Hvad er fiberlaser?
Fiberlaser er en solid-state laser, der bruger sjældne jordarters element-doteret glasfiber som forstærkningsmediet, som har høj fotoelektrisk konverteringseffektivitet, enkel struktur og god strålekvalitet. Det er blevet mainstream-strømmen af laserteknologiudvikling og industriel anvendelse. På grund af optisk fibers lille fodaftryk kan den bruges i en bred vifte af lejligheder og har en høj forbrugshastighed i downstream-produktions- og forarbejdningsområdet. Fiberlasere har høj behandlingstilpasningsevne og kan bruges i alle applikationer. Derudover er strålekvaliteten bedre, hvilket kan maksimere effekten af omkostningsreduktion og effektivitetsforbedringer for fremstillingsvirksomheder.
Fiberlaserfunktioner
• Den tilsvarende højeffekt, lav lysstyrke LD-lyskilde i absorptionsspektret af sjældne jordarters elementer kan pumpes gennem den dobbeltbeklædte fiberstruktur for at udsende højlysstyrke single-mode laser.
• Lille og fleksibelt design, høj konverteringseffektivitet og arbejde under barske forhold med godt kølesystem.
• Producerede bjælker med god kvalitet, høj konverteringseffektivitet og lav tærskel.
• Laseroutputtet i 0.38-4um båndet kan realiseres ved at bruge forskellige sjældne jordarters elementer, bølgelængdevalget er let og kan indstilles, og tuningområdet er bredt.
• Høj grad af matchning med eksisterende optiske kommunikationssystemer og god kobling.
• Lave omkostninger med fiberoptiske enheder og optiske fibre, hvilket i høj grad kan reducere de strukturelle omkostninger.
Sammensætning og princip
Som andre typer lasere består en fiberlaser af 3 dele: et forstærkningsmedium, en pumpekilde og et resonanshulrum. Den bruger aktive fibre doteret med sjældne jordarters elementer i kernen som forstærkningsmedium. Generelt bruges en halvlederlaser som pumpekilde. Resonanshulrummet er generelt sammensat af spejle, fiberendeflader, fiberløkkespejle eller fibergitre. Den specifikke arbejdsproces er som følger: I arbejdstilstanden absorberer den aktive fiber (forstærkningsfiber) energien leveret af pumpekilden, forstærker outputlaseren efter at være blevet forstærket af resonanshulrummet bestående af den aktive fiber og fibergitteret.
Frøkilde
Også kendt som signalkilden er den genstand for strålingsforstærkning i laserforstærkningssystemet. Laseren, der giver et laveffektsignal, bruges som et "frø" for at tillade forstærkningssystemet at forstærke i henhold til tilstanden af dette "frø".
Aktiv optisk fiber
Den aktive fiber bruges som forstærkningsmedium, og dens funktion er at realisere energiomdannelsen fra pumpelys til signallys for at opnå forstærkning.
Passiv optisk fiber
Passiv optisk fiber realiserer hovedsageligt funktionen af lystransmission og deltager ikke i bølgelængdekonvertering. I fiberlasersystemer er der hovedsageligt fibergitre, passive matchende fibre i fiberisolatorer og passive multimode storkerne energitransmissionsfibre i laserenergitransmissionskomponenter. På nuværende tidspunkt kan de passive optiske fiberprodukter fra indenlandske leverandører stort set opfylde produktionsbehovene, og kun en lille mængde passiv optisk fiber, der bruges til ultrahøjeffektprodukter, skal stadig bruge importeret optisk fiber.
Fiberlaseroptik
Pumpekilde
Den kan bruges som en direkte lyskilde til industrielle halvlederlasere til at udsende laserlys og kan også bruges som en pumpelyskilde til at levere højeffekt, høj lysstyrke pumpelys til fiberlasere.
Pumpe kombinerer
Laserne fra flere pumpekilder kan kobles til den optiske fiber for at opnå højere effekt af pumpens laseroutput.
Energikombiner
Det kan overlejre energien fra flere højeffektfiberlasermoduler og er kerneenheden til at realisere multi-mode laserstrålekombinerende output.
