ניתוח לדוגמה של יישומי ריתוך לייזר עם קוטרי ליבה שונים

גודל קוטר ליבת הלייזר ישפיע על אובדן ההעברה ועל פיזור צפיפות האנרגיה של האור. בחירה סבירה של קוטר הליבה חשובה מאוד. קוטר ליבה מוגזם יוביל לעיוות אופן ופיזור בהעברה של הלייזר, דבר המשפיע על איכות הקרן ודיוק המיקוד. קוטר ליבה קטן מדי יגרום לסימטריה של צפיפות ההספק האופטית של סיב חד-מודי להחמיר, דבר שאינו תורם להעברה של...לייזר בעל עוצמה גבוהה.

1. יתרונות ויישומים של לייזרים בקוטר ליבה קטן (<100μm)

חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה: אלומיניום, נחושת, נירוסטה, ניקל, מוליבדן וכו';

(1）חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה דורשים בחירת לייזר בעל קוטר ליבה קטן. קרן הלייזר בעלת צפיפות הספק גבוהה משמשת לחימום מהיר של החומר למצב נוזלי או אידוי, מה שמשפר את קצב ספיגת החומר בלייזר ומשיג עיבוד יעיל ומהיר. בחירת לייזר בעל קוטר ליבה גדול עלולה להוביל בקלות להשתקפות גבוהה, מה שמוביל לריתוך וירטואלי ואף לשריפת הלייזר;

חומרים רגישים לסדקים: ניקל, נחושת מצופה ניקל, אלומיניום, נירוסטה, סגסוגת טיטניום וכו'.

חומר זה דורש בדרך כלל שליטה קפדנית באזור המושפע מחום ובבריכת התכה קטנה, ולכן מתאים יותר לבחור לייזר בקוטר ליבה קטן;

עיבוד לייזר במהירות גבוהה:

(3）ריתוך חדירה עמוקה דורש עיבוד לייזר במהירות גבוהה, ויש צורך לבחור לייזר בעל צפיפות אנרגיה גבוהה כדי להבטיח שאנרגיית הקו תספיק להמסת החומר במהירות גבוהה, במיוחד עבור ריתוך חפיפה, ריתוך חדירה וכו', הדורשים עומק חדירה גבוה יותר. עדיף לבחור לייזר מתאים בקוטר ליבה קטן.

2. יתרונות ויישומים של לייזרים בעלי קוטר ליבה גדול (>100 מיקרון)

מושגים קוטר ליבה גדול ונקודה גדולה, שטח כיסוי חום גדול, שטח פעולה רחב, ורק התכה מיקרוסקופית של פני החומר, דבר המתאים מאוד ליישומים בציפוי לייזר, התכה מחדש בלייזר, חישול לייזר, הקשחת לייזר וכו'. בתחומים אלה, נקודת אור גדולה פירושה יעילות ייצור גבוהה יותר ופגמים נמוכים יותר (ריתוך מוליך תרמי כמעט ואין בו פגמים).

מבחינתהַלחָמָה, הנקודה הגדולה משמשת בעיקר עבורריתוך מרוכבים, המשמש להרכבה עם לייזר בקוטר ליבה קטן: הנקודה הגדולה גורמת לפני השטח של החומר להינמס מעט, ולהפוך ממוצק לנוזל, מה שמשפר מאוד את קצב הספיגה של החומר בלייזר, ולאחר מכן משתמשת בליבה קטנה. בתהליך זה, בשל חימום מוקדם של הנקודה הגדולה, עיבוד לאחר מכן, וגרדיאנט הטמפרטורה הגדול שניתן לבריכה המותכת, החומר אינו נוטה לפגמי סדקים הנגרמים מחימום מהיר וקירור מהיר. זה יכול להפוך את מראה הריתוך לחלק יותר ולהשיג פחות התזות בהשוואה לפתרון לייזר יחיד.