ ràng và các nhà sản xuất laser lớn đang tiến theo hướng công suất chồng chất.
GWlazekhông chỉ quan tâm đến việc tăng công suất laser mà còn chú ý nhiều hơn đến việc cải thiện độ sáng của laser.Trong tương lai, chúng tôi sẽ tiếp tục khám phá theo hướng độ sáng cao, để tia laser có chất lượng chùm tia và hiệu suất xử lý tốt hơn, đồng thời giúp khách hàng nâng cao hiệu quả xử lý.
Thời gian đăng bài: 21-Dec-2022