Què és el làser de fibra?
El làser de fibra és un làser d'estat sòlid que utilitza fibra de vidre dopada amb elements de terres rares com a medi de guany, que es caracteritza per una alta eficiència de conversió fotoelèctrica, una estructura simple i una bona qualitat del feix. S'ha convertit en el flux principal del desenvolupament de la tecnologia làser i l'aplicació industrial. A causa de la petita petjada de la fibra òptica, es pot utilitzar en una àmplia gamma d'ocasions i té una alta taxa d'ús en el camp de la fabricació i el processament posteriors. Els làsers de fibra tenen una alta adaptabilitat de processament i es poden utilitzar en qualsevol aplicació. A més, la qualitat del feix és millor, cosa que pot maximitzar l'efecte de reducció de costos i millora de l'eficiència per a les empreses de fabricació.
Característiques del làser de fibra
• La font de llum LD d'alta potència i baixa brillantor corresponent a l'espectre d'absorció dels elements de terres rares es pot bombar a través de l'estructura de fibra de doble revestiment per generar un làser monomode d'alta brillantor.
• Disseny petit i flexible, alta eficiència de conversió i funcionament en condicions dures amb un bon sistema de refrigeració.
• Va produir bigues de bona qualitat, alta eficiència de conversió i baix llindar.
• La sortida làser a la banda de 0.38-4 um es pot aconseguir mitjançant diferents elements de terres rares, la selecció de longitud d'ona és fàcil i sintonitzable, i el rang d'afinació és ampli.
• Alt grau d'adaptació amb els sistemes de comunicació òptica existents i bon acoblament.
• Baix cost amb dispositius de fibra òptica i fibres òptiques, cosa que pot reduir considerablement el cost estructural.
Composició i principi
Igual que altres tipus de làsers, un làser de fibra consta de 3 parts: un medi de guany, una font de bombament i una cavitat ressonant. Utilitza fibres actives dopades amb elements de terres rares al nucli com a medi de guany. Generalment, s'utilitza un làser semiconductor com a font de bombament. La cavitat ressonant generalment està composta per miralls, cares finals de fibra, miralls de bucle de fibra o reixetes de fibra. El procés de treball específic és el següent: En estat de treball, la fibra activa (fibra de guany) absorbeix l'energia proporcionada per la font de bombament i amplifica el làser de sortida després de ser amplificat per la cavitat ressonant composta per la fibra activa i la reixeta de fibra.
Font de llavors
També coneguda com a font de senyal, és l'objecte de l'amplificació de la radiació en el sistema d'amplificació làser. El làser que proporciona un senyal de baixa potència s'utilitza com a "llavor" per permetre que el sistema d'amplificació amplifiqui segons l'estat d'aquesta "llavor".
Fibra òptica activa
La fibra activa s'utilitza com a medi de guany i la seva funció és realitzar la conversió d'energia de la llum de bombament a la llum de senyal per aconseguir l'amplificació.
Fibra òptica passiva
La fibra òptica passiva realitza principalment la funció de transmissió de llum i no participa en la conversió de longitud d'ona. En els sistemes làser de fibra, hi ha principalment reixes de fibra, fibres de coincidència passives en aïllants de fibra i fibres de transmissió d'energia multimode passives de nucli gran en components de transmissió d'energia làser. Actualment, els productes de fibra òptica passiva dels proveïdors nacionals bàsicament poden satisfer les necessitats de producció, i només una petita quantitat de fibra òptica passiva utilitzada per a productes d'ultra alta potència encara necessita utilitzar fibra òptica importada.
Òptica de fibra làser
Font de la bomba
Es pot utilitzar com a font de llum directa per a làsers semiconductors industrials per emetre llum làser, i també es pot utilitzar com a font de llum de bombament per proporcionar llum de bombament d'alta potència i alta brillantor per a làsers de fibra.
Combinador de bombes
Els làsers de múltiples fonts de bombament es poden acoblar a la fibra òptica per aconseguir una sortida de làser de bombament més alta.
