יישומי לייזר וסיווג

1. דיסק לייזר

ההצעה של תפיסת העיצוב של דיסק לייזר פתרה ביעילות את בעיית האפקט התרמי של לייזרים במצב מוצק והשיגה את השילוב המושלם של הספק ממוצע גבוה, הספק שיא גבוה, יעילות גבוהה ואיכות קרן גבוהה של לייזרים במצב מוצק. לייזרים דיסקים הפכו למקור אור לייזר חדש שאין לו תחליף לעיבוד בתחומי רכב, ספינות, רכבות, תעופה, אנרגיה ועוד תחומים. טכנולוגיית לייזר דיסקים בעלת הספק גבוה הנוכחית בעלת הספק מרבי של 16 קילוואט ואיכות קרן של 8 מ"מ מיליראדיאן, המאפשרת ריתוך רובוט בלייזר מרחוק וחיתוך לייזר בפורמט גדול במהירות גבוהה, מה שפותח אפשרויות רחבות עבור לייזרים במצב מוצק ב התחום שלעיבוד לייזר בעוצמה גבוהה. שוק אפליקציות.

היתרונות של לייזר דיסק:

1. מבנה מודולרי

לייזר הדיסק מאמץ מבנה מודולרי, וכל מודול ניתן להחלפה מהירה באתר. מערכת הקירור ומערכת מנחה האור משולבות במקור הלייזר, עם מבנה קומפקטי, טביעת רגל קטנה והתקנה וניפוי מהירים.

2. איכות קרן מעולה וסטנדרטית

לכל לייזרים דיסקים של TRUMPF מעל 2kW יש מוצר פרמטר קרן (BPP) המתוקנן ב-8 מ"מ/מראד. הלייזר אינו משתנה לשינויים במצב הפעולה ותואם לכל האופטיקה של TRUMPF.

3. מכיוון שגודל הנקודה בלייזר הדיסק גדול, צפיפות ההספק האופטית שסובלת כל אלמנט אופטי היא קטנה.

סף הנזק של ציפוי אלמנט אופטי הוא בדרך כלל כ-500MW/cm2, וסף הנזק של קוורץ הוא 2-3GW/cm2. צפיפות ההספק בחלל התהודה של הלייזר בדיסק TRUMPF היא בדרך כלל פחות מ-0.5MW/cm2, וצפיפות ההספק על סיב הצימוד היא פחות מ-30MW/cm2. צפיפות הספק נמוכה כזו לא תגרום נזק לרכיבים אופטיים ולא תיצור אפקטים לא ליניאריים, ובכך תבטיח אמינות תפעולית.

4. לאמץ מערכת בקרת משוב בזמן אמת כוח לייזר.

מערכת בקרת המשוב בזמן אמת יכולה לשמור על יציבות הכוח להגיע לחלק ה-T, ולתוצאות העיבוד יש יכולת חזרה מעולה. זמן החימום המוקדם של לייזר הדיסק הוא כמעט אפסי, וטווח ההספק המתכוונן הוא 1%-100%. מכיוון שלייזר הדיסק פותר לחלוטין את בעיית אפקט העדשה התרמית, עוצמת הלייזר, גודל הנקודה וזווית סטיית הקרן יציבים בכל טווח ההספק, וחזית הגל של הקרן אינה עוברת עיוות.

5. הסיב האופטי יכול להיות Plug-and-Play בזמן שהלייזר ממשיך לפעול.

כאשר סיב אופטי מסוים נכשל, בעת החלפת הסיב האופטי, אתה רק צריך לסגור את הנתיב האופטי של הסיב האופטי מבלי להיסגר, וסיבים אופטיים אחרים יכולים להמשיך להפיק אור לייזר. החלפת סיבים אופטיים קלה לתפעול, לחבר ולהפעלה, ללא כל כלים או התאמת יישור. יש מכשיר חסין אבק בכניסה לרחוב כדי למנוע בקפדנות את כניסת האבק לאזור הרכיב האופטי.

