کاربردهای لیزر و طبقه بندی

1. لیزر دیسکی

طرح مفهومی طراحی لیزر دیسک به طور موثر مشکل اثر حرارتی لیزرهای حالت جامد را حل کرد و به ترکیب کاملی از توان متوسط ​​بالا، توان پیک بالا، راندمان بالا و کیفیت پرتو بالا لیزرهای حالت جامد دست یافت. لیزرهای دیسکی تبدیل به یک منبع نور لیزری جدید غیرقابل جایگزین برای پردازش در زمینه‌های خودرو، کشتی، راه‌آهن، هوانوردی، انرژی و سایر زمینه‌ها شده‌اند. فناوری لیزر دیسکی پرقدرت کنونی دارای حداکثر توان 16 کیلووات و کیفیت پرتو 8 میلی‌رادیان است که جوشکاری لیزری از راه دور و برش لیزری با فرمت بزرگ را امکان‌پذیر می‌سازد و چشم‌انداز وسیعی را برای لیزرهای حالت جامد در زمینه ازپردازش لیزری با قدرت بالا. بازار اپلیکیشن

مزایای لیزر دیسکی:

1. ساختار مدولار

لیزر دیسکی ساختاری مدولار دارد و هر ماژول را می توان به سرعت در محل جایگزین کرد. سیستم خنک کننده و سیستم هدایت نور با منبع لیزر، با ساختار فشرده، ردپای کوچک و نصب سریع و اشکال زدایی یکپارچه شده است.

2. کیفیت پرتو عالی و استاندارد

تمام لیزرهای دیسکی TRUMPF بیش از 2 کیلو وات دارای یک محصول پارامتر پرتو (BPP) استاندارد شده در 8 میلی متر بر میلی متر هستند. لیزر نسبت به تغییرات در حالت عملکرد ثابت است و با تمام اپتیک های TRUMPF سازگار است.

3. از آنجایی که اندازه نقطه در لیزر دیسکی بزرگ است، چگالی توان نوری تحمل شده توسط هر عنصر نوری کوچک است.

آستانه آسیب پوشش عنصر نوری معمولاً حدود 500 مگاوات بر سانتی متر مربع است و آستانه آسیب کوارتز 2-3 گیگاوات / سانتی متر مربع است. چگالی توان در حفره تشدید لیزر دیسک TRUMPF معمولا کمتر از 0.5MW/cm2 است و چگالی توان روی فیبر کوپلینگ کمتر از 30MW/cm2 است. چنین چگالی توان پایینی باعث آسیب به اجزای نوری نمی شود و اثرات غیرخطی ایجاد نمی کند، بنابراین قابلیت اطمینان عملیاتی را تضمین می کند.

4. سیستم کنترل بازخورد بلادرنگ توان لیزر را بپذیرید.

سیستم کنترل بازخورد بلادرنگ می تواند قدرت رسیدن به قطعه T را ثابت نگه دارد و نتایج پردازش تکرارپذیری عالی دارند. زمان پیش گرم کردن لیزر دیسک تقریباً صفر است و محدوده توان قابل تنظیم 1٪ تا 100٪ است. از آنجایی که لیزر دیسکی مشکل اثر لنز حرارتی را به طور کامل حل می کند، قدرت لیزر، اندازه نقطه و زاویه واگرایی پرتو در کل محدوده توان پایدار است و جبهه موج پرتو دچار اعوجاج نمی شود.

5. فیبر نوری را می توان در حالی که لیزر به کار خود ادامه می دهد، پلاگین و پخش شود.

هنگامی که فیبر نوری خاصی از کار می افتد، هنگام تعویض فیبر نوری، فقط باید مسیر نوری فیبر نوری را بدون خاموش شدن ببندید و سایر فیبرهای نوری می توانند به خروجی نور لیزر ادامه دهند. جایگزینی فیبر نوری بدون هیچ ابزار یا تنظیم تراز، کارکرد، اتصال و بازی آسان است. یک دستگاه ضد گرد و غبار در ورودی خیابان وجود دارد تا به شدت از ورود گرد و غبار به قسمت اجزای نوری جلوگیری کند.

