Lasertoepassingen en -classificatie

1. schijflaser

Het ontwerpconcept voor de schijflaser heeft het probleem van thermische effecten bij solid-state lasers effectief opgelost en de perfecte combinatie van hoog gemiddeld vermogen, hoog piekvermogen, hoog rendement en hoge straalkwaliteit van solid-state lasers bereikt. Schijflasers zijn uitgegroeid tot een onvervangbare nieuwe laserlichtbron voor bewerkingen in de automobiel-, scheepvaart-, spoorweg-, luchtvaart-, energie- en andere sectoren. De huidige krachtige schijflasertechnologie heeft een maximaal vermogen van 16 kilowatt en een straalkwaliteit van 8 millimeter, waardoor robotgestuurd laserlassen op afstand en lasersnijden op grote schaal met hoge snelheid mogelijk is. Dit opent brede perspectieven voor solid-state lasers in de industrie.laserbewerking met hoog vermogen. Toepassingsmarkt.

Voordelen van schijflasers:

1. Modulaire structuur

De schijflaser heeft een modulaire structuur, waardoor elke module snel ter plaatse kan worden vervangen. Het koelsysteem en het lichtgeleidingssysteem zijn geïntegreerd met de laserbron, wat resulteert in een compacte structuur, een kleine voetafdruk en snelle installatie en inbedrijfstelling.

2. Uitstekende straalkwaliteit en gestandaardiseerd

Alle TRUMPF-schijflasers van meer dan 2 kW hebben een gestandaardiseerd bundelparameterproduct (BPP) van 8 mm/mrad. De laser is ongevoelig voor veranderingen in de bedrijfsmodus en is compatibel met alle TRUMPF-optieken.

3. Omdat de spotgrootte in de schijflaser groot is, is de optische vermogensdichtheid die elk optisch element te verduren krijgt klein.

De schadedrempel van de coating van optische elementen ligt doorgaans rond de 500 MW/cm², en die van kwarts rond de 2-3 GW/cm². De vermogensdichtheid in de resonantieholte van de TRUMPF-schijflaser is meestal minder dan 0,5 MW/cm², en de vermogensdichtheid op de koppelingsvezel is minder dan 30 MW/cm². Een dergelijke lage vermogensdichtheid zal geen schade aan optische componenten veroorzaken en geen niet-lineaire effecten teweegbrengen, waardoor de bedrijfszekerheid gewaarborgd is.

4. Implementeer een realtime feedbackregelsysteem voor het laservermogen.

Het realtime feedbackregelsysteem zorgt ervoor dat het vermogen dat het T-stuk bereikt stabiel blijft, en de verwerkingsresultaten hebben een uitstekende herhaalbaarheid. De voorverwarmingstijd van de schijflaser is vrijwel nul en het instelbare vermogensbereik is 1%–100%. Omdat de schijflaser het probleem van het thermische lenseffect volledig oplost, blijven het laservermogen, de spotgrootte en de bundelspreidingshoek stabiel binnen het gehele vermogensbereik, en treedt er geen vervorming van het golffront op.

5. De optische vezel kan direct worden aangesloten terwijl de laser blijft werken.

Als een optische vezel defect raakt, hoeft u bij vervanging alleen het optische pad van de defecte vezel te sluiten zonder de apparatuur uit te schakelen. De overige vezels kunnen dan gewoon laserlicht blijven uitzenden. Het vervangen van de optische vezel is eenvoudig, plug-and-play, zonder gereedschap of afstelling. Er is een stofafscherming bij de ingang om te voorkomen dat stof de optische componenten binnendringt.

6. Veilig en betrouwbaar

Zelfs als de emissiviteit van het te bewerken materiaal tijdens de bewerking zo hoog is dat laserlicht terugkaatst in de laser, heeft dit geen invloed op de laser zelf of het bewerkingsresultaat. Er zijn dan ook geen beperkingen wat betreft de te bewerken materialen of de vezellengte. De veiligheid van de laserwerking is gecertificeerd volgens de Duitse veiligheidsnormen.

7. De pompdiode-module is eenvoudiger en sneller.

De diode-array op de pompmodule is eveneens modulair opgebouwd. Diode-arraymodules hebben een lange levensduur en een garantie van 3 jaar of 20.000 uur. Er is geen stilstand nodig, of het nu gaat om een ​​geplande vervanging of een onmiddellijke vervanging als gevolg van een plotselinge storing. Wanneer een module uitvalt, geeft het besturingssysteem een ​​alarm en verhoogt het automatisch de stroom van de andere modules om het laservermogen constant te houden. De gebruiker kan tien of zelfs tientallen uren doorwerken. Het vervangen van pompdiodemodules op de productielocatie is zeer eenvoudig en vereist geen training van de operator.

