Laserapplikationer og klassificering

1. skivelaser

Forslaget til disklaserdesignkonceptet løste effektivt problemet med termiske effekter i faststoflasere og opnåede den perfekte kombination af høj gennemsnitseffekt, høj peakeffekt, høj effektivitet og høj strålekvalitet fra faststoflasere. Skivelasere er blevet en uerstattelig ny laserlyskilde til bearbejdning inden for biler, skibe, jernbaner, luftfart, energi og andre områder. Den nuværende højtydende skivelaserteknologi har en maksimal effekt på 16 kilowatt og en strålekvalitet på 8 mm milliradianer, hvilket muliggør robotlasersvejsning og højhastighedsskæring af storformatlasere, hvilket åbner op for brede perspektiver for faststoflasere inden for...højtydende laserbehandlingApplikationsmarked.

Fordele ved skivelasere:

1. Modulær struktur

Skivelaseren har en modulær struktur, og hvert modul kan hurtigt udskiftes på stedet. Kølesystemet og lysledersystemet er integreret med laserkilden, hvilket giver en kompakt struktur, et lille fodaftryk og hurtig installation og fejlfinding.

2. Fremragende strålekvalitet og standardiseret

Alle TRUMPF-skivelasere over 2 kW har et stråleparameterprodukt (BPP) standardiseret til 8 mm/mrad. Laseren er invariant over for ændringer i driftstilstand og er kompatibel med al TRUMPF-optik.

3. Da punktstørrelsen i skivelaseren er stor, er den optiske effekttæthed, som hvert optisk element udholder, lille.

Skadegrænsen for belægning af optiske elementer er normalt omkring 500 MW/cm2, og skadegrænsen for kvarts er 2-3 GW/cm2. Effekttætheden i TRUMPF-skivelaserens resonanshulrum er normalt mindre end 0,5 MW/cm2, og effekttætheden på koblingsfiberen er mindre end 30 MW/cm2. En sådan lav effekttæthed vil ikke forårsage skade på optiske komponenter og vil ikke producere ikke-lineære effekter, hvilket sikrer driftssikkerhed.

4. Anvend laserkraft med realtidsfeedbackkontrolsystem.

Realtids-feedbackstyringssystemet kan holde effekten, der når T-stykket, stabil, og behandlingsresultaterne har fremragende repeterbarhed. Forvarmningstiden for skivelaseren er næsten nul, og det justerbare effektområde er 1%–100%. Da skivelaseren fuldstændigt løser problemet med termisk linseeffekt, er lasereffekten, punktstørrelsen og stråledivergensvinklen stabile inden for hele effektområdet, og strålens bølgefront forvrænges ikke.

5. Den optiske fiber kan være plug-and-play, mens laseren fortsætter med at køre.

Når en bestemt optisk fiber svigter, behøver du kun at lukke den optiske bane for den optiske fiber uden at lukke ned, når du udskifter den optiske fiber, og andre optiske fibre kan fortsætte med at udsende laserlys. Udskiftning af optisk fiber er nem at betjene, plug and play, uden værktøj eller justering. Der er en støvtæt anordning ved gadenindgangen for strengt at forhindre støv i at trænge ind i området med de optiske komponenter.

6. Sikker og pålidelig

Selv hvis emissiviteten af ​​det materiale, der bearbejdes, er så høj, at laserlys reflekteres tilbage i laseren under bearbejdningen, vil det ikke have nogen effekt på selve laseren eller bearbejdningseffekten, og der vil ikke være nogen begrænsninger på materialebearbejdning eller fiberlængde. Laserens sikkerhed er blevet tildelt det tyske sikkerhedscertifikat.

7. Pumpediodemodulet er enklere og hurtigere

Diodeopsætningen monteret på pumpemodulet er også modulært konstrueret. Diodeopsætningsmodulerne har en lang levetid og er dækket af en garanti på 3 år eller 20.000 timer. Der kræves ingen nedetid, uanset om det er en planlagt udskiftning eller en øjeblikkelig udskiftning på grund af en pludselig fejl. Når et modul svigter, vil styresystemet alarmere og automatisk øge strømmen for andre moduler for at holde laserens udgangseffekt konstant. Brugeren kan fortsætte med at arbejde i ti eller endda snesevis af timer. Udskiftning af pumpediodemoduler på produktionsstedet er meget enkel og kræver ingen operatørtræning.

