Што такое валаконны лазер?
Валакновы лазер — гэта цвёрдацельны лазер, які выкарыстоўвае ў якасці ўзмацняльнага асяроддзя шкляное валакно, легаванае рэдказямельнымі элементамі, і характарызуецца высокай эфектыўнасцю фотаэлектрычнага пераўтварэння, простай структурай і добрай якасцю прамяня. Ён стаў асноўным напрамкам распрацоўкі лазерных тэхналогій і прамысловага прымянення. Дзякуючы невялікім памерам аптычнага валакна, яно можа выкарыстоўвацца ў шырокім дыяпазоне выпадкаў і мае высокі ўзровень выкарыстання ў галіне вытворчасці і апрацоўкі. Валакновыя лазеры маюць высокую тэхналагічную адаптыўнасць і могуць выкарыстоўвацца ў любых сферах прымянення. Акрамя таго, якасць прамяня лепшая, што можа максымізаваць эфект ад зніжэння выдаткаў і павышэння эфектыўнасці вытворчых прадпрыемстваў.
Асаблівасці валаконнага лазера
• Адпаведная магутная крыніца святла LD з нізкай яркасцю ў спектры паглынання рэдказямельных элементаў можа быць прапампавана праз падвойную абалонку валаконнай структуры для атрымання высакаякаснага аднакаляровага лазера.
• Невялікія памеры і гнуткая канструкцыя, высокая эфектыўнасць пераўтварэння і праца ў складаных умовах з добрай сістэмай астуджэння.
• Вырабляюцца прамяні добрай якасці, высокай эфектыўнасці пераўтварэння і нізкага парога.
• Лазерны выхад у дыяпазоне 0.38-4 мкм можа быць рэалізаваны з выкарыстаннем розных рэдказямельных элементаў, выбар даўжыні хвалі лёгкі і наладжвальны, а дыяпазон налады шырокі.
• Высокая ступень супадзення з існуючымі аптычнымі сістэмамі сувязі і добрае злучэнне.
• Нізкі кошт з валаконна-аптычнымі прыладамі і аптычнымі валокнамі, што можа значна знізіць кошт канструкцыі.
Склад і прынцып
Як і іншыя тыпы лазераў, валаконны лазер складаецца з 3 частак: асяроддзя ўзмацнення, крыніцы накачкі і рэзананснага рэзанатара. У якасці асяроддзя ўзмацнення ў ім выкарыстоўваюцца актыўныя валокны, легаваныя рэдказямельнымі элементамі ў стрыжні. Звычайна ў якасці крыніцы накачкі выкарыстоўваецца паўправадніковы лазер. Рэзанансны рэзанатар звычайна складаецца з люстэркаў, тарцоў валакна, валаконных люстэркаў з контурам або валаконных рашотак. Канкрэтны працоўны працэс наступны: у працоўным стане актыўнае валакно (валакно ўзмацнення) паглынае энергію, якая падаецца крыніцай накачкі, і пасля ўзмацнення рэзанансным рэзанатарам, які складаецца з актыўнага валакна і валаконнай рашоткі, узмацняе выходнае лазернае выпраменьванне.
Крыніца насення
Таксама вядомы як крыніца сігналу, ён з'яўляецца аб'ектам узмацнення выпраменьвання ў сістэме лазернага ўзмацнення. Лазер, які забяспечвае сігнал нізкай магутнасці, выкарыстоўваецца ў якасці «насення», каб сістэма ўзмацнення магла ўзмацняць сігнал у адпаведнасці са станам гэтага «насення».
Актыўнае аптычнае валакно
Актыўнае валакно выкарыстоўваецца ў якасці ўзмацняльніка, і яго функцыя заключаецца ў пераўтварэнні энергіі з накачкі ў сігнальнае святло для дасягнення ўзмацнення.
Пасіўнае аптычнае валакно
Пасіўнае аптычнае валакно ў асноўным выконвае функцыю перадачы святла і не ўдзельнічае ў пераўтварэнні даўжыні хвалі. У валаконных лазерных сістэмах у асноўным выкарыстоўваюцца валаконныя рашоткі, пасіўныя ўзгадняльныя валокны ў валаконных ізалятарах і пасіўныя шматмодавыя валакна з вялікім стрыжнем для перадачы энергіі ў кампанентах лазернай перадачы энергіі. У цяперашні час прадукцыя пасіўнага аптычнага валакна айчынных пастаўшчыкоў у асноўным можа задаволіць патрэбы вытворчасці, і толькі невялікая колькасць пасіўнага аптычнага валакна, якое выкарыстоўваецца для вырабаў звышвысокай магутнасці, усё яшчэ патрабуе выкарыстання імпартнага аптычнага валакна.
Валакновая лазерная оптыка
Крыніца помпы
Яго можна выкарыстоўваць у якасці прамой крыніцы святла для прамысловых паўправадніковых лазераў для выпрацоўкі лазернага выпраменьвання, а таксама ў якасці крыніцы накачкі для забеспячэння магутнага і яркага накачкі для валаконных лазераў.
Камбінатар помпаў
Лазеры некалькіх крыніц накачкі могуць быць падключаны да аптычнага валакна для дасягнення больш магутнага выхаднога выпраменьвання лазера накачкі.