2.2Vezellaser

Vezellasers bestaan, net als andere lasers, uit drie onderdelen: een versterkingsmedium (gedoteerde vezel) dat fotonen kan genereren, een optische resonantieholte die ervoor zorgt dat fotonen teruggekoppeld en resonant versterkt worden in het versterkingsmedium, en een pompbron die fotonovergangen opwekt.

Kenmerken: 1. Glasvezels hebben een hoge verhouding tussen oppervlakte en volume, een goede warmteafvoer en kunnen continu werken zonder geforceerde koeling. 2. Als golfgeleidermedium hebben glasvezels een kleine kerndiameter en zijn ze gevoelig voor een hoge vermogensdichtheid binnen de vezel. Daarom hebben vezellasers een hogere conversie-efficiëntie, een lagere drempelwaarde, een hogere versterking en een smallere lijnbreedte, en verschillen ze van glasvezellasers. Het koppelingsverlies is klein. 3. Omdat glasvezels een goede flexibiliteit hebben, zijn vezellasers klein en flexibel, compact van structuur, kosteneffectief en gemakkelijk in systemen te integreren. 4. Glasvezels hebben ook een groot aantal instelbare parameters en selectiviteit, en kunnen een breed afstemmingsbereik, goede dispersie en stabiliteit bereiken.

Classificatie van vezellasers:

1. Vezellaser met zeldzame-aardemetalen

2. Zeldzame aardmetalen die worden gebruikt in de momenteel relatief volwassen actieve optische vezels: erbium, neodymium, praseodymium, thulium en ytterbium.

3. Samenvatting van de vezelgestimuleerde Raman-verstrooiingslaser: Een vezellaser is in essentie een golflengteomzetter die de pompgolflengte omzet in licht van een specifieke golflengte en dit in de vorm van laserlicht uitzendt. Vanuit fysisch oogpunt is het principe van lichtversterking gebaseerd op het toedienen van licht met een golflengte die het werkmateriaal kan absorberen, zodat het werkmateriaal effectief energie kan opnemen en geactiveerd kan worden. Afhankelijk van het doteringsmateriaal is de bijbehorende absorptiegolflengte dus verschillend, en daarmee ook de vereisten voor de golflengte van het pomplicht.

2.3 Halfgeleiderlaser

De eerste halfgeleiderlaser werd in 1962 succesvol opgewekt en bereikte in 1970 een continue output bij kamertemperatuur. Na verdere verbeteringen werden dubbele heterojunctielasers en laserdiode met streepstructuur ontwikkeld, die veelvuldig worden gebruikt in glasvezelcommunicatie, optische schijven, laserprinters, laserscanners en laserpointers. Het zijn momenteel de meest geproduceerde lasers. De voordelen van laserdiode zijn: hoge efficiëntie, klein formaat, laag gewicht en lage prijs. Met name het type met meerdere kwantumputten heeft een efficiëntie van 20-40%, en het PN-type bereikt zelfs 15-25%. Kortom, een hoge energie-efficiëntie is hun grootste troef. Bovendien bestrijkt hun continue outputgolflengte het bereik van infrarood tot zichtbaar licht, en zijn er ook producten met een optische pulsoutput tot 50 W (pulsbreedte 100 ns) op de markt gebracht. Het is een voorbeeld van een laser die zeer gemakkelijk te gebruiken is als lidar of als excitatiebron. Volgens de energiebandtheorie van vaste stoffen vormen de energieniveaus van elektronen in halfgeleidermaterialen energiebanden. De band met de hoogste energie is de geleidingsband, de band met de laagste energie is de valentieband, en de twee banden worden gescheiden door de verboden band. Wanneer de niet-evenwichtige elektron-gatparen die in de halfgeleider worden geïntroduceerd recombineren, wordt de vrijgekomen energie uitgestraald in de vorm van luminescentie, wat de recombinatieluminescentie van ladingsdragers is.

Voordelen van halfgeleiderlasers: klein formaat, laag gewicht, betrouwbare werking, laag energieverbruik, hoog rendement, enz.

2.4YAG-laser

Een YAG-laser, een type laser, is een lasermatrix met uitstekende algehele eigenschappen (optisch, mechanisch en thermisch). Net als andere vastestoflasers bestaan ​​de basiscomponenten van YAG-lasers uit het laserwerkmateriaal, de pompbron en de resonantieholte. Echter, door de verschillende soorten geactiveerde ionen die in het kristal zijn gedoteerd, de verschillende pompbronnen en pompmethoden, de verschillende structuren van de gebruikte resonantieholte en andere functionele structurele componenten, kunnen YAG-lasers in vele typen worden onderverdeeld. Zo kunnen ze bijvoorbeeld, afhankelijk van de uitgangsgolfvorm, worden onderverdeeld in continue-golf YAG-lasers, herhaalde-frequentie YAG-lasers en pulslasers, enz.; afhankelijk van de werkingsgolflengte kunnen ze worden onderverdeeld in 1,06 μm YAG-lasers, frequentieverdubbelde YAG-lasers, Raman-frequentieverschoven YAG-lasers en afstemmbare YAG-lasers, enz.; afhankelijk van de dotering kunnen verschillende typen lasers worden onderverdeeld in Nd:YAG-lasers, YAG-lasers gedoteerd met Ho, Tm, Er, enz. Afhankelijk van de vorm van het kristal worden ze onderverdeeld in staafvormige en plaatvormige YAG-lasers; afhankelijk van het uitgangsvermogen kunnen ze worden onderverdeeld in YAG-lasers met hoog vermogen, laag vermogen en gemiddeld vermogen, enzovoort.

