1. đĩa laser
Đề xuất ý tưởng thiết kế Disk Laser đã giải quyết một cách hiệu quả vấn đề hiệu ứng nhiệt của laser trạng thái rắn và đạt được sự kết hợp hoàn hảo giữa công suất trung bình cao, công suất đỉnh cao, hiệu suất cao và chất lượng chùm tia cao của laser trạng thái rắn. Laser đĩa đã trở thành nguồn sáng laser mới không thể thay thế để xử lý trong các lĩnh vực ô tô, tàu thủy, đường sắt, hàng không, năng lượng và các lĩnh vực khác. Công nghệ laser đĩa công suất cao hiện nay có công suất tối đa 16 kilowatt và chất lượng chùm tia 8 miliradian, cho phép robot hàn từ xa bằng laser và cắt laser khổ lớn với tốc độ cao, mở ra triển vọng rộng lớn cho laser trạng thái rắn trong lĩnh vực củaxử lý laser công suất cao. Thị trường ứng dụng.
Ưu điểm của laser đĩa:
1. Cấu trúc mô đun
Laser đĩa sử dụng cấu trúc mô-đun và mỗi mô-đun có thể được thay thế nhanh chóng tại chỗ. Hệ thống làm mát và hệ thống dẫn hướng ánh sáng được tích hợp với nguồn laser, có cấu trúc nhỏ gọn, diện tích nhỏ và cài đặt và gỡ lỗi nhanh chóng.
2. Chất lượng chùm tia tuyệt vời và được tiêu chuẩn hóa
Tất cả các laser dạng đĩa TRUMPF trên 2kW đều có sản phẩm tham số chùm tia (BPP) được tiêu chuẩn hóa ở mức 8 mm/mrad. Tia laser không thay đổi trước những thay đổi trong chế độ hoạt động và tương thích với tất cả các hệ thống quang học TRUMPF.
3. Vì kích thước điểm trong laser đĩa lớn nên mật độ công suất quang mà mỗi thành phần quang học phải chịu là nhỏ.
Ngưỡng hư hỏng của lớp phủ phần tử quang học thường khoảng 500MW/cm2 và ngưỡng hư hỏng của thạch anh là 2-3GW/cm2. Mật độ công suất trong khoang cộng hưởng laser đĩa TRUMPF thường nhỏ hơn 0,5MW/cm2 và mật độ công suất trên sợi ghép nối nhỏ hơn 30MW/cm2. Mật độ năng lượng thấp như vậy sẽ không gây hư hỏng cho các bộ phận quang học và không tạo ra hiệu ứng phi tuyến, do đó đảm bảo độ tin cậy vận hành.
4. Áp dụng hệ thống điều khiển phản hồi thời gian thực bằng năng lượng laser.
Hệ thống điều khiển phản hồi theo thời gian thực có thể giữ cho công suất đạt tới phần chữ T ổn định và kết quả xử lý có độ lặp lại tuyệt vời. Thời gian làm nóng trước của laser đĩa gần như bằng 0 và phạm vi công suất có thể điều chỉnh là 1%–100%. Do laser đĩa giải quyết hoàn toàn vấn đề về hiệu ứng thấu kính nhiệt, nên công suất laser, kích thước điểm và góc phân kỳ chùm tia ổn định trong toàn bộ dải công suất và mặt sóng của chùm tia không bị biến dạng.
5. Cáp quang có thể cắm và chạy trong khi tia laser tiếp tục chạy.
Khi một sợi quang nào đó bị hỏng, khi thay thế sợi quang, bạn chỉ cần đóng đường dẫn quang của sợi quang mà không cần tắt, các sợi quang khác có thể tiếp tục phát ra ánh sáng laser. Việc thay thế cáp quang rất dễ vận hành, cắm và chạy mà không cần bất kỳ công cụ hoặc điều chỉnh căn chỉnh nào. Đầu đường có thiết bị chống bụi nhằm ngăn chặn nghiêm ngặt bụi xâm nhập vào khu vực linh kiện quang học.
