Εφαρμογές και Ταξινόμηση Λέιζερ

1. λέιζερ δίσκου

Η πρόταση σχεδιασμού λέιζερ δίσκου έλυσε αποτελεσματικά το πρόβλημα της θερμικής επίδρασης των λέιζερ στερεάς κατάστασης και πέτυχε τον τέλειο συνδυασμό υψηλής μέσης ισχύος, υψηλής μέγιστης ισχύος, υψηλής απόδοσης και υψηλής ποιότητας δέσμης λέιζερ στερεάς κατάστασης. Τα λέιζερ δίσκου έχουν γίνει μια αναντικατάστατη νέα πηγή φωτός λέιζερ για επεξεργασία στους τομείς των αυτοκινήτων, των πλοίων, των σιδηροδρόμων, της αεροπορίας, της ενέργειας και άλλων τομέων. Η τρέχουσα τεχνολογία λέιζερ δίσκου υψηλής ισχύος έχει μέγιστη ισχύ 16 κιλοβάτ και ποιότητα δέσμης 8 χιλιοστών του ακτινίου, η οποία επιτρέπει την τηλεσυγκόλληση με ρομποτικό λέιζερ και την κοπή υψηλής ταχύτητας με λέιζερ μεγάλου μεγέθους, ανοίγοντας ευρείες προοπτικές για τα λέιζερ στερεάς κατάστασης στον τομέα της...επεξεργασία λέιζερ υψηλής ισχύοςΑγορά εφαρμογών.

Πλεονεκτήματα των δισκοειδών λέιζερ:

1. Αρθρωτή δομή

Το λέιζερ δίσκου υιοθετεί μια αρθρωτή δομή και κάθε μονάδα μπορεί να αντικατασταθεί γρήγορα επί τόπου. Το σύστημα ψύξης και το σύστημα οδηγού φωτός είναι ενσωματωμένα στην πηγή λέιζερ, με συμπαγή δομή, μικρό αποτύπωμα και γρήγορη εγκατάσταση και εντοπισμό σφαλμάτων.

2. Άριστη ποιότητα δέσμης και τυποποιημένη

Όλα τα λέιζερ δίσκου TRUMPF άνω των 2kW έχουν ένα γινόμενο παραμέτρων δέσμης (BPP) τυποποιημένο στα 8mm/mrad. Το λέιζερ είναι αμετάβλητο σε αλλαγές στον τρόπο λειτουργίας και είναι συμβατό με όλα τα οπτικά συστήματα TRUMPF.

3. Δεδομένου ότι το μέγεθος κηλίδας στο λέιζερ δίσκου είναι μεγάλο, η πυκνότητα οπτικής ισχύος που υφίσταται κάθε οπτικό στοιχείο είναι μικρή.

Το όριο ζημιάς της επίστρωσης οπτικών στοιχείων είναι συνήθως περίπου 500MW/cm2 και το όριο ζημιάς του χαλαζία είναι 2-3GW/cm2. Η πυκνότητα ισχύος στην κοιλότητα συντονισμού λέιζερ δίσκου TRUMPF είναι συνήθως μικρότερη από 0,5MW/cm2 και η πυκνότητα ισχύος στην ίνα σύζευξης είναι μικρότερη από 30MW/cm2. Μια τέτοια χαμηλή πυκνότητα ισχύος δεν θα προκαλέσει ζημιά στα οπτικά εξαρτήματα και δεν θα παράγει μη γραμμικά φαινόμενα, εξασφαλίζοντας έτσι λειτουργική αξιοπιστία.

4. Υιοθετήστε σύστημα ελέγχου ανάδρασης με λέιζερ σε πραγματικό χρόνο.

Το σύστημα ελέγχου ανάδρασης σε πραγματικό χρόνο μπορεί να διατηρήσει σταθερή την ισχύ που φτάνει στο σχήμα Τ και τα αποτελέσματα επεξεργασίας έχουν εξαιρετική επαναληψιμότητα. Ο χρόνος προθέρμανσης του λέιζερ δίσκου είναι σχεδόν μηδενικός και το ρυθμιζόμενο εύρος ισχύος είναι 1%-100%. Δεδομένου ότι το λέιζερ δίσκου λύνει πλήρως το πρόβλημα του φαινομένου του θερμικού φακού, η ισχύς του λέιζερ, το μέγεθος του σημείου και η γωνία απόκλισης της δέσμης είναι σταθερά σε ολόκληρο το εύρος ισχύος και το μέτωπο κύματος της δέσμης δεν υφίσταται παραμόρφωση.