6. בטוח ואמין

במהלך העיבוד, גם אם הפליטה של ​​החומר המעובד כה גבוהה עד שאור הלייזר מוחזר ללייזר, לא תהיה לכך השפעה על הלייזר עצמו או על אפקט העיבוד, ולא יהיו הגבלות על עיבוד החומר או אורך סיבים. בטיחות פעולת הלייזר זכתה בתעודת הבטיחות הגרמנית.

7. מודול דיודות השאיבה פשוט ומהיר יותר

מערך הדיודות המותקן על מודול השאיבה הוא גם בעל מבנה מודולרי. מודולים של מערך דיודות הם בעלי חיי שירות ארוכים והם באחריות ל-3 שנים או 20,000 שעות. אין צורך בזמן השבתה בין אם מדובר בהחלפה מתוכננת ובין אם מדובר בהחלפה מיידית עקב תקלה פתאומית. כאשר מודול נכשל, מערכת הבקרה תזעיק ותגדיל אוטומטית את הזרם של מודולים אחרים בצורה מתאימה כדי לשמור על הספק פלט הלייזר קבוע. המשתמש יכול להמשיך לעבוד עשר ואפילו עשרות שעות. החלפת מודולי דיודות שאיבה באתר הייצור היא פשוטה מאוד ואינה דורשת הכשרת מפעילים.

2.2לייזר סיבים

לייזרים סיבים, כמו לייזרים אחרים, מורכבים משלושה חלקים: מדיום הגבר (סיב מסומם) שיכול ליצור פוטונים, חלל תהודה אופטי המאפשר להזנת פוטונים ולהגביר תהודה בתווך הגבר, ומקור משאבה שמעורר מעברי פוטון.

מאפיינים: 1. לסיב אופטי יש יחס "שטח/נפח" גבוה, אפקט פיזור חום טוב, ויכול לעבוד ברציפות ללא קירור מאולץ. 2. כמדיום מוליך גל, לסיב אופטי יש קוטר ליבה קטן והוא נוטה לצפיפות הספק גבוהה בתוך הסיב. לכן, ללייזרי סיבים יש יעילות המרה גבוהה יותר, סף נמוך יותר, רווח גבוה יותר ורוחב קו צר יותר, והם שונים מסיבים אופטיים. אובדן הצימוד קטן. 3. מכיוון שלסיבים אופטיים יש גמישות טובה, לייזרים סיבים קטנים וגמישים, קומפקטיים במבנה, חסכוניים וקלים לשילוב במערכות. 4. לסיב אופטי יש גם די הרבה פרמטרים וסלקטיביות ניתנים לכוונון, והוא יכול להשיג טווח כוונון רחב למדי, פיזור ויציבות טובים.

סיווג לייזר סיבים:

1. לייזר סיב מסומם באדמה נדירה

2. יסודות אדמה נדירים המסוממים בסיבים אופטיים פעילים בוגרים יחסית כיום: ארביום, ניאודימיום, פרסאודימיום, טוליום ואיטרביום.

3. סיכום לייזר פיזור רמאן מגורה בסיבים: לייזר סיבים הוא בעצם ממיר אורך גל, שיכול להמיר את אורך גל המשאבה לאור באורך גל מסוים ולהוציא אותו בצורה של לייזר. מנקודת מבט פיזיקלית, העיקרון של יצירת הגברה אור הוא לספק לחומר העבודה אור באורך גל שהוא יכול לספוג, כך שחומר העבודה יוכל לספוג אנרגיה ביעילות ולהיות מופעל. לכן, בהתאם לחומר הסימום, גם אורך גל הקליטה המתאים שונה, והמשאבה הדרישות עבור אורך הגל של האור גם הן שונות.