6. An toàn và đáng tin cậy
Trong quá trình xử lý, ngay cả khi độ phát xạ của vật liệu đang được xử lý cao đến mức ánh sáng laser bị phản xạ trở lại tia laser, nó sẽ không ảnh hưởng đến bản thân tia laser hoặc hiệu ứng xử lý và sẽ không có hạn chế nào đối với quá trình xử lý vật liệu hoặc chiều dài sợi. Sự an toàn của hoạt động laser đã được trao chứng nhận an toàn của Đức.
7. Mô-đun diode bơm đơn giản hơn và nhanh hơn
Mảng đi-ốt gắn trên mô-đun bơm cũng có cấu trúc mô-đun. Các mô-đun mảng điốt có tuổi thọ sử dụng lâu dài và được bảo hành 3 năm hoặc 20.000 giờ. Không cần thời gian ngừng hoạt động cho dù đó là thay thế theo kế hoạch hay thay thế ngay lập tức do hỏng hóc đột ngột. Khi một mô-đun bị lỗi, hệ thống điều khiển sẽ báo động và tự động tăng dòng điện của các mô-đun khác một cách thích hợp để giữ cho công suất đầu ra laser không đổi. Người dùng có thể tiếp tục làm việc trong mười hoặc thậm chí hàng chục giờ. Việc thay thế các mô-đun đi-ốt bơm tại nơi sản xuất rất đơn giản và không cần đào tạo người vận hành.
Laser sợi quang, giống như các loại laser khác, bao gồm ba phần: môi trường khuếch đại (sợi pha tạp) có thể tạo ra các photon, khoang cộng hưởng quang học cho phép các photon được phản hồi trở lại và khuếch đại cộng hưởng trong môi trường khuếch đại và nguồn bơm kích thích chuyển tiếp photon.
1. Sợi quang có tỷ lệ “diện tích bề mặt/thể tích” cao, hiệu quả tản nhiệt tốt và có thể hoạt động liên tục mà không cần làm mát cưỡng bức. 2. Là môi trường ống dẫn sóng, sợi quang có đường kính lõi nhỏ và có mật độ năng lượng cao trong sợi. Do đó, laser sợi quang có hiệu suất chuyển đổi cao hơn, ngưỡng thấp hơn, mức tăng cao hơn và băng thông hẹp hơn và khác với cáp quang. Mất mát ghép nối là nhỏ. 3. Do sợi quang có tính linh hoạt tốt nên laser sợi quang nhỏ và linh hoạt, cấu trúc nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí và dễ tích hợp vào hệ thống. 4. Sợi quang cũng có khá nhiều thông số có thể điều chỉnh và chọn lọc, đồng thời có thể đạt được phạm vi điều chỉnh khá rộng, độ phân tán và độ ổn định tốt.
Phân loại laser sợi quang:
1. Laser sợi pha tạp đất hiếm
2. Các nguyên tố đất hiếm được pha tạp trong các sợi quang hoạt động tương đối trưởng thành hiện nay: erbium, neodymium, praseodymium, thulium và ytterbium.
3. Tóm tắt về laser tán xạ Raman kích thích sợi quang: Laser sợi quang thực chất là một bộ chuyển đổi bước sóng, có thể chuyển đổi bước sóng bơm thành ánh sáng có bước sóng cụ thể và phát ra dưới dạng laser. Từ quan điểm vật lý, nguyên tắc tạo ra sự khuếch đại ánh sáng là cung cấp cho vật liệu làm việc ánh sáng có bước sóng mà nó có thể hấp thụ, để vật liệu làm việc có thể hấp thụ năng lượng một cách hiệu quả và được kích hoạt. Do đó, tùy thuộc vào vật liệu pha tạp, bước sóng hấp thụ tương ứng cũng khác nhau và yêu cầu của máy bơm đối với bước sóng ánh sáng cũng khác nhau.
