Lasersovellukset ja luokittelu

1. levylaser

Levylaserikonseptin ehdotus ratkaisi tehokkaasti kiinteän olomuodon lasereiden lämpövaikutusongelman ja saavutti täydellisen yhdistelmän kiinteän olomuodon lasereiden korkeaa keskitehoa, huipputehoa, korkeaa hyötysuhdetta ja korkeaa säteen laatua. Levylasereista on tullut korvaamaton uusi laservalonlähde prosessointiin autoteollisuudessa, laivoissa, rautateillä, ilmailussa, energia-alalla ja muilla aloilla. Nykyisen suurtehoisen levylasertekniikan maksimiteho on 16 kilowattia ja säteen laatu 8 mm milliradiaania, mikä mahdollistaa robottilaserilla tehtävän etähitsauksen ja suurkuvalaserleikkauksen, mikä avaa laajat mahdollisuudet kiinteän olomuodon lasereille teollisuudessa.suuritehoinen laserkäsittelySovellusmarkkinat.

Levylasereiden edut:

1. Modulaarinen rakenne

Levylaser on modulaarinen, ja jokainen moduuli voidaan nopeasti vaihtaa paikan päällä. Jäähdytysjärjestelmä ja valonohjainjärjestelmä on integroitu laserlähteeseen, joten sillä on kompakti rakenne, pieni tilantarve ja nopea asennus ja virheenkorjaus.

2. Erinomainen säteen laatu ja standardoitu

Kaikissa yli 2 kW:n TRUMPF-levylasereissa on sädeparametritulo (BPP), joka on standardoitu arvoon 8 mm/mrad. Laser ei reagoi toimintatilan muutoksiin ja on yhteensopiva kaikkien TRUMPF-optiikan kanssa.

3. Koska kiekkolaserin täpläkoko on suuri, kunkin optisen elementin kestämä optinen tehotiheys on pieni.

Optisten elementtien pinnoitteen vaurioitumiskynnys on yleensä noin 500 MW/cm2, ja kvartsin vaurioitumiskynnys on 2–3 GW/cm2. TRUMPF-levylaserin resonanssiontelon tehotiheys on yleensä alle 0,5 MW/cm2, ja kytkentäkuidun tehotiheys on alle 30 MW/cm2. Näin alhainen tehotiheys ei vaurioita optisia komponentteja eikä aiheuta epälineaarisia vaikutuksia, mikä varmistaa käyttövarmuuden.

4. Ota käyttöön lasertehon reaaliaikainen takaisinkytkentäjärjestelmä.

Reaaliaikainen takaisinkytkentäjärjestelmä pitää T-kappaleeseen tulevan tehon vakaana, ja käsittelytuloksilla on erinomainen toistettavuus. Levylaserin esilämmitysaika on lähes nolla, ja säädettävä tehoalue on 1–100 %. Koska levylaser ratkaisee lämpölinssivaikutuksen kokonaan, laserin teho, pisteen koko ja säteen hajaantumiskulma ovat vakaat koko tehoalueella, eikä säteen aaltorintama vääristy.

5. Optinen kuitu voidaan kytkeä ja käyttää laserin ollessa käynnissä.

Kun tietty optinen kuitu vikaantuu, optista kuitua vaihdettaessa tarvitsee vain sulkea optisen kuidun optinen reitti ilman, että se sammuu, ja muut optiset kuidut voivat jatkaa laservalon tuottamista. Optisen kuidun vaihto on helppokäyttöinen, kytke ja käytä -toimintoa ilman työkaluja tai kohdistuksen säätöä. Kadun sisäänkäynnillä on pölytiivis laite, joka estää pölyn pääsyn optisten komponenttien alueelle.

6. Turvallinen ja luotettava

Vaikka käsiteltävän materiaalin emissiivisyys olisi niin korkea, että lasersäde heijastuisi takaisin laseriin, sillä ei ole vaikutusta itse laseriin tai käsittelyvaikutukseen, eikä materiaalin käsittelylle tai kuidun pituudelle ole rajoituksia. Laserin toiminnan turvallisuudelle on myönnetty saksalainen turvallisuussertifikaatti.