Combinador d'energia
Pot superposar l'energia de múltiples mòduls làser de fibra d'alta potència i és el dispositiu principal per aconseguir una sortida combinada de feix làser multimode.
Reixa de fibra
Una xarxa de difracció formada modulant axialment periòdicament l'índex de refracció del nucli de fibra mitjançant un mètode determinat. Pertany a un dispositiu de filtre passiu i també és un component necessari d'un ressonador. Determina la longitud d'ona de sortida i l'amplada de banda del làser i pot controlar el mode làser i la qualitat del feix.
Cap làser
És un component important que pot aconseguir una sortida flexible a llarga distància de làser d'alta potència al lloc d'aplicació i és compatible amb el sistema de mecanitzat, de manera que el làser generat pel làser es transmet al material de processament per completar l'aplicació de mecanitzat làser.
Aïllador
Pot protegir eficaçment el làser i evitar que la llum de retorn danyi altres components òptics.
stripper
Pot eliminar eficaçment la llum de revestiment del làser, protegir els dispositius relacionats i millorar la qualitat del feix làser de sortida. El modulador acustoòptic s'utilitza principalment dins del ressonador i modula el pols làser requerit mitjançant la tecnologia de modulació de radiofreqüència. És un component central de làser de fibra de pols de commutació Q.
Coincidència de patrons
El dispositiu central utilitzat per connectar 2 tipus diferents de fibres òptiques pot minimitzar la pèrdua de connexió de diferents tipus de fibres òptiques i optimitzar la coincidència del camp de mode làser.
Tipus i usos
Segons el mode de treball, hi ha 2 tipus de làsers de fibra més comuns: làser continu i làser pulsat. Es poden utilitzar en tall, soldadura, gravat, marcatge, neteja i altres escenaris.
Làser continu
El làser continu emet un feix de llum contínuament, amb una potència màxima d'120KWS'utilitza en tall, soldadura, soldadura forta i perforació. El làser semicontinu (QCW) encara és essencialment pulsat, però amb una amplada de pols més llarga i una potència màxima de 23KW, que s'utilitza en tall, soldadura per arc, perforació, soldadura forta, tremp de metalls (millora de la ductilitat del metall, reducció de la resistència de CC), especialment adequat per substituir els làsers YAG bombats per làmpada en aplicacions de soldadura per punts, soldadura per costures i perforació. Hi ha una certa superposició amb el làser continu en ús.
Làser polsat
Els làsers pulsats es poden dividir en làsers pulsats de nanosegons, picosegons i femto2n. El làser de nano2n (amplada de pols més llarga) té una potència màxima d'1 MW per a traçat, gravat, perforació, tractament de superfícies, tremp i marcatge. El làser de nano2n (amplada de pols més curta per a microacabat) s'utilitza per a tremp, tall de oblies de silici i vidre. El làser de pico2n (amplada de pols que arriba al nivell de pico2n) té una potència màxima superior a 10 MW, que s'utilitza per a l'ennegriment, el tall de safir i vidre, el tall fotovoltaic i OLED. El làser de femto2n (amplada de pols fins al nivell de femto2n) té una potència màxima superior a 29 MW, que s'utilitza per al tall de xapa metàl·lica, la perforació, el processament d'alta precisió i la cirurgia oftalmològica.
Costos del làser de fibra
Una màquina de gravat i fabricació amb làser de fibra té un preu a partir de $3,500 a $28,500 basat en les potències làser pulsades de 20W, 30W, 50W, 60W, 70Wi 100W.
Una màquina de tall per làser de fibra costa des de $14,200 a $260,000 basat en les potències làser contínues de 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W, i fins a 40000W.
Una màquina de soldadura làser de fibra té un rang de preus que va des de $5,400 a $58,000 basats en diferents tipus, incloent soldador portàtil (pistola de soldadura làser manual), soldador automàtic (controlador CNC), soldador robot amb potències làser contínues de 1000W, 1500W, 2000Wi 3000W.
El preu mitjà pagat per una nova màquina de neteja amb làser de fibra és de $5,000 a $19,500 basat en les potències làser pulsades de 50W, 100W, 200W, 300Wi potències làser contínues de 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
