Cos'è il laser a fibra?
Il laser a fibra è un laser a stato solido che utilizza fibra di vetro drogata con elementi di terre rare come mezzo di guadagno, che presenta un'elevata efficienza di conversione fotoelettrica, una struttura semplice e una buona qualità del fascio. È diventato il flusso principale dello sviluppo della tecnologia laser e dell'applicazione industriale. Grazie al piccolo ingombro della fibra ottica, può essere utilizzato in un'ampia gamma di occasioni e ha un elevato tasso di utilizzo nel campo della produzione e della lavorazione a valle. I laser a fibra hanno un'elevata adattabilità di lavorazione e possono essere utilizzati in qualsiasi applicazione. Inoltre, la qualità del fascio è migliore, il che può massimizzare l'effetto di riduzione dei costi e miglioramento dell'efficienza per le aziende manifatturiere.
Caratteristiche del laser a fibra
• La corrispondente sorgente di luce LD ad alta potenza e bassa luminosità nello spettro di assorbimento degli elementi delle terre rare può essere pompata attraverso la struttura in fibra a doppio rivestimento per produrre un laser monomodale ad alta luminosità.
• Design compatto e flessibile, elevata efficienza di conversione e funzionamento in condizioni difficili con un buon sistema di raffreddamento.
• Fasci prodotti con buona qualità, elevata efficienza di conversione e bassa soglia.
• L'uscita laser nella banda 0.38-4 μm può essere realizzata utilizzando diversi elementi di terre rare, la selezione della lunghezza d'onda è semplice e sintonizzabile e l'intervallo di sintonizzazione è ampio.
• Elevato grado di adattamento ai sistemi di comunicazione ottica esistenti e buon accoppiamento.
• Basso costo con dispositivi in fibra ottica e fibre ottiche, che possono ridurre notevolmente i costi strutturali.
Composizione e principio
Come altri tipi di laser, un laser a fibra è costituito da 3 parti: un mezzo di guadagno, una sorgente di pompaggio e una cavità risonante. Utilizza fibre attive drogate con elementi di terre rare nel nucleo come mezzo di guadagno. Generalmente, un laser a semiconduttore viene utilizzato come sorgente di pompaggio. La cavità risonante è generalmente composta da specchi, facce terminali delle fibre, specchi ad anello in fibra o reticoli in fibra. Il processo di lavoro specifico è il seguente: nello stato di lavoro, la fibra attiva (fibra di guadagno) assorbe l'energia fornita dalla sorgente di pompaggio, amplifica il laser di uscita dopo essere stata amplificata dalla cavità risonante composta dalla fibra attiva e dal reticolo in fibra.
Fonte del seme
Noto anche come sorgente di segnale, è l'oggetto dell'amplificazione della radiazione nel sistema di amplificazione laser. Il laser che fornisce un segnale a bassa potenza viene utilizzato come "seme" per consentire al sistema di amplificazione di amplificare in base allo stato di questo "seme".
Fibra ottica attiva
La fibra attiva viene utilizzata come mezzo di guadagno e la sua funzione è quella di realizzare la conversione di energia dalla luce di pompaggio alla luce di segnalazione per ottenere l'amplificazione.
Fibra ottica passiva
La fibra ottica passiva realizza principalmente la funzione di trasmissione della luce e non partecipa alla conversione della lunghezza d'onda. Nei sistemi laser a fibra, ci sono principalmente reticoli in fibra, fibre di adattamento passive in isolatori in fibra e fibre passive multimodali di trasmissione di energia a nucleo grande nei componenti di trasmissione di energia laser. Attualmente, i prodotti in fibra ottica passiva dei fornitori nazionali possono sostanzialmente soddisfare le esigenze di produzione e solo una piccola quantità di fibra ottica passiva utilizzata per prodotti ad altissima potenza deve ancora utilizzare fibra ottica importata.
Ottica laser a fibra
Sorgente della pompa
Può essere utilizzato come sorgente di luce diretta per laser a semiconduttore industriali per emettere luce laser e può anche essere utilizzato come sorgente di luce di pompaggio per fornire luce di pompaggio ad alta potenza e alta luminosità per laser a fibra.
Combinatore di pompe
I laser di più sorgenti di pompaggio possono essere accoppiati alla fibra ottica per ottenere un'uscita laser di pompaggio più potente.
Combinatore di energia
Può sovrapporre l'energia di più moduli laser a fibra ad alta potenza ed è il dispositivo principale per realizzare un'uscita di combinazione di raggi laser multimodali.