7. Pumppaava diodimoduuli on yksinkertaisempi ja nopeampi

Myös pumppausmoduuliin asennettu diodimatriisi on modulaarinen. Diodimatriisimoduuleilla on pitkä käyttöikä ja niille myönnetään 3 vuoden tai 20 000 tunnin takuu. Seisokkeja ei tarvita, olipa kyseessä sitten suunniteltu vaihto tai välitön vaihto äkillisen vian vuoksi. Kun moduuli vikaantuu, ohjausjärjestelmä hälyttää ja lisää automaattisesti muiden moduulien virtaa asianmukaisesti pitääkseen laserin lähtötehon vakiona. Käyttäjä voi jatkaa työskentelyä kymmenen tai jopa kymmeniä tunteja. Pumppausdiodimoduulien vaihtaminen tuotantopaikalla on erittäin yksinkertaista eikä vaadi käyttäjän koulutusta.

2.2Kuitulaser

Kuitulaserit, kuten muutkin laserit, koostuvat kolmesta osasta: vahvistusväliaineesta (seostettu kuitu), joka voi tuottaa fotoneja, optisesta resonanssiontelosta, joka mahdollistaa fotonien takaisinkytkennän ja resonanssivahvistuksen vahvistusväliaineessa, ja pumppauslähteestä, joka virittää fotonisiirtymiä.

Ominaisuudet: 1. Optisella kuidulla on korkea "pinta-ala/tilavuus" -suhde, hyvä lämmönpoistokyky ja se voi toimia jatkuvasti ilman pakotettua jäähdytystä. 2. Aaltojohtimena optisella kuidulla on pieni ytimen halkaisija ja se on altis suurelle tehotiheydelle kuidun sisällä. Siksi kuitulasereilla on korkeampi muunnostehokkuus, matalampi kynnysarvo, suurempi vahvistus ja kapeampi viivanleveys, ja ne eroavat optisesta kuidusta. Kytkentähäviö on pieni. 3. Koska optisilla kuiduilla on hyvä joustavuus, kuitulaserit ovat pieniä ja joustavia, rakenteeltaan kompakteja, kustannustehokkaita ja helppoja integroida järjestelmiin. 4. Optisella kuidulla on myös melko paljon viritettäviä parametreja ja selektiivisyyttä, ja sillä voidaan saavuttaa melko laaja viritysalue, hyvä dispersio ja stabiilius.

Kuitulaserin luokittelu:

1. Harvinaisten maametallien seostettu kuitulaser

2. Harvinaiset maametallit, joita on seostettu nykyisiin suhteellisen kypsiin aktiivisiin optisiin kuituihin: erbium, neodyymi, praseodyymi, tulium ja ytterbium.

3. Yhteenveto kuitustimuloidusta Raman-sirontalasereista: Kuitulaser on pohjimmiltaan aallonpituuden muunnin, joka voi muuntaa pumpun aallonpituuden tietyn aallonpituuden omaavaksi valoksi ja tuottaa sen laserin muodossa. Fysikaalisesta näkökulmasta valonvahvistuksen generoinnin periaatteena on syöttää työmateriaaliin valoa, jonka aallonpituus se voi absorboida, jotta työmateriaali voi tehokkaasti absorboida energiaa ja aktivoitua. Siksi myös vastaava absorptioaallonpituus vaihtelee seostusmateriaalista riippuen, ja pumpun valon aallonpituuden vaatimukset vaihtelevat.