2.2Fiberlaser

Fiberlasere, ligesom andre lasere, er sammensat af tre dele: et forstærkningsmedium (doteret fiber), der kan generere fotoner, et optisk resonant hulrum, der tillader fotoner at blive tilbageført og resonant forstærket i forstærkningsmediet, og en pumpekilde, der exciterer fotonovergange.

Funktioner: 1. Optisk fiber har et højt "overfladeareal/volumen"-forhold, god varmeafledningseffekt og kan arbejde kontinuerligt uden tvungen afkøling. 2. Som bølgeledermedium har optisk fiber en lille kernediameter og er tilbøjelig til høj effekttæthed i fiberen. Derfor har fiberlasere højere konverteringseffektivitet, lavere tærskel, højere forstærkning og smallere linjebredde og adskiller sig fra optisk fiber. Koblingstabet er lille. 3. Fordi optiske fibre har god fleksibilitet, er fiberlasere små og fleksible, kompakte i struktur, omkostningseffektive og nemme at integrere i systemer. 4. Optisk fiber har også en hel del justerbare parametre og selektivitet og kan opnå et ret bredt indstillingsområde, god spredning og stabilitet.

Fiberlaserklassificering:

1. Fiberlaser doteret med sjældne jordarter

2. Sjældne jordarter doteret i i øjeblikket relativt modne aktive optiske fibre: erbium, neodym, praseodym, thulium og ytterbium.

3. Oversigt over fiberstimuleret Raman-spredningslaser: Fiberlaser er i bund og grund en bølgelængdekonverter, der kan konvertere pumpens bølgelængde til lys med en specifik bølgelængde og udsende det i form af en laser. Fra et fysisk synspunkt er princippet bag at generere lysforstærkning at forsyne arbejdsmaterialet med lys med en bølgelængde, som det kan absorbere, således at arbejdsmaterialet effektivt kan absorbere energi og aktiveres. Derfor er den tilsvarende absorptionsbølgelængde også forskellig afhængigt af doteringsmaterialet, og pumpens krav til lysets bølgelængde er også forskellige.

2.3 Halvlederlaser

Halvlederlasere blev succesfuldt exciteret i 1962 og opnåede kontinuerlig output ved stuetemperatur i 1970. Senere, efter forbedringer, blev dobbelt heterojunction-lasere og stribestrukturerede laserdioder (laserdioder) udviklet, som er meget anvendt i optisk fiberkommunikation, optiske diske, laserprintere, laserscannere og laserpointere (laserpointere). De er i øjeblikket de mest producerede lasere. Fordelene ved laserdioder er: høj effektivitet, lille størrelse, let vægt og lav pris. Især er effektiviteten af ​​​​multiple quantum well-typen 20~40%, og PN-typen når også flere 15%~25%. Kort sagt er høj energieffektivitet dens største egenskab. Derudover dækker dens kontinuerlige outputbølgelængde området fra infrarødt til synligt lys, og produkter med optisk pulsoutput på op til 50W (pulsbredde 100ns) er også blevet kommercialiseret. Det er et eksempel på en laser, der er meget nem at bruge som en lidar eller excitationslyskilde. Ifølge energibåndsteorien for faste stoffer danner elektronernes energiniveauer i halvledermaterialer energibånd. Højenergibåndet er ledningsbåndet, lavenergibåndet er valensbåndet, og de to bånd er adskilt af det forbudte bånd. Når de ikke-ligevægtige elektron-hul-par, der introduceres i halvlederen, rekombineres, udstråles den frigjorte energi i form af luminescens, hvilket er rekombinationsluminescensen af ​​​​bærere.

Fordele ved halvlederlasere: lille størrelse, let vægt, pålidelig drift, lavt strømforbrug, høj effektivitet osv.

2.4YAG-laser

YAG-laser, en type laser, er en lasermatrix med fremragende omfattende egenskaber (optik, mekanik og termisk). Ligesom andre solide lasere er de grundlæggende komponenter i YAG-lasere laserarbejdsmateriale, pumpekilde og resonanskavitet. På grund af forskellige typer aktiverede ioner dopet i krystallen, forskellige pumpekilder og pumpemetoder, forskellige strukturer i det anvendte resonanskavitet og andre funktionelle strukturelle enheder, kan YAG-lasere dog opdeles i mange typer. For eksempel kan den i henhold til udgangsbølgeformen opdeles i en kontinuerlig bølge-YAG-laser, YAG-laser med gentagen frekvens og pulslaser osv.; i henhold til driftsbølgelængden kan den opdeles i en 1,06 μm YAG-laser, frekvensdoblet YAG-laser, Raman-frekvensforskudt YAG-laser og justerbar YAG-laser osv.; i henhold til doping kan forskellige typer lasere opdeles i Nd:YAG-lasere, YAG-lasere dopet med Ho, Tm, Er osv.; i henhold til krystallens form er de opdelt i stavformede og pladeformede YAG-lasere; I henhold til forskellige udgangseffekter kan de opdeles i høj effekt og lille og mellem effekt. YAG-laser osv.