De YAG-lasersnijmachine zet de gepulseerde laserstraal met een golflengte van 1064 nm om in een vergroting, reflectie en focussering, waarna deze straal het materiaaloppervlak verwarmt. De oppervlaktewarmte verspreidt zich via thermische geleiding naar het binnenste van het materiaal. De breedte, energie, piekvermogen en herhaling van de laserpuls worden digitaal nauwkeurig geregeld. Frequentie en andere parameters maken het mogelijk om het materiaal direct te smelten, te verdampen en te verpulveren, waardoor snijden, lassen en boren langs vooraf bepaalde trajecten mogelijk is via het CNC-systeem.

Kenmerken: Deze machine heeft een goede straalkwaliteit, een hoog rendement, lage kosten, stabiliteit, veiligheid, hogere precisie en hoge betrouwbaarheid. Het integreert snijden, lassen, boren en andere functies in één, waardoor het een ideale, nauwkeurige en efficiënte flexibele bewerkingsmachine is. Snelle bewerkingssnelheid, hoog rendement, goede economische voordelen, kleine rechte snijkanten, glad snijoppervlak, grote diepte-diameterverhouding en minimale aspect-breedteverhouding, thermische vervorming, en kan diverse materialen bewerken, zoals harde, brosse en zachte materialen. Er is geen probleem met gereedschapslijtage of -vervanging tijdens de bewerking en er zijn geen mechanische aanpassingen nodig. Automatisering is eenvoudig te realiseren. Het kan bewerkingen uitvoeren onder speciale omstandigheden. Het pomprendement is hoog, tot wel 20%. Naarmate het rendement toeneemt, neemt de warmtebelasting van het lasermedium af, waardoor de straal aanzienlijk verbetert. Het heeft een lange levensduur, hoge betrouwbaarheid, een klein formaat en een laag gewicht, en is geschikt voor miniaturisatietoepassingen.

Toepassing: Geschikt voor lasersnijden, lassen en boren van metalen materialen zoals koolstofstaal, roestvrij staal, gelegeerd staal, aluminium en legeringen, koper en legeringen, titanium en legeringen, nikkel-molybdeenlegeringen en andere materialen. Breed gebruikt in de luchtvaart, ruimtevaart, wapenindustrie, scheepvaart, petrochemie, medische sector, instrumentatie, micro-elektronica, automobielindustrie en andere sectoren. Niet alleen de bewerkingskwaliteit wordt verbeterd, maar ook de efficiëntie. Bovendien biedt de YAG-laser een nauwkeurige en snelle onderzoeksmethode voor wetenschappelijk onderzoek.

Vergeleken met andere lasers:

1. Een YAG-laser kan zowel in puls- als in continue modus werken. Dankzij Q-switching en mode-locking-technologie kan de laser korte en ultrakorte pulsen produceren, waardoor het verwerkingsbereik groter is dan dat van CO2-lasers.

2. De uitgangsgolflengte is 1,06 µm, wat precies een orde van grootte kleiner is dan de golflengte van een CO2-laser van 10,06 µm. Hierdoor heeft de laser een hoge koppelingsefficiëntie met metaal en goede verwerkingsprestaties.

3. De YAG-laser heeft een compacte structuur, een laag gewicht, is gemakkelijk en betrouwbaar in gebruik en vereist weinig onderhoud.

4. Een YAG-laser kan worden gekoppeld aan een optische vezel. Met behulp van een tijdsverdelings- en vermogensverdelingsmultiplexsysteem kan één laserstraal eenvoudig naar meerdere werkstations of externe werkstations worden verzonden, wat de flexibiliteit van laserbewerking vergroot. Daarom moet u bij de keuze van een laser rekening houden met verschillende parameters en uw eigen specifieke behoeften. Alleen zo kan de laser zijn maximale efficiëntie bereiken. Gepulseerde Nd:YAG-lasers van Xinte Optoelectronics zijn geschikt voor industriële en wetenschappelijke toepassingen. Betrouwbare en stabiele gepulseerde Nd:YAG-lasers leveren een pulsvermogen tot 1,5 J bij 1064 nm met herhalingsfrequenties tot 100 Hz.