Vad är fiberlaser?
Fiberlaser är en solid-state laser som använder sällsynta jordartsmetaller dopad glasfiber som förstärkningsmedium, som har hög fotoelektrisk omvandlingseffektivitet, enkel struktur och bra strålkvalitet. Det har blivit det vanliga flödet av laserteknikutveckling och industriell tillämpning. På grund av det lilla fotavtrycket av optisk fiber kan den användas i ett brett spektrum av tillfällen och har en hög användningsgrad i nedströms tillverkning och bearbetning. Fiberlasrar har hög processanpassningsförmåga och kan användas i alla applikationer. Dessutom är strålkvaliteten bättre, vilket kan maximera effekten av kostnadsreduktion och effektivitetsförbättring för tillverkningsföretag.
Fiberlaserfunktioner
• Motsvarande LD-ljuskälla med hög effekt och låg ljusstyrka i absorptionsspektrumet för sällsynta jordartsmetaller kan pumpas genom den dubbelklädda fiberstrukturen för att mata ut högljussingelmodslaser.
• Liten och flexibel design, hög konverteringseffektivitet och arbete under tuffa förhållanden med bra kylsystem.
• Producerade balkar med bra kvalitet, hög konverteringseffektivitet och låg tröskel.
• Laserutgången i 0.38-4um-bandet kan realiseras genom att använda olika sällsynta jordartsmetaller, våglängdsvalet är enkelt och justerbart, och inställningsområdet är brett.
• Hög grad av matchning med befintliga optiska kommunikationssystem och bra koppling.
• Låg kostnad med fiberoptiska enheter och optiska fibrer, vilket avsevärt kan minska strukturkostnaden.
Komposition och princip
Liksom andra typer av lasrar består en fiberlaser av 3 delar: ett förstärkningsmedium, en pumpkälla och en resonanshålighet. Den använder aktiva fibrer dopade med sällsynta jordartsmetaller i kärnan som förstärkningsmedium. I allmänhet används en halvledarlaser som pumpkälla. Resonanshålrummet är i allmänhet sammansatt av speglar, fiberändytor, fiberöglespeglar eller fibergitter. Den specifika arbetsprocessen är som följer: I arbetstillståndet absorberar den aktiva fibern (förstärkningsfibern) energin som tillhandahålls av pumpkällan, förstärker den utgående lasern efter att ha förstärkts av resonanshåligheten som består av den aktiva fibern och fibergittret.
Frökälla
Även känd som signalkällan är den föremålet för strålningsförstärkning i laserförstärkningssystemet. Lasern som ger en lågeffektsignal används som ett "frö" för att tillåta förstärkningssystemet att förstärka enligt tillståndet för detta "frö".
Aktiv optisk fiber
Den aktiva fibern används som ett förstärkningsmedium och dess funktion är att realisera energiomvandlingen från pumpljus till signalljus för att uppnå förstärkning.
Passiv optisk fiber
Passiv optisk fiber realiserar huvudsakligen funktionen av ljustransmission och deltar inte i våglängdsomvandling. I fiberlasersystem finns det huvudsakligen fibergitter, passiva matchande fibrer i fiberisolatorer och passiva multimode storkärniga energiöverföringsfibrer i laserenergiöverföringskomponenter. För närvarande kan de passiva optiska fiberprodukterna från inhemska leverantörer i princip möta produktionsbehoven, och endast en liten mängd passiv optisk fiber som används för produkter med ultrahög effekt behöver fortfarande använda importerad optisk fiber.
Fiberlaseroptik
Pumpkälla
Den kan användas som en direkt ljuskälla för industriella halvledarlasrar för att mata ut laserljus, och kan också användas som en pumpljuskälla för att ge pumpljus med hög effekt och hög ljusstyrka för fiberlasrar.
Pumpkombinator
Lasrarna från flera pumpkällor kan kopplas in i den optiska fibern för att uppnå högre pumplasereffekt.
Energy Combiner
Den kan överlagra energin från flera högeffektfiberlasermoduler och är kärnan för att realisera multi-mode laserstrålekombinerande output.