Камбінатар энергіі
Ён можа накладваць энергію некалькіх магутных валаконных лазерных модуляў і з'яўляецца асноўнай прыладай для рэалізацыі шматмодавага аб'яднання лазернага прамяня.
Валакновая рашотка
Дыфракцыйная рашотка, утвораная шляхам восевай перыядычнай мадуляцыі паказчыка праламлення стрыжня валакна з дапамогай пэўнага метаду. Яна належыць да пасіўнага фільтра, а таксама з'яўляецца неабходным кампанентам рэзанатара. Яна вызначае даўжыню хвалі выхаднога выпраменьвання і паласу прапускання лазера, а таксама можа кантраляваць рэжым лазера і якасць прамяня.
выпраменьвальнік
Гэта важны кампанент, які можа рэалізаваць гнуткі выхад магутнага лазера на вялікую адлегласць у месцы прымянення і сумяшчальны з апрацоўчай сістэмай, так што лазер, які генеруецца лазерам, перадаецца на апрацоўваны матэрыял для завяршэння лазернай апрацоўкі.
ізалятар
Гэта можа эфектыўна абараніць лазер і прадухіліць пашкоджанне іншых аптычных кампанентаў адбітым святлом.
стриппер
Ён можа эфектыўна выдаляць святло з абалонкі лазера, абараняць звязаныя з ім прылады і паляпшаць якасць выходнага лазернага прамяня. Акустааптычны мадулятар у асноўным выкарыстоўваецца ўнутры рэзанатара і мадулюе неабходны лазерны імпульс з дапамогай тэхналогіі радыёчастотнай мадуляцыі. Гэта кампаненты асновы валаконнага лазера з модуляцыяй добрасці.
Супастаўленне шаблонаў
Асноўная прылада, якая выкарыстоўваецца для злучэння 2 розных тыпаў аптычных валокнаў, можа мінімізаваць страты злучэння розных тыпаў аптычных валокнаў і аптымізаваць супадзенне поля рэжыму лазера.
Тыпы і выкарыстанне
У залежнасці ад рэжыму працы, існуе 2 найбольш распаўсюджаных тыпу валаконных лазераў: бесперапынны лазер і імпульсны лазер. Іх можна выкарыстоўваць для рэзкі, зваркі, гравіроўкі, маркіроўкі, ачысткі і іншых задач.
Бесперапынны лазер
Бесперапынны лазер выпраменьвае светлавы прамень бесперапынна з пікавай магутнасцю 120KWЁн выкарыстоўваецца для рэзкі, зваркі, пайкі, свідравання. Паўбесперапынны лазер (QCW) па сутнасці з'яўляецца імпульсным, але з большай шырынёй імпульсу і пікавай магутнасцю 23KW, які выкарыстоўваецца ў рэзцы, дугавой зварцы, свідраванні, пайцы, загартоўцы металу (паляпшэнне пластычнасці металу, зніжэнне супраціўлення пастаяннаму току), асабліва падыходзіць для замены лямпавых YAG-лазераў пры кропкавай зварцы, швовай зварцы і свідраванні. Існуе пэўнае перакрыццё з выкарыстоўваным лазерам бесперапыннага дзеяння.
Імпульсны лазер
Імпульсныя лазеры можна падзяліць на нанасекундныя, пікасекундныя і фемто2нд імпульсныя лазеры. Nano2nd лазер (з большай шырынёй імпульсу) мае пікавую магутнасць 1 МВт пры нанясенні надрэзу, травленні, свідраванні, апрацоўцы паверхняў, загартоўцы і маркіроўцы. Nano2nd лазер (з меншай шырынёй імпульсу для мікрафінішнай апрацоўкі) выкарыстоўваецца для загартоўкі, рэзкі крэмніевых пласцін і шкла. Pico2nd лазер (шырыня імпульсу дасягае ўзроўню pico2nd) мае пікавую магутнасць больш за 10 МВт і выкарыстоўваецца для чарнення, рэзкі сапфіра і шкла, фотаэлектрычнай рэзкі і рэзкі OLED. Femto2nd лазер (шырыня імпульсу да ўзроўню femto2nd) мае пікавую магутнасць больш за 29 МВт і выкарыстоўваецца для рэзкі ліставога металу, свідравання, высокадакладнай апрацоўкі і афтальмалагічнай хірургіі.
Кошт валаконнага лазера
Кошт гравіровачнага і вырабляльнага станка з валаконным лазерам пачынаецца ад $3,500 да $28,500 на аснове магутнасці імпульснага лазера 20W, 30W, 50W, 60W, 70W, і 100W.
Кошт валаконнага лазернага рэзання ад $14,200 да $260,000 на аснове бесперапыннай лазернай магутнасці 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000Wі да 40000W.
Кошт валаконна-лазернага зварачнага апарата вар'іруецца ад $5,400 да $58,000 розных тыпаў, у тым ліку партатыўных (ручных лазерных зварачных гармат) зварачных апаратаў, аўтаматычных (з ЧПУ) зварачных апаратаў, робатазварачных апаратаў з бесперапыннай лазернай магутнасцю 1000W, 1500W, 2000W, і 3000W.
Ачышчальнік валаконнага лазера
Сярэдні кошт новай машыны для ачысткі валаконным лазерам складае ад $5,000 да $19,500 на аснове магутнасці імпульснага лазера 50W, 100W, 200W, 300W, і бесперапынная лазерная магутнасць 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
