Analisis Industri Laser

The pprinsip laser

Laser terdiri daripada sumber pam, medium penguatan dengan tahap tenaga metastabil, dan resonator. Dengan mengambil contoh laser gentian semikonduktor yang dipam, proses khusus penjanaan laser dapat dibahagikan kepada lima langkah berikut secara terperinci:

Pada langkah pertama, lampu pam diperkenalkan, dan laser semikonduktor, sebagai sumber pam laser, memancarkan cahaya pam dengan garis linen tertentu dan memasuki serat setelah melewati penggabung rasuk;

Pada langkah kedua, media penguatan diberi tenaga, dan serat penguatan menyerap cahaya pam dengan panjang gelombang tertentu, yang menjadikan peralihan tahap tenaga zarah ke keadaan metastabil;

Pada langkah ketiga, foton dibentuk oleh pelepasan spontan, dan zarah keadaan metastan secara spontan beralih ke bawah untuk melepaskan tenaga, menghasilkan foton dengan arah dan fasa yang berbeza;

Langkah keempat adalah mewujudkan penguatan optik dengan sinaran terangsang. Foton yang bergerak di sepanjang paksi dapat bergerak maju-mundur di antara cermin (grating) (foton tidak bergerak di sepanjang paksi dengan cepat melarikan diri), dan foton dapat menghasilkan foton homogen apabila mereka bertemu dengan zarah bertenaga tinggi (metastable) dalam medium penguatan, sehingga mencapai kesan penguat optik;

Langkah kelima, output laser, setelah mencapai keperluan tertentu untuk mencapai bentuk laser berterusan atau nadi.

Pengelasan laser

Terdapat empat klasifikasi laser yang biasa: memperoleh medium, daya output, mod operasi, dan lebar nadi.

Mengikut medium penguatan: medium penguatan laser merangkumi gas, cecair, dan pepejal. Medium penguatan khusus menentukan panjang gelombang laser, daya output, dan bidang aplikasi. CO 2 laser gas mewakili gas, laser ruby, laser semikonduktor, laser gentian, dan laser YAG mewakili pepejal.

Mengikut daya output: ia boleh dibahagikan kepada kuasa kecil (0-100w), daya sederhana (100-1kw), dan kuasa tinggi (di atas 1 kW); tetapi kadang-kadang didefinisikan sebagai kekuatan sederhana dalam julat 1 00-1. 5 kw. Kekuatan laser yang berbeza menyesuaikan diri dengan senario aplikasi yang berbeza.

Menurut mod kerja: ia boleh dibahagikan kepada laser berterusan dan laser nadi. Laser CW dapat mengeluarkan secara berterusan untuk jangka masa yang panjang, dengan operasi yang stabil dan kesan terma yang tinggi. Pulse laser adalah output dalam bentuk denyutan, yang dicirikan oleh daya puncak tinggi dan kesan terma kecil. Mengikut jangka masa nadi, laser nadi dapat dibahagikan lagi kepada milisaat, mikrodetik, nanodetik, picosecond dan femtosecond. Secara amnya, semakin pendek masa nadi, semakin tinggi tenaga nadi tunggal, semakin sempit lebar nadi, dan semakin tinggi ketepatan pemprosesan.

Mengikut panjang gelombang output: ia boleh dibahagikan kepada laser inframerah, laser yang dapat dilihat, laser UV, dan lain-lain. Struktur bahan yang berbeza dapat menyerap jarak panjang gelombang yang berbeza, misalnya, logam mempunyai penyerapan dekat-inframerah yang lebih tinggi.

Fiber laser mempunyai kelebihan yang luar biasa dalam pemprosesan bahan

Fiber laser mempromosikan pengembangan kaedah pemprosesan laser secara luas dan mendalam. Dalam bidang tradisional, laser berkuasa tinggi mendorong penembusan peralatan laser ke dalam pemotongan, pengelasan, penandaan, dan pautan lain dari peralatan kelas atas seperti aeroangkasa, pengangkutan, dan lain-lain. Dalam bidang yang muncul, laser serat memperluas kedalaman pemprosesan laser dan membentuk pasaran tambahan, terutamanya termasuk pemprosesan ketepatan dalam elektronik pengguna, fotovoltaik, bateri litium, semikonduktor, dan bidang lain.

Dari sudut teknikal, laser gentian lebih unggul daripada laser lain. Kelebihan teknikal laser serat untuk diproses adalah: 1) kualiti pancaran yang baik, mudah dicapai dengan kekuatan tinggi. 2) Kawasan permukaan serat optik yang besar, penyebaran haba yang baik. 3) Jalur optik ditutup sepenuhnya, dengan kestabilan yang baik, jangka hayat yang panjang, dan kurang penyelenggaraan. 4) Ukuran kecil, transmisi fleksibel. 5) Panjang gelombang berada dalam julat 700 nm -2000nm, yang lebih berlaku dalam bidang pemprosesan bahan.

Dari perspektif kos, laser gentian mempunyai kelebihan prestasi kos yang sangat tinggi. Ambil laser CO 2 sebagai perbandingan:

1) Kerana kualiti pancaran tinggi dan kadar penyerapan bahan yang tinggi, kelajuan pemprosesan laser serat lebih cepat. Sebagai contoh pemotongan plat nipis, kelajuan pemotongan laser serat boleh mencapai 2-3 kali daripada laser CO 2 dengan kekuatan yang sama;

2) Kadar penukaran elektro-optik laser serat melebihi 30% dan penggunaan kuasa rendah. Jalur optik CO 2 laser&# 39 bergantung sepenuhnya pada reflektor. Jalur optik merosot dengan cepat dan kehilangan tenaga lebih banyak. Kadar penukaran elektro-optik berada di bawah 10%;

3)Struktur laser gentian sederhana dan stabil, jalur optik luaran bebas penyelenggaraan, waktu rata-rata antara kegagalan lebih daripada 100000 jam, dan pada dasarnya tidak ada bahan habis pakai. Struktur sistem laser CO 2 adalah kompleks, reflektor dan resonator memerlukan penyelenggaraan berkala, kos penggantian galas turbin mahal dan kos penyelenggaraan tinggi.

Membandingkan parameter prestasi utama laser industri kilowatt di pasaran, dibandingkan dengan laser lain, laser fiber mempunyai kelebihan kualiti pancaran laser output yang baik, ketumpatan tenaga tinggi, kecekapan elektro-optik yang tinggi, mudah digunakan, pelbagai bahan Machinable , kos operasi komprehensif yang rendah, dan lain-lain, sehingga banyak digunakan dalam ukiran / penandaan, pemotongan / penggerudian, dll, pelapisan / pengelasan, rawatan permukaan, prototaip cepat, dan pemprosesan bahan lain dan bidang komunikasi optik, yang dikenali sebagai" laser generasi ketiga" ;, mempunyai prospek aplikasi yang luas.

Laser ini terletak di pusat rantaian industri laser, dan China telah menjadi pasaran laser terbesar dan paling pesat berkembang di dunia. Laser adalah komponen optik teras peralatan laser terminal, yang terletak di kedudukan tengah seluruh rantaian industri. Pada masa yang sama, dari sudut kos, kos laser menyumbang kira-kira 30% - 50% daripada jumlah kos peralatan, yang merupakan komponen teras peralatan laser yang paling berharga.