principle laseru
Laser sestává ze zdroje pumpy, média zisku s úrovní metastabilní energie a rezonátoru. Vezmeme-li jako příklad polovodičový vláknitý laser, konkrétní proces generování laseru lze podrobně rozdělit do následujících pěti kroků:
V prvním kroku je zavedeno světlo pumpy a polovodičový laser jako zdroj pumpy laseru emituje světlo pumpy s určitou šířkou pásma a vstupuje do vlákna po průchodu kombinátorem paprsků;
Ve druhém kroku je zesilovací médium napájeno a zesilovací vlákno absorbuje světlo pumpy o specifické vlnové délce, což umožňuje přechod energetické úrovně částice do metastabilního stavu;
Ve třetím kroku jsou fotony tvořeny spontánní emisí a částice metastabilního stavu spontánně přecházejí dolů, aby uvolňovaly energii, čímž vytvářely fotony v různých směrech a fázích;
Čtvrtým krokem je realizace optické amplifikace stimulovaným zářením. Fotony pohybující se podél osy se mohou pohybovat tam a zpět mezi zrcadly (rošty) (fotony neběhající podél osy rychle unikají) a fotony mohou generovat homogenní fotony, když naráží na vysokoenergetické (metastabilní) částice v médiu zisku, takže dosáhnout optického zesílení;
Pátý krok, laserový výstup, po dosažení určitých požadavků k dosažení kontinuální nebo pulzní formy laserového výstupu.
Laserová klasifikace
Existují čtyři běžné klasifikace laserů: zesílení média, výstupní výkon, provozní režim a šířka impulsu.
Podle média zisku: médium zisku laseru zahrnuje plyn, kapalinu a pevnou látku. Médium specifického zesílení určuje vlnovou délku laseru, výstupní výkon a aplikační pole. CO 2 plynový laser je reprezentativní v plynovém, ruby laserovém, polovodičovém laseru, vláknovém laseru a YAG laseru jsou reprezentativní v pevné látce.
Podle výstupního výkonu: lze jej rozdělit na malý výkon (0-100w), střední výkon (100-1kw) a vysoký výkon (nad 1 kW); ale někdy je definován jako střední výkon v rozmezí 1 00-1. 5 kw. Různý výkon laseru se přizpůsobuje různým aplikačním scénářům.
Podle pracovního režimu: lze jej rozdělit na kontinuální a pulzní laser. Laser CW může nepřetržitě vystupovat po dlouhou dobu se stabilním provozem a vysokým tepelným efektem. Pulzní laser je vydáván ve formě pulsu, který se vyznačuje vysokým špičkovým výkonem a malým tepelným efektem. Podle délky pulsního času lze pulzní laser dále rozdělit na milisekundy, mikrosekundy, nanosekundy, pikosekundy a femtosekundy. Obecně řečeno, čím kratší je doba pulsu, tím vyšší je energie jednotlivého pulsu, užší šířka impulsu a vyšší přesnost zpracování.
Podle výstupní vlnové délky: lze ji rozdělit na infračervený laser, viditelný laser, UV laser atd. Různé struktury materiálů mohou absorbovat různé rozsahy vlnových délek, například kov má vyšší blízkou infračervenou absorpci.
Vláknový laser má vynikající výhody při zpracování materiálu
Vláknový laser podporuje vývoj metod laserového zpracování v šířce a hloubce. V tradičním oboru podporuje vysoce výkonný laser pronikání laserového zařízení do řezání, svařování, značení a dalších vazeb špičkových zařízení, jako je letectví, doprava atd. V rozvíjejícím se poli rozšiřuje vláknový laser hloubku laserové zpracování a tvoří přírůstkový trh, zejména včetně přesného zpracování ve spotřební elektronice, fotovoltaice, lithiové baterii, polovodiči a dalších oborech.
Z technického hlediska je vláknový laser lepší než ostatní lasery. Technické výhody vláknového laseru pro zpracování jsou: 1) dobrá kvalita paprsku, snadné dosažení vysokého výkonu. 2) Velká plocha optického vlákna, dobré rozptylování tepla. 3) Optická cesta je zcela uzavřená, s dobrou stabilitou, dlouhou životností a menší údržbou. 4) Malý rozměr, flexibilní přenos. 5) Vlnová délka je v rozmezí 700 nm -2000nm, což je více použitelné v oblasti zpracování materiálu.
Z hlediska nákladů má vláknový laser velmi vysokou výkonovou výhodu. Vezměte CO 2 laser jako srovnání:
1) Kvůli vysoké kvalitě paprsku a vysoké rychlosti absorpce materiálu je rychlost zpracování vláknového laseru rychlejší. Jako příklad lze uvést řezání tenkých desek, přičemž řezná rychlost vláknového laseru může dosáhnout 2-3krát vyšší rychlosti než u laseru CO 2 se stejnou energií;
2) Elektrooptická konverze vláknového laseru je vyšší než 30% a spotřeba energie je nízká. Optická dráha CO 2 laseru' zcela závisí na reflektoru. Optická cesta se rychle rozpadá a ztráta energie je větší. Rychlost elektrooptického převodu je pod 10%;
3)Struktura vláknového laseru je jednoduchá a stabilní, vnější optická cesta je bezúdržbová, průměrná doba mezi poruchami je více než 100000 hodin a v podstatě neexistují žádné spotřební materiály. Struktura laserového systému CO 2 je komplexní, reflektor a rezonátor vyžadují pravidelnou údržbu, náklady na výměnu ložisek turbíny jsou drahé a náklady na údržbu jsou vysoké.
Při porovnání hlavních výkonových parametrů průmyslového laseru kilowattu na trhu ve srovnání s jinými lasery má vláknový laser výhody dobré kvality výstupního laserového paprsku, vysokou hustotu energie, vysokou elektrooptickou účinnost, snadné použití, širokou škálu obrobitelných materiálů , nízké komplexní provozní náklady atd., takže se široce používá v řezbářství / označování, řezání / vrtání atd., opláštění / svařování, povrchové úpravě, rychlém prototypování a dalších oblastech zpracování materiálů a optických komunikací, známých jako" laserové&třetí generace, mají široké možnosti využití.
Laser se nachází ve středu řetězce laserového průmyslu a Čína se stala největším a nejrychleji rostoucím laserovým trhem na světě. Laser je základní optickou součástí koncového laserového zařízení, které je umístěno ve střední poloze celého průmyslového řetězce. Současně z hlediska nákladů činí náklady na laser přibližně 30% - 50% celkových nákladů na zařízení, které je nejcennější základní součástí laserového zařízení.