2.3 לייזר מוליכים למחצה

לייזר מוליכים למחצה התרגש בהצלחה בשנת 1962 והשיג פלט רציף בטמפרטורת החדר בשנת 1970. מאוחר יותר, לאחר שיפורים, פותחו לייזרים הטרו-צומת כפולים ודיודות לייזר בעלות מבנה פס (דיודות לייזר), הנמצאות בשימוש נרחב בתקשורת סיבים אופטיים, דיסקים אופטיים, מדפסות לייזר, סורקי לייזר ומצביעי לייזר (מצביעי לייזר). הם כרגע הלייזר המיוצר ביותר. היתרונות של דיודות לייזר הם: יעילות גבוהה, גודל קטן, משקל קל ומחיר נמוך. בפרט, היעילות של סוג הבאר הקוונטית המרובה היא 20~40%, וסוג ה-PN מגיע גם לכמה 15%~25%. בקיצור, יעילות אנרגטית גבוהה היא התכונה הגדולה ביותר שלה. בנוסף, אורך הגל הפלט הרציף שלו מכסה את הטווח שבין אינפרא אדום לאור נראה, ומוצרים עם פלט פולס אופטי של עד 50W (רוחב פולס 100ns) הוסרו אף הם. זוהי דוגמה ללייזר שקל מאוד להשתמש בו כמקור אור לידר או עירור. על פי תורת פס האנרגיה של מוצקים, רמות האנרגיה של אלקטרונים בחומרים מוליכים למחצה יוצרות פסי אנרגיה. האנרגיה הגבוהה היא רצועת ההולכה, האנרגיה הנמוכה היא רצועת הערכיות, ושתי הרצועות מופרדות על ידי הרצועה האסורה. כאשר זוגות האלקטרון-חור שאינם בשיווי משקל המוכנסים למוליך למחצה מתחברים מחדש, האנרגיה המשתחררת מוקרנת בצורה של זוהר, שהיא זוהר רקומבינציה של נשאים.

היתרונות של לייזרים מוליכים למחצה: גודל קטן, קל משקל, פעולה אמינה, צריכת חשמל נמוכה, יעילות גבוהה וכו'.

2.4לייזר YAG

לייזר YAG, סוג של לייזר, הוא מטריצת לייזר בעלת תכונות מקיפות מצוינות (אופטיקה, מכניקה ותרמית). כמו לייזרים מוצקים אחרים, המרכיבים הבסיסיים של לייזר YAG הם חומר עבודה בלייזר, מקור משאבה וחלל תהודה. עם זאת, בשל סוגים שונים של יונים פעילים המסוממים בקריסטל, מקורות משאבה ושיטות שאיבה שונות, מבנים שונים של חלל התהודה בשימוש, והתקנים מבניים פונקציונליים אחרים בהם נעשה שימוש, ניתן לחלק את לייזר YAG לסוגים רבים. לדוגמה, על פי צורת הגל הפלט, ניתן לחלק אותו ללייזר YAG גל מתמשך, לייזר YAG בתדר חוזר ולייזר דופק וכו'; על פי אורך הגל ההפעלה, ניתן לחלק אותו ללייזר YAG של 1.06 מיקרומטר, לייזר YAG כפול תדר, לייזר YAG מוסט תדר רמאן ולייזר YAG מתכוונן וכו'; לפי סימום סוגים שונים של לייזרים ניתן לחלק ללייזרי Nd:YAG, לייזרים YAG מסוממים עם Ho, Tm, Er וכו'; לפי צורת הגביש, הם מחולקים ללייזרי YAG בצורת מוט ולוח; על פי כוחות פלט שונים, ניתן לחלק אותם להספק גבוה והספק קטן ובינוני. לייזר YAG וכו'.

מכונת חיתוך הלייזר המוצקה YAG מתרחבת, משקפת וממקדת את קרן הלייזר הפועמת באורך גל של 1064 ננומטר, ואז מקרינה ומחממת את פני החומר. חום פני השטח מתפזר אל הפנים באמצעות הולכה תרמית, והרוחב, האנרגיה, הספק שיא והחזרה על פעימת הלייזר נשלטים בצורה דיגיטלית במדויק. תדר ופרמטרים אחרים יכולים להמיס, לאדות ולאדות את החומר באופן מיידי, ובכך להשיג חיתוך, ריתוך וקידוח של מסלולים שנקבעו מראש באמצעות מערכת ה-CNC.