Fiberrist
Et diffraktionsgitter dannet ved aksialt periodisk at modulere fiberkernens brydningsindeks gennem en bestemt metode. Det tilhører en passiv filterenhed og er også en nødvendig komponent i en resonator. Den bestemmer udgangsbølgelængden og båndbredden for laseren og kan styre lasertilstanden og strålekvaliteten.
Laserhoved
Det er en vigtig komponent, der kan realisere langdistance fleksibelt output af højeffektlaser på applikationsstedet og er kompatibel med bearbejdningssystemet, så laseren genereret af laseren overføres til behandlingsmaterialet for at fuldføre laserbearbejdningen anvendelse.
Isolator
Det kan effektivt beskytte laseren og effektivt forhindre returlyset i at beskadige andre optiske komponenter.
Stripper
Det kan effektivt fjerne beklædningslyset i laseren, beskytte relaterede enheder og forbedre kvaliteten af outputlaserstrålen. Den akusto-optiske modulator bruges hovedsageligt inde i resonatoren og modulerer den nødvendige laserimpuls gennem radiofrekvensdrevmodulationsteknologi. Det er en Q-switched pulsfiberlaserkernekomponenter.
Mønster Matcher
Kerneenheden, der bruges til at forbinde 2 forskellige typer optiske fibre, kan minimere forbindelsestabet af forskellige typer optiske fibre og optimere matchningen af lasertilstandsfeltet.
Typer og anvendelser
Baseret på arbejdstilstanden er der 2 mest almindeligt anvendte typer fiberlasere: kontinuerlig laser og pulserende laser. Det kan bruges til skæring, svejsning, gravering, mærkning, rengøring og andre scenarier.
Kontinuerlig laser
Den kontinuerlige laser udsender lysstråle kontinuerligt med en spidseffekt på 120KW. Det bruges til skæring, svejsning, lodning, boring. Semi-kontinuerlig laser (QCW) pulseres stadig i det væsentlige, men med en længere pulsbredde og en spidseffekt på 23KW, som bruges til skæring, lysbuesvejsning, boring, slaglodning, metalbratkøling (forbedring af metals duktilitet, reduktion af DC-modstand), især velegnet til at erstatte lampepumpede YAG-lasere til punktsvejsning, sømsvejsning og boreapplikationer. Der er et vist overlap med den kontinuerlige laser i brug.
Pulserende laser
Pulserende lasere kan opdeles i nanosekund, picosecond, femto2nd pulserende lasere. Nano2nd-laser (længere pulsbredde) har en spidseffekt på 1MW ved indridning, ætsning, boring, overfladebehandling, bratkøling, mærkning. Nano2nd laser (kortere pulsbredde til mikrofinishing) bruges til quenching, siliciumwafer og glasskæring. Pico2nd laser (pulsbredde når pico2nd niveau) har en spidseffekt større end 10MW, som bruges til sortfarvning, safir- og glasskæring, solcelle- og OLED-skæring. Femto2nd laser (pulsbredde op til femto2nd niveau) har en spidseffekt større end 29MW, som bruges til metalskæring, boring, højpræcisionsbehandling og oftalmisk kirurgi.
Omkostninger til fiberlaser
En fiber laser gravering & fremstilling maskine er prissat fra $3,500 til $28,500 baseret på de pulserende lasereffekter 20W, 30W, 50W, 60W, 70Wog 100W.
En fiberlaserskæremaskine koster fra $14,200 til $260,000 baseret på de kontinuerlige laserkræfter 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W, og op til 40000W.
En fiberlaser svejsemaskine har en prisklasse fra $5,400 til $58,000 baseret på forskellige typer inklusive bærbar (håndholdt lasersvejsepistol) svejser, automatisk (CNC-controller) svejser, robotsvejser med kontinuerlige lasereffekter 1000W, 1500W, 2000Wog 3000W.
Gennemsnitsprisen for en ny fiberlaserrensemaskine er fra $5,000 til $19,500 baseret på de pulserende lasereffekter 50W, 100W, 200W, 300W, og kontinuerlige laserkræfter 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