5. Η οπτική ίνα μπορεί να είναι plug-and-play ενώ το λέιζερ συνεχίζει να λειτουργεί.

Όταν μια συγκεκριμένη οπτική ίνα παρουσιάσει βλάβη, κατά την αντικατάσταση της οπτικής ίνας, χρειάζεται μόνο να κλείσετε την οπτική διαδρομή της οπτικής ίνας χωρίς να την απενεργοποιήσετε, και οι άλλες οπτικές ίνες μπορούν να συνεχίσουν να εκπέμπουν φως λέιζερ. Η αντικατάσταση οπτικών ινών είναι εύκολη στη λειτουργία, plug and play, χωρίς εργαλεία ή ρύθμιση ευθυγράμμισης. Υπάρχει μια συσκευή ανθεκτική στη σκόνη στην είσοδο του δρόμου για να αποτρέπει αυστηρά την είσοδο σκόνης στην περιοχή των οπτικών εξαρτημάτων.

6. Ασφαλές και αξιόπιστο

Κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας, ακόμη και αν η ικανότητα εκπομπής του υλικού που υποβάλλεται σε επεξεργασία είναι τόσο υψηλή που το φως λέιζερ ανακλάται πίσω στο λέιζερ, δεν θα έχει καμία επίδραση στο ίδιο το λέιζερ ή στο αποτέλεσμα της επεξεργασίας και δεν θα υπάρχουν περιορισμοί στην επεξεργασία του υλικού ή στο μήκος των ινών. Η ασφάλεια της λειτουργίας του λέιζερ έχει απονεμηθεί με το γερμανικό πιστοποιητικό ασφαλείας.

7. Η μονάδα διόδου άντλησης είναι απλούστερη και ταχύτερη

Η διάταξη διόδων που είναι τοποθετημένη στη μονάδα άντλησης είναι επίσης αρθρωτής κατασκευής. Οι μονάδες διάταξης διόδων έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και έχουν εγγύηση 3 ετών ή 20.000 ωρών. Δεν απαιτείται χρόνος διακοπής λειτουργίας, είτε πρόκειται για προγραμματισμένη αντικατάσταση είτε για άμεση αντικατάσταση λόγω ξαφνικής βλάβης. Όταν μια μονάδα παρουσιάσει βλάβη, το σύστημα ελέγχου θα σημάνει συναγερμό και θα αυξήσει αυτόματα το ρεύμα των άλλων μονάδων κατάλληλα για να διατηρήσει σταθερή την ισχύ εξόδου λέιζερ. Ο χρήστης μπορεί να συνεχίσει να εργάζεται για δέκα ή και δεκάδες ώρες. Η αντικατάσταση μονάδων διόδων άντλησης στον χώρο παραγωγής είναι πολύ απλή και δεν απαιτεί εκπαίδευση χειριστή.

2.2Λέιζερ ινών

Τα λέιζερ οπτικών ινών, όπως και άλλα λέιζερ, αποτελούνται από τρία μέρη: ένα μέσο κέρδους (ντοπαρισμένη ίνα) που μπορεί να παράγει φωτόνια, μια οπτική συντονισμένη κοιλότητα που επιτρέπει στα φωτόνια να ανατροφοδοτούνται και να ενισχύονται συντονισμένα στο μέσο κέρδους και μια πηγή άντλησης που διεγείρει τις μεταβάσεις φωτονίων.

Χαρακτηριστικά: 1. Η οπτική ίνα έχει υψηλό λόγο «επιφάνειας/όγκου», καλό αποτέλεσμα απαγωγής θερμότητας και μπορεί να λειτουργεί συνεχώς χωρίς εξαναγκασμένη ψύξη. 2. Ως μέσο κυματοδηγού, η οπτική ίνα έχει μικρή διάμετρο πυρήνα και είναι επιρρεπής σε υψηλή πυκνότητα ισχύος εντός της ίνας. Επομένως, τα λέιζερ οπτικών ινών έχουν υψηλότερη απόδοση μετατροπής, χαμηλότερο κατώφλι, υψηλότερο κέρδος και στενότερο πλάτος γραμμής και διαφέρουν από την οπτική ίνα. Η απώλεια σύζευξης είναι μικρή. 3. Επειδή οι οπτικές ίνες έχουν καλή ευελιξία, τα λέιζερ οπτικών ινών είναι μικρά και εύκαμπτα, συμπαγή στη δομή, οικονομικά αποδοτικά και εύκολα στην ενσωμάτωση σε συστήματα. 4. Η οπτική ίνα έχει επίσης αρκετές ρυθμιζόμενες παραμέτρους και επιλεκτικότητα και μπορεί να επιτύχει αρκετά μεγάλο εύρος συντονισμού, καλή διασπορά και σταθερότητα.