מאפיינים: למכונה זו איכות קרן טובה, יעילות גבוהה, עלות נמוכה, יציבות, בטיחות, דיוק רב יותר ואמינות גבוהה. הוא משלב פונקציות חיתוך, ריתוך, קידוח ופונקציות אחרות לאחד, מה שהופך אותו לציוד עיבוד גמיש דיוק אידיאלי ויעיל. מהירות עיבוד מהירה, יעילות גבוהה, יתרונות כלכליים טובים, חריצים קטנים בקצוות ישרים, משטח חיתוך חלק, יחס עומק לקוטר גדול ויחס גובה-רוחב מינימלי דפורמציה תרמית, וניתן לעבד אותו על חומרים שונים כגון קשיחים ושבירים , ורך. אין בעיה של בלאי או החלפה של הכלים בעיבוד, ואין שינוי מכני. קל לממש אוטומציה. זה יכול לממש עיבוד בתנאים מיוחדים. יעילות המשאבה גבוהה, עד כ-20%. ככל שהיעילות עולה, עומס החום של מדיום הלייזר יורד, כך שהקרן משתפרת מאוד. יש לו איכות חיים ארוכה, אמינות גבוהה, גודל קטן ומשקל קל, והוא מתאים ליישומי מזעור.

יישום: מתאים לחיתוך לייזר, ריתוך וקידוח של חומרי מתכת: כגון פלדת פחמן, נירוסטה, סגסוגת פלדה, אלומיניום וסגסוגות, נחושת וסגסוגות, טיטניום וסגסוגות, סגסוגות ניקל-מוליבדן וחומרים נוספים. בשימוש נרחב בתעופה, תעופה וחלל, כלי נשק, ספינות, פטרוכימיה, רפואה, מכשור, מיקרואלקטרוניקה, תעשיות רכב ותעשיות אחרות. לא רק איכות העיבוד משתפרת, אלא גם יעילות העבודה משתפרת; בנוסף, לייזר YAG יכול גם לספק שיטת מחקר מדויקת ומהירה למחקר מדעי.

בהשוואה ללייזרים אחרים:

1. לייזר YAG יכול לעבוד הן במצב דופק והן במצב רציף. פלט הפולסים שלו יכול להשיג פולסים קצרים ופולסים קצרים במיוחד באמצעות טכנולוגיית מיתוג Q ונעילת מצבים, ובכך להפוך את טווח העיבוד שלו לגדול יותר מזה של לייזרים CO2.

2. אורך הגל הפלט שלו הוא 1.06um, שזה בדיוק בסדר גודל אחד קטן מאורך גל לייזר CO2 של 10.06um, כך שיש לו יעילות צימוד גבוהה עם מתכת וביצועי עיבוד טובים.

3. לייזר YAG יש מבנה קומפקטי, קל משקל, שימוש קל ואמין ודרישות תחזוקה נמוכות.

4. לייזר YAG ניתן לשילוב עם סיב אופטי. בעזרת מערכת חלוקת זמן וחלוקת כוח, ניתן להעביר בקלות קרן לייזר אחת למספר תחנות עבודה או תחנות עבודה מרוחקות, מה שמקל על הגמישות של עיבוד הלייזר. לכן, בעת בחירת לייזר, עליך להתייחס לפרמטרים שונים ולצרכים האמיתיים שלך. רק כך יכול הלייזר להפעיל את יעילותו המרבית. לייזרים Pulsed Nd:YAG המסופקים על ידי Xinte Optoelectronics מתאימים ליישומים תעשייתיים ומדעיים. לייזרים פולסים Nd:YAG אמינים ויציבים מספקים פלט פולס של עד 1.5J ב-1064nm עם קצבי חזרות של עד 100Hz.