2.3 Laser bán dẫn
Laser bán dẫn được kích thích thành công vào năm 1962 và đạt công suất phát liên tục ở nhiệt độ phòng vào năm 1970. Sau đó, sau những cải tiến, laser tiếp xúc dị thể kép và điốt laser có cấu trúc sọc (Laser diode) đã được phát triển, được sử dụng rộng rãi trong truyền thông sợi quang, đĩa quang, máy in laser, máy quét laser và con trỏ laser (con trỏ laser). Chúng hiện là loại laser được sản xuất nhiều nhất. Ưu điểm của điốt laser là: hiệu suất cao, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và giá thành thấp. Đặc biệt, hiệu suất của loại giếng lượng tử nhiều là 20~40%, loại PN cũng đạt khoảng 15%~25%. Nói tóm lại, hiệu quả sử dụng năng lượng cao là tính năng lớn nhất của nó. Ngoài ra, bước sóng đầu ra liên tục của nó bao phủ phạm vi từ hồng ngoại đến ánh sáng khả kiến và các sản phẩm có công suất xung quang lên tới 50W (độ rộng xung 100ns) cũng đã được thương mại hóa. Đây là một ví dụ về tia laser rất dễ sử dụng làm nguồn sáng lidar hoặc nguồn sáng kích thích. Theo lý thuyết vùng năng lượng của chất rắn, mức năng lượng của electron trong vật liệu bán dẫn tạo thành các vùng năng lượng. Dải năng lượng cao là dải dẫn, dải năng lượng thấp là dải hóa trị và hai dải được ngăn cách bởi dải cấm. Khi các cặp electron-lỗ trống không cân bằng được đưa vào chất bán dẫn tái kết hợp, năng lượng giải phóng được bức xạ dưới dạng phát quang, đó là sự phát quang tái hợp của các hạt tải điện.
Ưu điểm của laser bán dẫn: kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, hoạt động đáng tin cậy, tiêu thụ điện năng thấp, hiệu quả cao, v.v.
2.4Laser YAG
Laser YAG, một loại laser, là một ma trận laser có các đặc tính toàn diện tuyệt vời (quang học, cơ học và nhiệt). Giống như các laser rắn khác, thành phần cơ bản của laser YAG là vật liệu gia công laser, nguồn bơm và khoang cộng hưởng. Tuy nhiên, do các loại ion kích hoạt khác nhau được pha tạp trong tinh thể, nguồn bơm và phương pháp bơm khác nhau, cấu trúc khác nhau của khoang cộng hưởng được sử dụng và các thiết bị cấu trúc chức năng khác được sử dụng, laser YAG có thể được chia thành nhiều loại. Ví dụ, theo dạng sóng đầu ra, nó có thể được chia thành laser YAG sóng liên tục, laser YAG tần số lặp lại và laser xung, v.v.; theo bước sóng hoạt động, nó có thể được chia thành laser YAG 1,06μm, laser YAG nhân đôi tần số, laser YAG thay đổi tần số Raman và laser YAG có thể điều chỉnh, v.v.; theo doping Các loại laser khác nhau có thể được chia thành laser Nd: YAG, laser YAG pha tạp Ho, Tm, Er, v.v.; theo hình dạng của tinh thể, chúng được chia thành laser YAG hình que và hình tấm; theo công suất đầu ra khác nhau, chúng có thể được chia thành công suất cao và công suất vừa và nhỏ. Laser YAG, v.v.
Máy cắt laser rắn YAG giãn nở, phản xạ và tập trung chùm tia laser xung có bước sóng 1064nm, sau đó tỏa ra và làm nóng bề mặt vật liệu. Nhiệt bề mặt khuếch tán vào bên trong thông qua dẫn nhiệt và độ rộng, năng lượng, công suất cực đại và sự lặp lại của xung laser được điều khiển chính xác bằng kỹ thuật số. Tần số và các thông số khác có thể làm tan chảy, bốc hơi và bay hơi ngay lập tức vật liệu, nhờ đó đạt được việc cắt, hàn và khoan theo quỹ đạo xác định trước thông qua hệ thống CNC.