6. ایمن و قابل اعتماد

در حین پردازش، حتی اگر تابش ماده مورد پردازش آنقدر زیاد باشد که نور لیزر به لیزر بازتاب شود، هیچ تأثیری بر خود لیزر یا اثر پردازش نخواهد داشت و هیچ محدودیتی برای پردازش یا پردازش مواد وجود نخواهد داشت. طول فیبر ایمنی عملیات لیزر گواهی ایمنی آلمان را دریافت کرده است.

7. ماژول دیود پمپاژ ساده تر و سریعتر است

آرایه دیود نصب شده بر روی ماژول پمپاژ نیز از ساختار مدولار است. ماژول های آرایه دیود عمر طولانی دارند و 3 سال یا 20000 ساعت گارانتی دارند. خواه یک تعویض برنامه ریزی شده باشد یا یک تعویض فوری به دلیل خرابی ناگهانی، نیازی به خرابی نیست. هنگامی که یک ماژول از کار بیفتد، سیستم کنترل هشدار می دهد و به طور خودکار جریان ماژول های دیگر را به طور مناسب افزایش می دهد تا توان خروجی لیزر ثابت بماند. کاربر می تواند ده یا حتی ده ها ساعت به کار خود ادامه دهد. تعویض ماژول های دیود پمپاژ در محل تولید بسیار ساده است و نیازی به آموزش اپراتور ندارد.

2.2لیزر فیبر

لیزرهای فیبر مانند سایر لیزرها از سه بخش تشکیل شده اند: یک محیط افزایش (فیبر دوپ شده) که می تواند فوتون تولید کند، یک حفره تشدید نوری که به فوتون ها اجازه می دهد تا به عقب برگردند و به طور رزونانسی در محیط گین تقویت شوند، و یک منبع پمپ که تحریک می کند. انتقال فوتون

ویژگی ها: 1. فیبر نوری دارای نسبت "سطح/حجم" بالا، اثر اتلاف حرارت خوب است و می تواند به طور مداوم بدون خنک کردن اجباری کار کند. 2. فیبر نوری به عنوان یک واسطه موج، قطر هسته کوچکی دارد و مستعد چگالی توان بالا در فیبر است. بنابراین لیزرهای فیبر دارای راندمان تبدیل بالاتر، آستانه کمتر، بهره بیشتر و پهنای خط باریکتر بوده و با فیبر نوری تفاوت دارند. تلفات کوپلینگ کم است. 3. از آنجایی که فیبرهای نوری انعطاف پذیری خوبی دارند، لیزرهای فیبر کوچک و انعطاف پذیر، ساختار فشرده، مقرون به صرفه و به راحتی در سیستم ها ادغام می شوند. 4. فیبر نوری همچنین دارای پارامترهای قابل تنظیم و گزینش پذیری بسیار زیادی است و می تواند محدوده تنظیم بسیار گسترده، پراکندگی و پایداری خوب را به دست آورد.

طبقه بندی لیزر فیبر:

1. لیزر فیبر دوپینگ خاکی کمیاب

2. عناصر خاکی کمیاب دوپ شده در فیبرهای نوری فعال نسبتاً بالغ: اربیوم، نئودیمیم، پرازئودیمیم، تولیوم و ایتربیوم.

3. خلاصه ای از لیزر پراکنده رامان تحریک شده با فیبر: لیزر فیبر اساساً یک مبدل طول موج است که می تواند طول موج پمپ را به نور با طول موج مشخص تبدیل کرده و آن را به شکل لیزر خروجی دهد. از نقطه نظر فیزیکی، اصل تولید تقویت نور این است که ماده کار را با نوری با طول موجی که بتواند جذب کند، فراهم کند تا ماده کار بتواند به طور موثر انرژی جذب کرده و فعال شود. بنابراین، بسته به ماده دوپینگ، طول موج جذب مربوطه نیز متفاوت است، و پمپ الزامات طول موج نور نیز متفاوت است.

