Laser sợi quang là gì?
Laser sợi quang là laser thể rắn sử dụng sợi thủy tinh pha tạp nguyên tố đất hiếm làm môi trường khuếch đại, có hiệu suất chuyển đổi quang điện cao, cấu trúc đơn giản và chất lượng chùm tia tốt. Nó đã trở thành dòng chính của sự phát triển công nghệ laser và ứng dụng công nghiệp. Do diện tích nhỏ của sợi quang, nó có thể được sử dụng trong nhiều trường hợp khác nhau và có tỷ lệ sử dụng cao trong lĩnh vực sản xuất và chế biến hạ nguồn. Laser sợi quang có khả năng thích ứng xử lý cao và có thể được sử dụng trong bất kỳ ứng dụng nào. Ngoài ra, chất lượng chùm tia tốt hơn, có thể tối đa hóa hiệu quả giảm chi phí và cải thiện hiệu quả cho các doanh nghiệp sản xuất.
Tính năng của Laser sợi quang
• Nguồn sáng LD công suất cao, độ sáng thấp tương ứng trong quang phổ hấp thụ của các nguyên tố đất hiếm có thể được bơm qua cấu trúc sợi quang hai lớp để tạo ra tia laser đơn chế độ có độ sáng cao.
• Thiết kế nhỏ gọn, linh hoạt, hiệu suất chuyển đổi cao, hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt với hệ thống làm mát tốt.
• Sản xuất ra các chùm tia có chất lượng tốt, hiệu suất chuyển đổi cao và ngưỡng thấp.
• Có thể tạo ra công suất laser trong băng tần 0.38-4um bằng cách sử dụng các nguyên tố đất hiếm khác nhau, lựa chọn bước sóng dễ dàng và có thể điều chỉnh được, phạm vi điều chỉnh rộng.
• Mức độ phù hợp cao với các hệ thống truyền thông quang hiện có và khả năng ghép nối tốt.
• Chi phí thấp với các thiết bị cáp quang và sợi quang, có thể giảm đáng kể chi phí kết cấu.
Thành phần & Nguyên lý
Giống như các loại laser khác, laser sợi quang bao gồm 3 phần: môi trường khuếch đại, nguồn bơm và khoang cộng hưởng. Nó sử dụng sợi hoạt động được pha tạp các nguyên tố đất hiếm trong lõi làm môi trường khuếch đại. Nói chung, laser bán dẫn được sử dụng làm nguồn bơm. Khoang cộng hưởng thường bao gồm các gương, mặt đầu sợi, gương vòng sợi hoặc mạng sợi. Quy trình làm việc cụ thể như sau: Ở trạng thái làm việc, sợi hoạt động (sợi khuếch đại) hấp thụ năng lượng do nguồn bơm cung cấp, khuếch đại laser đầu ra sau khi được khuếch đại bởi khoang cộng hưởng bao gồm sợi hoạt động và mạng sợi.
Nguồn hạt giống
Còn được gọi là nguồn tín hiệu, là đối tượng khuếch đại bức xạ trong hệ thống khuếch đại laser. Laser cung cấp tín hiệu công suất thấp được sử dụng làm "hạt giống" để cho phép hệ thống khuếch đại khuếch đại theo trạng thái của "hạt giống" này.
Sợi quang hoạt động
Sợi quang hoạt động được sử dụng như một môi trường khuếch đại, chức năng của nó là thực hiện chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng bơm sang ánh sáng tín hiệu để đạt được sự khuếch đại.
Sợi quang thụ động
Sợi quang thụ động chủ yếu thực hiện chức năng truyền ánh sáng và không tham gia vào quá trình chuyển đổi bước sóng. Trong hệ thống laser sợi quang, chủ yếu có lưới sợi quang, sợi quang kết hợp thụ động trong bộ cách ly sợi quang và sợi quang truyền năng lượng lõi lớn đa chế độ thụ động trong các thành phần truyền năng lượng laser. Hiện tại, các sản phẩm sợi quang thụ động của các nhà cung cấp trong nước về cơ bản có thể đáp ứng được nhu cầu sản xuất, chỉ một lượng nhỏ sợi quang thụ động dùng cho các sản phẩm công suất cực cao vẫn cần sử dụng sợi quang nhập khẩu.
Quang học Laser sợi quang
Nguồn bơm
Nó có thể được sử dụng làm nguồn sáng trực tiếp cho laser bán dẫn công nghiệp để phát ra ánh sáng laser và cũng có thể được sử dụng làm nguồn sáng bơm để cung cấp ánh sáng bơm công suất cao, độ sáng cao cho laser sợi quang.
Máy bơm kết hợp
Các tia laser từ nhiều nguồn bơm có thể được ghép vào sợi quang để đạt được công suất đầu ra của tia laser bơm cao hơn.