Fibergaller
Ett diffraktionsgitter bildat genom axiell periodisk modulering av brytningsindex för fiberkärnan genom en viss metod. Den tillhör en passiv filteranordning och är också en nödvändig komponent i en resonator. Den bestämmer utgående våglängd och bandbredd för lasern och kan styra laserläget och strålkvaliteten.
Laserhuvud
Det är en viktig komponent som kan realisera långdistans flexibel uteffekt av högeffektlaser på applikationsplatsen och är kompatibel med bearbetningssystemet, så att lasern som genereras av lasern överförs till bearbetningsmaterialet för att slutföra laserbearbetningen ansökan.
Isolator
Det kan effektivt skydda lasern och effektivt förhindra att returljuset skadar andra optiska komponenter.
Stripper
Det kan effektivt ta bort beklädnadsljuset i lasern, skydda relaterade enheter och förbättra kvaliteten på den utgående laserstrålen. Den akusto-optiska modulatorn används huvudsakligen inuti resonatorn och modulerar den erforderliga laserpulsen genom radiofrekvensdrivmoduleringsteknik. Det är en Q-switchad pulsfiberlaserkärnkomponenter.
Mönstermatchare
Kärnenheten som används för att ansluta två olika typer av optiska fibrer kan minimera anslutningsförlusten för olika typer av optiska fibrer och optimera matchningen av laserlägeslägesfältet.
Typer och användningsområden
Baserat på arbetsläget finns det 2 vanligast använda typer av fiberlasrar: kontinuerlig laser och pulsad laser. Den kan användas vid skärning, svetsning, gravering, märkning, rengöring och andra scenarier.
Kontinuerlig laser
Den kontinuerliga lasern avger en ljusstråle kontinuerligt, med en toppeffekt på 120KW. Det används vid skärning, svetsning, hårdlödning, borrning. Semi-kontinuerlig laser (QCW) är fortfarande pulsad i huvudsak, men med en längre pulsbredd och en toppeffekt på 23KW, som används vid skärning, bågsvetsning, borrning, hårdlödning, metallhärdning (förbättrar metallens duktilitet, minskar DC-resistansen), speciellt lämplig för att ersätta lamppumpade YAG-lasrar vid punktsvetsning, sömsvetsning och borrning. Det finns en viss överlappning med den kontinuerliga lasern som används.
Pulserande laser
Pulsade lasrar kan delas in i nanosekund, picosecond, femto2nd pulsad lasrar. Nano2nd laser (längre pulsbredd) har en toppeffekt på 1MW vid ritsning, etsning, borrning, ytbehandling, härdning, märkning. Nano2nd laser (kortare pulsbredd för mikrofinishing) används för härdning, kiselwafer och glasskärning. Pico2nd laser (pulsbredd når pico2nd nivå) har en toppeffekt som är större än 10MW, som används för svärtning, safir- och glasskärning, solcells- och OLED-skärning. Femto2nd-laser (pulsbredd upp till femto2nd-nivå) har en toppeffekt som är större än 29MW, som används för plåtskärning, borrning, högprecisionsbearbetning och oftalmisk kirurgi.
Fiberlaserkostnader
En maskin för lasergravering och tillverkning av fiber är prissatt från $3500 till $28,500 baserat på pulserande lasereffekter 20W, 30W, 50W, 60W, 70Woch 100W.
En fiberlaserskärmaskin kostar från $14,200 till $260,000 baserat på de kontinuerliga lasereffekterna av 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W, och fram till 40000W.
En fiberlasersvetsmaskin har en prisklass från $5400 till $58,000 baserade på olika typer inklusive bärbar (handhållen lasersvetspistol) svetsare, automatisk (CNC-styrenhet) svetsare, robotsvets med kontinuerlig laserkraft av 1000W, 1500W, 2000Woch 3000W.
Det genomsnittliga priset för en ny fiberlaserrengöringsmaskin är från $5000 till $19,500 baserat på pulserande lasereffekter 50W, 100W, 200W, 300W, och kontinuerliga laserkrafter 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