2.3 Puolijohdelaser

Puolijohdelaser herätettiin onnistuneesti vuonna 1962, ja jatkuva teho huoneenlämmössä saavutettiin vuonna 1970. Myöhemmin, parannusten myötä, kehitettiin kaksoisheteroliitoslasereita ja raitarakenteisia laserdiodeja (laserdiodeja), joita käytetään laajalti optisissa kuituyhteyksissä, optisissa levyissä, lasertulostimissa, laserskannereissa ja laserosoittimissa (laserodioneja). Ne ovat tällä hetkellä eniten tuotettuja lasereita. Laserdiodien etuja ovat: korkea hyötysuhde, pieni koko, keveys ja alhainen hinta. Erityisesti monikvanttikuoppatyypin hyötysuhde on 20–40 %, ja PN-tyypin hyötysuhde saavuttaa useita 15–25 %. Lyhyesti sanottuna korkea energiatehokkuus on sen suurin ominaisuus. Lisäksi sen jatkuva lähtöaallonpituus kattaa alueen infrapunasta näkyvään valoon, ja tuotteita, joiden optinen pulssiteho on jopa 50 W (pulssinleveys 100 ns), on myös kaupallistettu. Se on esimerkki laserista, jota on erittäin helppo käyttää lidarina tai viritysvalonlähteenä. Kiinteiden aineiden energiavyöhyketeorian mukaan puolijohdemateriaalien elektronien energiatasot muodostavat energiavyöhykkeitä. Korkeaenergiainen on johtavuusvyöhyke, matalaenergiainen valenssivyöhyke ja nämä kaksi vyöhykettä erottaa kielletty vyöhyke. Kun puolijohteeseen tuodut epätasapainossa olevat elektroni-aukko-parit rekombinoituvat, vapautunut energia säteilee luminesenssin muodossa, joka on varauksenkuljettajien rekombinaatioluminesenssia.

Puolijohdelasereiden edut: pieni koko, keveys, luotettava toiminta, alhainen virrankulutus, korkea hyötysuhde jne.

2.4YAG-laser

YAG-laser on lasermatriisi, jolla on erinomaiset kokonaisvaltaiset ominaisuudet (optiikka, mekaniikka ja lämpö). Kuten muutkin kiinteät laserit, YAG-lasereiden peruskomponentit ovat laserin työmateriaali, pumppauslähde ja resonanssiontelo. Kiteeseen seostettavien aktivoitujen ionien eri tyyppien, pumppauslähteiden ja pumppausmenetelmien, resonanssiontelon erilaisten rakenteiden ja muiden käytettyjen toiminnallisten rakennelaitteiden vuoksi YAG-laserit voidaan jakaa moniin tyyppeihin. Esimerkiksi lähtöaallonmuodon mukaan ne voidaan jakaa jatkuvan aallon YAG-laseriin, toistuvan taajuuden YAG-laseriin ja pulssilaseriin jne.; toiminta-aallonpituuden mukaan ne voidaan jakaa 1,06 μm:n YAG-laseriin, taajuuden kaksinkertaistamiseen YAG-laseriin, Raman-taajuussiirtymään YAG-laseriin ja viritettävään YAG-laseriin jne.; seostuksen mukaan erityyppiset laserit voidaan jakaa Nd:YAG-lasereihin, Ho:lla, Tm:llä, Er:llä seostettuihin YAG-lasereihin jne.; kiteen muodon mukaan ne jaetaan sauvanmuotoisiin ja laatanmuotoisiin YAG-lasereihin; Eri lähtötehojen mukaan ne voidaan jakaa suuritehoisiin sekä pieni- ja keskitehoisiin. YAG-laser jne.

Kiinteän aineen YAG-laserleikkauskone laajentaa, heijastaa ja kohdistaa 1064 nm:n aallonpituisen pulssitetun lasersäteen, joka sitten säteilee ja lämmittää materiaalin pintaa. Pinnan lämpö diffundoituu sisäosaan lämmönjohtavuuden kautta, ja laserpulssin leveyttä, energiaa, huipputehoa ja toistumista säädetään tarkasti digitaalisesti. Taajuus ja muut parametrit voivat sulattaa, höyrystää ja haihduttaa materiaalin välittömästi, jolloin CNC-järjestelmä mahdollistaa ennalta määrättyjen reittien leikkaamisen, hitsauksen ja poraamisen.