Ταξινόμηση λέιζερ οπτικών ινών:

1. Λέιζερ ινών με πρόσμιξη σπάνιων γαιών

2. Στοιχεία σπάνιων γαιών με πρόσμιξη σε σχετικά ώριμες ενεργές οπτικές ίνες: έρβιο, νεοδύμιο, πρασεοδύμιο, θούλιο και υττέρβιο.

3. Σύνοψη του λέιζερ σκέδασης Raman με διέγερση από ίνες: Το λέιζερ ινών είναι ουσιαστικά ένας μετατροπέας μήκους κύματος, ο οποίος μπορεί να μετατρέψει το μήκος κύματος της αντλίας σε φως συγκεκριμένου μήκους κύματος και να το εξάγει με τη μορφή λέιζερ. Από φυσικής άποψης, η αρχή της δημιουργίας ενίσχυσης φωτός είναι να παρέχει στο υλικό εργασίας φως ενός μήκους κύματος που μπορεί να απορροφήσει, έτσι ώστε το υλικό εργασίας να μπορεί να απορροφήσει αποτελεσματικά την ενέργεια και να ενεργοποιηθεί. Επομένως, ανάλογα με το υλικό πρόσμιξης, το αντίστοιχο μήκος κύματος απορρόφησης είναι επίσης διαφορετικό και οι απαιτήσεις της αντλίας για το μήκος κύματος του φωτός είναι επίσης διαφορετικές.

2.3 Ημιαγωγικό λέιζερ

Το ημιαγωγικό λέιζερ διεγείρεται με επιτυχία το 1962 και επιτυγχάνεται συνεχής έξοδος σε θερμοκρασία δωματίου το 1970. Αργότερα, μετά από βελτιώσεις, αναπτύχθηκαν λέιζερ διπλής ετεροεπαφής και δίοδοι λέιζερ με δομή λωρίδας (δίοδοι λέιζερ), οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε επικοινωνίες οπτικών ινών, οπτικούς δίσκους, εκτυπωτές λέιζερ, σαρωτές λέιζερ και δείκτες λέιζερ (δείκτες λέιζερ). Είναι σήμερα τα λέιζερ που παράγονται περισσότερο. Τα πλεονεκτήματα των διόδων λέιζερ είναι: υψηλή απόδοση, μικρό μέγεθος, ελαφρύ βάρος και χαμηλή τιμή. Συγκεκριμένα, η απόδοση του τύπου πολλαπλών κβαντικών φρεατίων είναι 20~40%, και του τύπου PN φτάνει επίσης αρκετά το 15%~25%. Εν ολίγοις, η υψηλή ενεργειακή απόδοση είναι το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό του. Επιπλέον, το συνεχές μήκος κύματος εξόδου του καλύπτει το εύρος από το υπέρυθρο έως το ορατό φως, και προϊόντα με οπτική παλμική έξοδο έως 50W (πλάτος παλμού 100ns) έχουν επίσης εμπορευματοποιηθεί. Είναι ένα παράδειγμα λέιζερ που είναι πολύ εύκολο στη χρήση ως πηγή φωτός lidar ή διέγερσης. Σύμφωνα με τη θεωρία των ενεργειακών ζωνών των στερεών, τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων σε ημιαγωγικά υλικά σχηματίζουν ενεργειακές ζώνες. Η ζώνη υψηλής ενέργειας είναι η ζώνη αγωγιμότητας, η ζώνη χαμηλής ενέργειας είναι η ζώνη σθένους, και οι δύο ζώνες χωρίζονται από την απαγορευμένη ζώνη. Όταν τα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών που δεν βρίσκονται σε ισορροπία και εισάγονται στον ημιαγωγό ανασυνδυάζονται, η απελευθερούμενη ενέργεια ακτινοβολείται με τη μορφή φωταύγειας, η οποία είναι η φωταύγεια ανασυνδυασμού των φορέων.