Solid YAG-laserskæremaskinen udvider, reflekterer og fokuserer den pulserende laserstråle med en bølgelængde på 1064 nm, udstråler og opvarmer derefter materialets overflade. Overfladevarmen diffunderer til det indre gennem termisk ledning, og bredden, energien, peakeffekten og gentagelsen af ​​laserpulsen styres præcist digitalt. Frekvens og andre parametre kan øjeblikkeligt smelte, fordampe og fordampe materialet, hvorved der opnås skæring, svejsning og boring af forudbestemte baner gennem CNC-systemet.

Funktioner: Denne maskine har god strålekvalitet, høj effektivitet, lave omkostninger, stabilitet, sikkerhed, mere præcision og høj pålidelighed. Den integrerer skæring, svejsning, boring og andre funktioner i ét, hvilket gør den til et ideelt præcisions- og effektivt fleksibelt bearbejdningsudstyr. Hurtig bearbejdningshastighed, høj effektivitet, gode økonomiske fordele, små lige kantslidser, glat skæreflade, stort dybde-til-diameter-forhold og minimal termisk deformation mellem aspekt og bredde, og kan bearbejdes på forskellige materialer såsom hårde, sprøde og bløde. Der er ingen problemer med værktøjsslid eller udskiftning under bearbejdningen, og der er ingen mekaniske ændringer. Det er nemt at realisere automatisering. Den kan udføre bearbejdning under særlige forhold. Pumpeeffektiviteten er høj, op til ca. 20%. Efterhånden som effektiviteten stiger, falder lasermediets varmebelastning, så strålen forbedres betydeligt. Den har lang levetid, høj pålidelighed, lille størrelse og let vægt og er velegnet til miniaturiseringsapplikationer.

Anvendelse: Velegnet til laserskæring, svejsning og boring af metalmaterialer: såsom kulstofstål, rustfrit stål, legeret stål, aluminium og legeringer, kobber og legeringer, titanium og legeringer, nikkel-molybdænlegeringer og andre materialer. Udbredt anvendelse inden for luftfart, rumfart, våben, skibe, petrokemisk industri, medicin, instrumentering, mikroelektronik, bilindustrien og andre industrier. Ikke kun forbedres forarbejdningskvaliteten, men også arbejdseffektiviteten; derudover kan YAG-laseren også give en præcis og hurtig forskningsmetode til videnskabelig forskning.

Sammenlignet med andre lasere:

1. YAG-laseren kan arbejde i både puls- og kontinuerlig tilstand. Dens pulsudgang kan opnå korte og ultrakorte pulser via Q-switching og mode-locking-teknologi, hvilket gør dens behandlingsområde større end CO2-lasernes.

2. Dens udgangsbølgelængde er 1,06 µm, hvilket er præcis én størrelsesorden mindre end CO2-laserbølgelængden på 10,06 µm, så den har høj koblingseffektivitet med metal og god bearbejdningsydelse.

3. YAG-laser har kompakt struktur, let vægt, nem og pålidelig brug og lave vedligeholdelseskrav.

4. YAG-lasere kan kobles til optiske fibre. Ved hjælp af tidsdelings- og effektdelingsmultiplekssystemer kan én laserstråle nemt overføres til flere arbejdsstationer eller eksterne arbejdsstationer, hvilket letter fleksibiliteten i laserbehandlingen. Derfor skal man, når man vælger en laser, overveje forskellige parametre og sine egne faktiske behov. Kun på denne måde kan laseren udøve sin maksimale effektivitet. Pulserende Nd:YAG-lasere fra Xinte Optoelectronics er velegnede til industrielle og videnskabelige anvendelser. Pålidelige og stabile pulserende Nd:YAG-lasere giver en pulsudgang på op til 1,5 J ved 1064 nm med repetitionshastigheder på op til 100 Hz.