2.3 لیزر نیمه هادی

لیزر نیمه هادی با موفقیت در سال 1962 هیجان زده شد و در سال 1970 به خروجی پیوسته در دمای اتاق دست یافت. بعدها، پس از بهبود، لیزرهای ناهمگون دوتایی و دیودهای لیزری ساختار راه راه (دیودهای لیزر) توسعه یافتند که به طور گسترده در ارتباطات فیبر نوری، دیسک های نوری استفاده می شود. چاپگرهای لیزری، اسکنرهای لیزری و نشانگرهای لیزری (اشاره‌گرهای لیزری). آنها در حال حاضر پر تولید ترین لیزر هستند. مزایای دیودهای لیزر عبارتند از: راندمان بالا، اندازه کوچک، وزن سبک و قیمت پایین. به طور خاص، بازده نوع چاه کوانتومی چندگانه 20 تا 40 درصد است و نوع PN نیز به 15 تا 25 درصد می رسد. به طور خلاصه، راندمان انرژی بالا بزرگترین ویژگی آن است. علاوه بر این، طول موج خروجی پیوسته آن محدوده از مادون قرمز تا نور مرئی را پوشش می دهد و محصولاتی با خروجی پالس نوری تا 50 وات (عرض پالس 100 ثانیه) نیز تجاری شده اند. این نمونه ای از لیزر است که استفاده از آن به عنوان منبع نور لیدار یا تحریک بسیار آسان است. طبق نظریه باند انرژی جامدات، سطوح انرژی الکترون ها در مواد نیمه هادی، نوارهای انرژی را تشکیل می دهند. باند پرانرژی نوار رسانایی، کم انرژی باند ظرفیت است و دو باند با نوار ممنوعه از هم جدا می شوند. هنگامی که جفت‌های الکترون-حفره غیرتعادلی وارد نیمه‌رسانا می‌شوند، انرژی آزاد شده به شکل لومینسانس تابش می‌شود که لومینسانس نوترکیبی حامل‌ها است.

مزایای لیزرهای نیمه هادی: اندازه کوچک، وزن سبک، عملکرد قابل اعتماد، مصرف برق کم، راندمان بالا و غیره.

2.4لیزر YAG

لیزر YAG، نوعی لیزر، یک ماتریس لیزری با خواص جامع عالی (اپتیک، مکانیک و حرارتی) است. مانند سایر لیزرهای جامد، اجزای اصلی لیزرهای YAG مواد کار لیزر، منبع پمپ و حفره تشدید هستند. با این حال، به دلیل انواع مختلف یون‌های فعال دوپ شده در کریستال، منابع مختلف پمپ و روش‌های پمپاژ، ساختارهای مختلف حفره تشدید مورد استفاده و سایر دستگاه‌های ساختاری کاربردی مورد استفاده، لیزرهای YAG را می‌توان به انواع مختلفی تقسیم کرد. به عنوان مثال، با توجه به شکل موج خروجی، می توان آن را به لیزر موج پیوسته YAG، لیزر YAG با فرکانس مکرر و لیزر پالس و غیره تقسیم کرد. با توجه به طول موج عملیاتی، می توان آن را به لیزر YAG 1.06μm، لیزر YAG دو برابر فرکانس، لیزر YAG با فرکانس رامان و لیزر YAG قابل تنظیم و غیره تقسیم کرد. با توجه به دوپینگ انواع مختلف لیزر را می توان به لیزرهای Nd:YAG، لیزرهای YAG دوپ شده با Ho، Tm، Er و غیره تقسیم کرد. با توجه به شکل کریستال، آنها به لیزرهای میله ای و دال شکل YAG تقسیم می شوند. با توجه به توان های خروجی مختلف می توان آنها را به توان بالا و توان کوچک و متوسط ​​تقسیم کرد. لیزر YAG و غیره

دستگاه برش لیزر جامد YAG پرتو لیزر پالسی را با طول موج 1064 نانومتر منبسط می کند، منعکس می کند و متمرکز می کند، سپس تابش می کند و سطح ماده را گرم می کند. گرمای سطح از طریق هدایت حرارتی به داخل پخش می شود و عرض، انرژی، حداکثر توان و تکرار پالس لیزر دقیقاً به صورت دیجیتالی کنترل می شود. فرکانس و سایر پارامترها می توانند فوراً مواد را ذوب، تبخیر و تبخیر کنند، در نتیجه برش، جوشکاری و حفاری مسیرهای از پیش تعیین شده را از طریق سیستم CNC انجام می دهند.