Πλεονεκτήματα των ημιαγωγικών λέιζερ: μικρό μέγεθος, ελαφρύ βάρος, αξιόπιστη λειτουργία, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, υψηλή απόδοση, κ.λπ.

2.4Λέιζερ YAG

Το λέιζερ YAG, ένας τύπος λέιζερ, είναι μια μήτρα λέιζερ με εξαιρετικές ολοκληρωμένες ιδιότητες (οπτικές, μηχανικές και θερμικές). Όπως και άλλα στερεά λέιζερ, τα βασικά συστατικά των λέιζερ YAG είναι το υλικό εργασίας του λέιζερ, η πηγή αντλίας και η κοιλότητα συντονισμού. Ωστόσο, λόγω των διαφορετικών τύπων ενεργοποιημένων ιόντων που προσμιγνύονται στον κρύσταλλο, των διαφορετικών πηγών αντλίας και μεθόδων άντλησης, των διαφορετικών δομών της κοιλότητας συντονισμού που χρησιμοποιούνται και άλλων λειτουργικών δομικών συσκευών που χρησιμοποιούνται, τα λέιζερ YAG μπορούν να χωριστούν σε πολλούς τύπους. Για παράδειγμα, ανάλογα με την κυματομορφή εξόδου, μπορούν να χωριστούν σε λέιζερ YAG συνεχούς κύματος, λέιζερ YAG επαναλαμβανόμενης συχνότητας και λέιζερ παλμού, κ.λπ. ανάλογα με το μήκος κύματος λειτουργίας, μπορούν να χωριστούν σε λέιζερ YAG 1,06μm, λέιζερ YAG διπλής συχνότητας, λέιζερ YAG μετατόπισης συχνότητας Raman και λέιζερ YAG με δυνατότητα ρύθμισης, κ.λπ. ανάλογα με την πρόσμιξη. Διαφορετικοί τύποι λέιζερ μπορούν να χωριστούν σε λέιζερ Nd:YAG, λέιζερ YAG προσμιγμένα με Ho, Tm, Er, κ.λπ. ανάλογα με το σχήμα του κρυστάλλου, χωρίζονται σε λέιζερ YAG σε σχήμα ράβδου και σε λέιζερ YAG σε σχήμα πλάκας. ανάλογα με τις διαφορετικές δυνάμεις εξόδου, μπορούν να χωριστούν σε υψηλή ισχύ και μικρή και μεσαία ισχύ. Λέιζερ YAG, κ.λπ.

Η μηχανή κοπής λέιζερ στερεάς κατάστασης YAG διαστέλλει, ανακλά και εστιάζει την παλμική δέσμη λέιζερ με μήκος κύματος 1064nm, στη συνέχεια ακτινοβολεί και θερμαίνει την επιφάνεια του υλικού. Η επιφανειακή θερμότητα διαχέεται στο εσωτερικό μέσω θερμικής αγωγιμότητας και το πλάτος, η ενέργεια, η μέγιστη ισχύς και η επανάληψη του παλμού λέιζερ ελέγχονται με ακρίβεια ψηφιακά. Η συχνότητα και άλλες παράμετροι μπορούν να λιώσουν, να εξατμίσουν και να εξατμίσουν άμεσα το υλικό, επιτυγχάνοντας έτσι κοπή, συγκόλληση και διάτρηση προκαθορισμένων τροχιών μέσω του συστήματος CNC.