Grigliato in fibra
Un reticolo di diffrazione formato modulando periodicamente in senso assiale l'indice di rifrazione del nucleo della fibra attraverso un certo metodo. Appartiene a un dispositivo di filtro passivo ed è anche un componente necessario di un risonatore. Determina la lunghezza d'onda di uscita e la larghezza di banda del laser e può controllare la modalità laser e la qualità del raggio.
testa laser
Si tratta di un componente importante in grado di realizzare un'uscita flessibile a lunga distanza del laser ad alta potenza nel sito di applicazione ed è compatibile con il sistema di lavorazione, in modo che il laser generato dal laser venga trasmesso al materiale in lavorazione per completare l'applicazione di lavorazione laser.
Isolatore
Può proteggere efficacemente il laser e impedire che la luce di ritorno danneggi altri componenti ottici.
Spogliarellista
Può efficacemente rimuovere la luce di rivestimento nel laser, proteggere i dispositivi correlati e migliorare la qualità del raggio laser in uscita. Il modulatore acusto-ottico è utilizzato principalmente all'interno del risonatore e modula l'impulso laser richiesto tramite la tecnologia di modulazione a radiofrequenza. Si tratta di componenti del nucleo laser in fibra a impulsi Q-switched.
Corrispondenza di modelli
Il dispositivo principale utilizzato per collegare 2 diversi tipi di fibre ottiche può ridurre al minimo la perdita di connessione di diversi tipi di fibre ottiche e ottimizzare la corrispondenza del campo modalità laser.
Tipi e usi
In base alla modalità di lavoro, ci sono 2 tipi di laser a fibra più comunemente utilizzati: laser continuo e laser pulsato. Può essere utilizzato nel taglio, nella saldatura, nell'incisione, nella marcatura, nella pulizia e in altri scenari.
Laser continuo
Il laser continuo emette un raggio di luce in modo continuo, con una potenza di picco di 120KW. Viene utilizzato nel taglio, nella saldatura, nella brasatura, nella foratura. Il laser semi-continuo (QCW) è ancora pulsato in sostanza, ma con una larghezza di impulso maggiore e una potenza di picco di 23KW, che viene utilizzato nel taglio, nella saldatura ad arco, nella foratura, nella brasatura, nella tempra dei metalli (migliorando la duttilità dei metalli, riducendo la resistenza CC), particolarmente adatto per sostituire i laser YAG pompati a lampada nelle applicazioni di saldatura a punti, saldatura continua e foratura. C'è una certa sovrapposizione con il laser continuo in uso.
Laser pulsato
I laser pulsati possono essere suddivisi in laser pulsati nanosecondi, picosecondi e femto2nd. Il laser nano2nd (larghezza di impulso maggiore) ha una potenza di picco di 1MW in incisione, incisione, foratura, trattamento superficiale, tempra, marcatura. Il laser nano2nd (larghezza di impulso più corta per microfinitura) è utilizzato per tempra, wafer di silicio e taglio del vetro. Il laser pico2nd (larghezza di impulso raggiunge il livello pico2nd) ha una potenza di picco superiore a 10MW, che è utilizzato per annerimento, taglio zaffiro e vetro, taglio fotovoltaico e OLED. Il laser femto2nd (larghezza di impulso fino al livello femto2nd) ha una potenza di picco superiore a 29MW, che è utilizzato per taglio lamiera, foratura, lavorazione ad alta precisione e chirurgia oftalmica.
Costi del laser a fibra
Una macchina per incisione e fabbricazione laser a fibra ha un prezzo a partire da $3.500 a $28,500 in base alle potenze laser pulsate di 20W, 30W, 50W, 60W, 70We 100W.
Una macchina per il taglio laser a fibra costa da $14,200 a $260,000 in base alle potenze laser continue di 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000We fino a 40000W.
Una macchina per saldatura laser a fibra ha un intervallo di prezzo da $5.400 a $58,000 in base a diversi tipi, tra cui saldatrice portatile (pistola per saldatura laser portatile), saldatrice automatica (controller CNC), saldatrice robotizzata con potenze laser continue di 1000W, 1500W, 2000We 3000W.
Il prezzo medio pagato per una nuova macchina per la pulizia laser a fibra è di $5.000 a $19,500 in base alle potenze laser pulsate di 50W, 100W, 200W, 300We potenze laser continue di 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