Ominaisuudet: Tässä koneessa on hyvä säteen laatu, korkea hyötysuhde, alhaiset kustannukset, vakaus, turvallisuus, enemmän tarkkuutta ja korkea luotettavuus. Se yhdistää leikkauksen, hitsauksen, porauksen ja muut toiminnot yhteen, mikä tekee siitä ihanteellisen tarkkuuden ja tehokkaan joustavan prosessointilaitteen. Nopea prosessointinopeus, korkea hyötysuhde, hyvät taloudelliset hyödyt, pienet suorareunaiset raot, sileä leikkauspinta, suuri syvyys-halkaisija-suhde ja minimaalinen sivu-leveyssuhteen lämpömuodonmuutos, ja sitä voidaan työstää erilaisilla materiaaleilla, kuten kovilla, haurailla ja pehmeillä. Prosessoinnissa ei ole työkalujen kulumis- tai vaihto-ongelmia, eikä mekaanisia muutoksia tapahdu. Automaatio on helppo toteuttaa. Se voi toteuttaa prosessoinnin erityisolosuhteissa. Pumpun hyötysuhde on korkea, jopa noin 20 %. Hyötysuhteen kasvaessa laserväliaineen lämpökuorma pienenee, joten säde paranee huomattavasti. Sillä on pitkä käyttöikä, korkea luotettavuus, pieni koko ja kevyt paino, ja se sopii miniatyrisointisovelluksiin.

Käyttö: Soveltuu metallimateriaalien, kuten hiiliteräksen, ruostumattoman teräksen, seosteräksen, alumiinin ja seosten, kuparin ja seosten, titaanin ja seosten, nikkeli-molybdeeniseosten ja muiden materiaalien laserleikkaukseen, hitsaukseen ja poraukseen. Käytetään laajalti ilmailussa, avaruusteollisuudessa, aseissa, laivoissa, petrokemian teollisuudessa, lääketieteessä, instrumentoinnissa, mikroelektroniikassa, autoteollisuudessa ja muilla teollisuudenaloilla. Prosessoinnin laatu paranee, ja myös työtehokkuus paranee. Lisäksi YAG-laser voi tarjota tarkan ja nopean tutkimusmenetelmän tieteelliseen tutkimukseen.

Verrattuna muihin lasereihin:

1. YAG-laser voi toimia sekä pulssi- ​​että jatkuvassa tilassa. Sen pulssilähtö voi saada lyhyitä ja erittäin lyhyitä pulsseja Q-kytkentä- ja moodilukitustekniikan avulla, mikä tekee sen käsittelyalueesta laajemman kuin CO2-lasereilla.

2. Sen lähtöaallonpituus on 1,06 µm, mikä on täsmälleen yhden kertaluokan pienempi kuin CO2-laserin 10,06 µm:n aallonpituus, joten sillä on korkea kytkentätehokkuus metallin kanssa ja hyvä prosessointikyky.

3. YAG-laserilla on kompakti rakenne, kevyt paino, helppo ja luotettava käyttö sekä vähäiset huoltotarpeet.

4. YAG-laser voidaan kytkeä optiseen kuituun. Aikajakoisen ja tehojakoisen multipleksointijärjestelmän avulla yksi lasersäde voidaan helposti lähettää useille työasemille tai etätyöasemille, mikä helpottaa laserin prosessoinnin joustavuutta. Siksi laseria valittaessa on otettava huomioon useita parametreja ja omat todelliset tarpeesi. Vain tällä tavoin laser voi saavuttaa maksimaalisen hyötysuhteensa. Xinte Optoelectronicsin tarjoamat pulssitetut Nd:YAG-laserit soveltuvat teollisiin ja tieteellisiin sovelluksiin. Luotettavat ja vakaat pulssitetut Nd:YAG-laserit tarjoavat jopa 1,5 J:n pulssitehon 1064 nm:n aallonpituudella ja jopa 100 Hz:n toistotaajuudella.