Χαρακτηριστικά: Αυτό το μηχάνημα έχει καλή ποιότητα δέσμης, υψηλή απόδοση, χαμηλό κόστος, σταθερότητα, ασφάλεια, μεγαλύτερη ακρίβεια και υψηλή αξιοπιστία. Ενσωματώνει λειτουργίες κοπής, συγκόλλησης, διάτρησης και άλλες λειτουργίες σε μία, καθιστώντας το ιδανικό εξοπλισμό ακριβείας και αποτελεσματικής ευέλικτης επεξεργασίας. Γρήγορη ταχύτητα επεξεργασίας, υψηλή απόδοση, καλά οικονομικά οφέλη, μικρές ευθείες σχισμές, λεία επιφάνεια κοπής, μεγάλη αναλογία βάθους προς διάμετρο και ελάχιστη θερμική παραμόρφωση αναλογίας όψης προς πλάτος, και μπορεί να υποστεί επεξεργασία σε διάφορα υλικά όπως σκληρά, εύθραυστα και μαλακά. Δεν υπάρχει πρόβλημα φθοράς ή αντικατάστασης εργαλείου κατά την επεξεργασία και δεν υπάρχει μηχανική αλλαγή. Είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί αυτοματοποίηση. Μπορεί να πραγματοποιηθεί επεξεργασία υπό ειδικές συνθήκες. Η απόδοση της αντλίας είναι υψηλή, έως περίπου 20%. Καθώς αυξάνεται η απόδοση, το θερμικό φορτίο του μέσου λέιζερ μειώνεται, έτσι η δέσμη βελτιώνεται σημαντικά. Έχει μεγάλη διάρκεια ζωής, υψηλή αξιοπιστία, μικρό μέγεθος και ελαφρύ βάρος και είναι κατάλληλο για εφαρμογές σμίκρυνσης.

Εφαρμογή: Κατάλληλο για κοπή με λέιζερ, συγκόλληση και διάτρηση μεταλλικών υλικών: όπως ανθρακούχος χάλυβας, ανοξείδωτος χάλυβας, κράμα χάλυβα, αλουμίνιο και κράματα, χαλκός και κράματα, τιτάνιο και κράματα, κράματα νικελίου-μολυβδαινίου και άλλα υλικά. Χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροπορία, την αεροδιαστημική, τα όπλα, τα πλοία, την πετροχημική, την ιατρική, την οργανολογία, τη μικροηλεκτρονική, την αυτοκινητοβιομηχανία και άλλες βιομηχανίες. Δεν βελτιώνεται μόνο η ποιότητα επεξεργασίας, αλλά και η αποδοτικότητα της εργασίας. Επιπλέον, το λέιζερ YAG μπορεί επίσης να παρέχει μια ακριβή και γρήγορη ερευνητική μέθοδο για επιστημονική έρευνα.

Σε σύγκριση με άλλα λέιζερ:

1. Το λέιζερ YAG μπορεί να λειτουργήσει τόσο σε παλμική όσο και σε συνεχή λειτουργία. Η παλμική του έξοδος μπορεί να λάβει σύντομους παλμούς και εξαιρετικά σύντομους παλμούς μέσω της τεχνολογίας Q-switching και mode-locking, καθιστώντας έτσι το εύρος επεξεργασίας του μεγαλύτερο από αυτό των λέιζερ CO2.

2. Το μήκος κύματος εξόδου του είναι 1,06 μm, το οποίο είναι ακριβώς μία τάξη μεγέθους μικρότερο από το μήκος κύματος λέιζερ CO2 των 10,06 μm, επομένως έχει υψηλή απόδοση σύζευξης με μέταλλο και καλή απόδοση επεξεργασίας.

3. Το λέιζερ YAG έχει συμπαγή δομή, ελαφρύ βάρος, εύκολη και αξιόπιστη χρήση και χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης.

4. Το λέιζερ YAG μπορεί να συνδεθεί με οπτική ίνα. Με τη βοήθεια του συστήματος πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου και διαίρεσης ισχύος, μία δέσμη λέιζερ μπορεί εύκολα να μεταδοθεί σε πολλαπλούς σταθμούς εργασίας ή σε απομακρυσμένους σταθμούς εργασίας, γεγονός που διευκολύνει την ευελιξία της επεξεργασίας λέιζερ. Επομένως, κατά την επιλογή ενός λέιζερ, πρέπει να λάβετε υπόψη διάφορες παραμέτρους και τις δικές σας πραγματικές ανάγκες. Μόνο με αυτόν τον τρόπο μπορεί το λέιζερ να ασκήσει τη μέγιστη απόδοσή του. Τα παλμικά λέιζερ Nd:YAG που παρέχονται από την Xinte Optoelectronics είναι κατάλληλα για βιομηχανικές και επιστημονικές εφαρμογές. Τα αξιόπιστα και σταθερά παλμικά λέιζερ Nd:YAG παρέχουν παλμική έξοδο έως 1,5J στα 1064nm με ρυθμούς επανάληψης έως και 100Hz.