ویژگی ها: این دستگاه دارای کیفیت پرتو خوب، راندمان بالا، هزینه کم، پایداری، ایمنی، دقت بیشتر و قابلیت اطمینان بالا است. برش، جوشکاری، حفاری و سایر عملکردها را در یک ادغام می کند و آن را به یک تجهیزات پردازش انعطاف پذیر با دقت و کارآمد ایده آل تبدیل می کند. سرعت پردازش سریع، راندمان بالا، مزایای اقتصادی خوب، شکاف های لبه مستقیم کوچک، سطح برش صاف، نسبت عمق به قطر زیاد و حداقل تغییر شکل حرارتی نسبت ابعاد به عرض، و قابل پردازش بر روی مواد مختلف مانند سخت، شکننده است. ، و نرم. هیچ مشکلی در فرآوری یا تعویض ابزار وجود ندارد و هیچ تغییر مکانیکی وجود ندارد. تحقق اتوماسیون آسان است. این می تواند پردازش را تحت شرایط خاص تحقق بخشد. راندمان پمپ بالا است، تا حدود 20٪. با افزایش راندمان، بار حرارتی محیط لیزر کاهش می یابد، بنابراین پرتو تا حد زیادی بهبود می یابد. عمر با کیفیت بالا، قابلیت اطمینان بالا، اندازه کوچک و وزن سبک دارد و برای کاربردهای کوچک سازی مناسب است.

کاربرد: مناسب برای برش لیزری، جوشکاری و حفاری مواد فلزی: مانند فولاد کربن، فولاد ضد زنگ، فولاد آلیاژی، آلومینیوم و آلیاژها، مس و آلیاژها، تیتانیوم و آلیاژها، آلیاژهای نیکل-مولیبدن و سایر مواد. به طور گسترده در هوانوردی، هوا فضا، سلاح، کشتی، پتروشیمی، پزشکی، ابزار دقیق، میکروالکترونیک، خودرو و سایر صنایع استفاده می شود. نه تنها کیفیت پردازش بهبود می یابد، بلکه راندمان کار نیز بهبود می یابد. علاوه بر این، لیزر YAG همچنین می تواند یک روش تحقیق دقیق و سریع برای تحقیقات علمی ارائه دهد.

در مقایسه با سایر لیزرها:

1. لیزر YAG می تواند در هر دو حالت پالس و پیوسته کار کند. خروجی پالس آن می‌تواند پالس‌های کوتاه و پالس‌های فوق‌کوتاه را از طریق فناوری Q-switching و mode-locking بدست آورد، بنابراین دامنه پردازش آن بزرگ‌تر از لیزر CO2 است.

2. طول موج خروجی آن 1.06um است که دقیقاً یک مرتبه قدر کوچکتر از طول موج لیزر CO2 10.06um است، بنابراین دارای راندمان کوپلینگ بالایی با فلز و عملکرد پردازش خوبی است.

3. لیزر YAG دارای ساختار جمع و جور، وزن سبک، استفاده آسان و قابل اعتماد، و نیازهای تعمیر و نگهداری کم است.

4. لیزر YAG را می توان با فیبر نوری جفت کرد. با کمک سیستم مالتی پلکس تقسیم زمان و تقسیم توان، یک پرتو لیزر را می توان به راحتی به چندین ایستگاه کاری یا ایستگاه های کاری راه دور منتقل کرد که انعطاف پذیری پردازش لیزر را تسهیل می کند. بنابراین، هنگام انتخاب لیزر، باید پارامترهای مختلف و نیازهای واقعی خود را در نظر بگیرید. تنها از این طریق لیزر می تواند حداکثر کارایی خود را اعمال کند. لیزرهای پالس Nd:YAG ارائه شده توسط Xinte Optoelectronics برای کاربردهای صنعتی و علمی مناسب هستند. لیزرهای Nd:YAG پالسی قابل اعتماد و پایدار، خروجی پالس را تا 1.5 ژول در 1064 نانومتر با نرخ تکرار تا 100 هرتز ارائه می‌کنند.