Bộ kết hợp năng lượng
Nó có thể chồng năng lượng của nhiều mô-đun laser sợi quang công suất cao và là thiết bị cốt lõi để thực hiện kết hợp chùm tia laser đa chế độ.
Lưới sợi
Một mạng nhiễu xạ được hình thành bằng cách điều chế chiết suất của lõi sợi theo chu kỳ trục thông qua một phương pháp nhất định. Nó thuộc về một thiết bị lọc thụ động và cũng là một thành phần cần thiết của bộ cộng hưởng. Nó xác định bước sóng và băng thông đầu ra của laser, và có thể kiểm soát chế độ laser và chất lượng chùm tia.
Laser Head
Đây là thành phần quan trọng có thể hiện thực hóa đầu ra linh hoạt từ xa của tia laser công suất cao tại nơi ứng dụng và tương thích với hệ thống gia công, để tia laser do tia laser tạo ra được truyền đến vật liệu gia công để hoàn thành ứng dụng gia công bằng laser.
Bộ cách ly
Nó có thể bảo vệ tia laser một cách hiệu quả và ngăn chặn hiệu quả ánh sáng phản xạ làm hỏng các thành phần quang học khác.
người rọc sống
Nó có thể loại bỏ hiệu quả ánh sáng phủ trong laser, bảo vệ các thiết bị liên quan và cải thiện chất lượng chùm tia laser đầu ra. Bộ điều biến quang âm chủ yếu được sử dụng bên trong bộ cộng hưởng và điều chế xung laser cần thiết thông qua công nghệ điều chế truyền động tần số vô tuyến. Đây là thành phần lõi laser sợi quang xung Q-switched.
Bộ so khớp mẫu
Thiết bị lõi dùng để kết nối 2 loại sợi quang khác nhau có thể giảm thiểu tình trạng mất kết nối của các loại sợi quang khác nhau và tối ưu hóa việc khớp trường chế độ laser.
Các loại và cách sử dụng
Dựa trên chế độ làm việc, có 2 loại laser sợi quang được sử dụng phổ biến nhất: laser liên tục và laser xung. Nó có thể được sử dụng trong cắt, hàn, khắc, đánh dấu, làm sạch và các tình huống khác.
Laser liên tục
Tia laser liên tục phát ra chùm sáng liên tục, với công suất cực đại là 120KW. Nó được sử dụng trong cắt, hàn, hàn đồng thau, khoan. Laser bán liên tục (QCW) về cơ bản vẫn là xung, nhưng với độ rộng xung dài hơn và công suất cực đại là 23KW, được sử dụng trong cắt, hàn hồ quang, khoan, hàn đồng thau, tôi kim loại (cải thiện độ dẻo của kim loại, giảm điện trở DC), đặc biệt thích hợp để thay thế laser YAG bơm đèn trong các ứng dụng hàn điểm, hàn đường may và khoan. Có một số điểm trùng lặp nhất định với laser liên tục đang sử dụng.
Laser xung
Laser xung có thể được chia thành laser xung nano giây, pico giây, femto2nd. Laser nano2nd (độ rộng xung dài hơn) có công suất cực đại là 1MW trong khắc, khắc, khoan, xử lý bề mặt, dập tắt, đánh dấu. Laser nano2nd (độ rộng xung ngắn hơn để hoàn thiện siêu nhỏ) được sử dụng để dập tắt, cắt wafer silicon và thủy tinh. Laser pico2nd (độ rộng xung đạt đến mức pico2nd) có công suất cực đại lớn hơn 10MW, được sử dụng để làm đen, cắt sapphire và thủy tinh, cắt quang điện và OLED. Laser femto2nd (độ rộng xung lên đến mức femto2nd) có công suất cực đại lớn hơn 29MW, được sử dụng để cắt kim loại tấm, khoan, gia công có độ chính xác cao và phẫu thuật nhãn khoa.
Chi phí Laser sợi quang
Máy khắc và làm bằng laser sợi quang có giá từ $3500 đến $28,500 dựa trên công suất laser xung của 20W, 30W, 50W, 60W, 70Wvà 100W.
Một máy cắt laser sợi quang có giá từ $14,200 để $260,000 dựa trên công suất laser liên tục của 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W, và lên đến 40000W.
Máy hàn laser sợi quang có giá dao động từ $5400 đến $58,000 dựa trên các loại khác nhau bao gồm máy hàn di động (súng hàn laser cầm tay), máy hàn tự động (bộ điều khiển CNC), máy hàn robot với công suất laser liên tục 1000W, 1500W, 2000Wvà 3000W.
Giá trung bình phải trả cho một máy làm sạch laser sợi quang mới là từ $5000 đến $19,500 dựa trên công suất laser xung của 50W, 100W, 200W, 300Wvà công suất laser liên tục của 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