Tính năng: Máy này có chất lượng chùm tia tốt, hiệu quả cao, chi phí thấp, ổn định, an toàn, chính xác hơn và độ tin cậy cao. Nó tích hợp các chức năng cắt, hàn, khoan và các chức năng khác thành một, khiến nó trở thành một thiết bị xử lý linh hoạt hiệu quả và chính xác lý tưởng. Tốc độ xử lý nhanh, hiệu quả cao, lợi ích kinh tế tốt, khe cạnh thẳng nhỏ, bề mặt cắt mịn, tỷ lệ chiều sâu trên đường kính lớn và biến dạng nhiệt tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều rộng tối thiểu và có thể được xử lý trên nhiều vật liệu khác nhau như cứng, giòn , và mềm mại. Không có vấn đề hao mòn hoặc thay thế dụng cụ trong quá trình xử lý và không có thay đổi cơ học. Thật dễ dàng để nhận ra tự động hóa. Nó có thể thực hiện xử lý trong các điều kiện đặc biệt. Hiệu suất bơm cao, lên tới khoảng 20%. Khi hiệu suất tăng lên, tải nhiệt của môi trường laser giảm đi, do đó chùm tia được cải thiện rất nhiều. Nó có tuổi thọ cao, độ tin cậy cao, kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ, phù hợp cho các ứng dụng thu nhỏ.
Ứng dụng: Thích hợp để cắt laser, hàn và khoan các vật liệu kim loại: như thép cacbon, thép không gỉ, thép hợp kim, nhôm và hợp kim, đồng và hợp kim, titan và hợp kim, hợp kim niken-molypden và các vật liệu khác. Được sử dụng rộng rãi trong hàng không, hàng không vũ trụ, vũ khí, tàu thủy, hóa dầu, y tế, thiết bị đo đạc, vi điện tử, ô tô và các ngành công nghiệp khác. Không chỉ chất lượng xử lý được cải thiện mà hiệu quả công việc cũng được cải thiện; Ngoài ra, laser YAG còn có thể cung cấp phương pháp nghiên cứu khoa học chính xác và nhanh chóng.
So với các loại laser khác:
1. Laser YAG có thể hoạt động ở cả chế độ xung và liên tục. Đầu ra xung của nó có thể thu được các xung ngắn và xung cực ngắn thông qua công nghệ chuyển mạch Q và khóa chế độ, do đó làm cho phạm vi xử lý của nó lớn hơn so với laser CO2.
2. Bước sóng đầu ra của nó là 1,06um, nhỏ hơn chính xác một bậc so với bước sóng laser CO2 là 10,06um, do đó nó có hiệu suất ghép cao với kim loại và hiệu suất xử lý tốt.
3. Laser YAG có cấu trúc nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, sử dụng dễ dàng và đáng tin cậy, yêu cầu bảo trì thấp.
4. Laser YAG có thể được ghép nối với cáp quang. Với sự trợ giúp của hệ thống ghép kênh phân chia thời gian và công suất, một chùm tia laser có thể dễ dàng được truyền đến nhiều máy trạm hoặc máy trạm từ xa, tạo điều kiện cho quá trình xử lý laser trở nên linh hoạt. Do đó, khi lựa chọn tia laser, bạn phải xem xét các thông số khác nhau và nhu cầu thực tế của bản thân. Chỉ bằng cách này, tia laser mới có thể phát huy được hiệu quả tối đa. Laser xung Nd:YAG do Xinte Optoelectronics cung cấp phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp và khoa học. Laser Nd:YAG xung ổn định và đáng tin cậy cung cấp đầu ra xung lên tới 1,5J ở 1064nm với tốc độ lặp lại lên tới 100Hz.
Thời gian đăng: 17-05-2024
