لیزر دیسکی
پیشنهاد مفهوم طراحی لیزر دیسک به طور موثری مشکل اثر حرارتی لیزرهای حالت جامد را حل کرد و به ترکیب کاملی از توان متوسط بالا، توان اوج بالا، راندمان بالا و کیفیت پرتو بالای لیزرهای حالت جامد دست یافت. لیزرهای دیسک به یک منبع نور لیزر جدید و غیرقابل جایگزین برای پردازش در زمینههای خودرو، کشتی، راهآهن، هوانوردی، انرژی و سایر زمینهها تبدیل شدهاند. فناوری لیزر دیسک پرقدرت فعلی دارای حداکثر توان 16 کیلووات و کیفیت پرتو 8 میلیمتر میلیرادیان است که امکان جوشکاری از راه دور لیزر رباتیک و برش پرسرعت لیزر با فرمت بزرگ را فراهم میکند و چشماندازهای گستردهای را برای لیزرهای حالت جامد در زمینه ...پردازش لیزری پرقدرتبازار اپلیکیشن.
مزایای لیزر دیسک:
۱. ساختار مدولار
لیزر دیسکی ساختاری مدولار دارد و هر ماژول را میتوان به سرعت در محل جایگزین کرد. سیستم خنککننده و سیستم هدایت نور با منبع لیزر یکپارچه شدهاند و ساختار فشرده، فضای اشغالی کم و نصب و اشکالزدایی سریعی دارند.
2. کیفیت پرتو عالی و استاندارد
تمام لیزرهای دیسکی TRUMPF با توان بیش از 2 کیلووات، دارای حاصلضرب پارامتر پرتو (BPP) استاندارد شده با 8 میلیمتر بر میلیرادیان هستند. این لیزر نسبت به تغییرات حالت عملکرد ثابت است و با تمام اپتیکهای TRUMPF سازگار است.
۳. از آنجایی که اندازه نقطه در لیزر دیسکی بزرگ است، چگالی توان نوری که هر عنصر نوری تحمل میکند، کوچک است.
آستانه آسیب پوشش عنصر نوری معمولاً حدود ۵۰۰ مگاوات بر سانتیمتر مربع و آستانه آسیب کوارتز ۲-۳ گیگاوات بر سانتیمتر مربع است. چگالی توان در حفره رزونانس لیزر دیسکی TRUMPF معمولاً کمتر از ۰.۵ مگاوات بر سانتیمتر مربع و چگالی توان روی فیبر کوپلینگ کمتر از ۳۰ مگاوات بر سانتیمتر مربع است. چنین چگالی توان پایینی باعث آسیب به اجزای نوری نمیشود و اثرات غیرخطی ایجاد نمیکند، بنابراین قابلیت اطمینان عملیاتی را تضمین میکند.
4. سیستم کنترل بازخورد قدرت لیزر در زمان واقعی را اتخاذ کنید.
سیستم کنترل بازخورد بلادرنگ میتواند توان رسیده به قطعه T را پایدار نگه دارد و نتایج پردازش تکرارپذیری عالی دارند. زمان پیشگرمایش لیزر دیسکی تقریباً صفر است و محدوده توان قابل تنظیم ۱٪ تا ۱۰۰٪ است. از آنجایی که لیزر دیسکی مشکل اثر لنز حرارتی را به طور کامل حل میکند، توان لیزر، اندازه نقطه و زاویه واگرایی پرتو در کل محدوده توان پایدار هستند و جبهه موج پرتو دچار اعوجاج نمیشود.
۵. فیبر نوری میتواند در حالی که لیزر همچنان به کار خود ادامه میدهد، به صورت plug-and-play قابل استفاده باشد.
وقتی یک فیبر نوری خاص از کار میافتد، هنگام تعویض فیبر نوری، فقط کافی است مسیر نوری فیبر نوری را بدون خاموش شدن ببندید و سایر فیبرهای نوری میتوانند به تولید نور لیزر ادامه دهند. تعویض فیبر نوری به راحتی و بدون نیاز به هیچ ابزار یا تنظیم ترازی قابل انجام، اتصال و استفاده است. یک دستگاه ضد گرد و غبار در ورودی خیابان وجود دارد تا از ورود گرد و غبار به ناحیه اجزای نوری به شدت جلوگیری کند.
6. ایمن و قابل اعتماد
در طول پردازش، حتی اگر میزان انتشار ماده در حال پردازش آنقدر زیاد باشد که نور لیزر به داخل لیزر منعکس شود، هیچ تاثیری بر خود لیزر یا اثر پردازش نخواهد داشت و هیچ محدودیتی در پردازش مواد یا طول فیبر وجود نخواهد داشت. ایمنی عملکرد لیزر، گواهینامه ایمنی آلمان را دریافت کرده است.
۷. ماژول دیود پمپاژ سادهتر و سریعتر است
آرایه دیودی نصب شده روی ماژول پمپاژ نیز از نوع ماژولار است. ماژولهای آرایه دیودی عمر طولانی دارند و به مدت 3 سال یا 20000 ساعت گارانتی میشوند. چه در صورت تعویض برنامهریزی شده و چه در صورت تعویض فوری به دلیل خرابی ناگهانی، نیازی به زمان از کار افتادگی نیست. هنگامی که یک ماژول از کار میافتد، سیستم کنترل هشدار میدهد و به طور خودکار جریان سایر ماژولها را به طور مناسب افزایش میدهد تا توان خروجی لیزر ثابت بماند. کاربر میتواند به مدت ده یا حتی دهها ساعت به کار خود ادامه دهد. تعویض ماژولهای دیود پمپاژ در محل تولید بسیار ساده است و نیازی به آموزش اپراتور ندارد.
۲.۲لیزر فیبر
لیزرهای فیبری، مانند سایر لیزرها، از سه بخش تشکیل شدهاند: یک محیط تقویت (فیبر آلاییده) که میتواند فوتون تولید کند، یک حفره تشدید نوری که اجازه میدهد فوتونها در محیط تقویت، به صورت تشدیدی تغذیه و تقویت شوند، و یک منبع پمپ که گذارهای فوتونی را تحریک میکند.
ویژگیها: ۱. فیبر نوری نسبت «مساحت سطح/حجم» بالایی دارد، اثر اتلاف حرارت خوبی دارد و میتواند بدون خنکسازی اجباری به طور مداوم کار کند. ۲. به عنوان یک محیط موجبر، فیبر نوری قطر هسته کوچکی دارد و مستعد چگالی توان بالا در فیبر است. بنابراین، لیزرهای فیبری راندمان تبدیل بالاتر، آستانه پایینتر، بهره بالاتر و پهنای خط باریکتری دارند و با فیبر نوری متفاوت هستند. تلفات کوپلینگ کوچک است. ۳. از آنجا که فیبرهای نوری انعطافپذیری خوبی دارند، لیزرهای فیبری کوچک و انعطافپذیر، از نظر ساختار جمع و جور، مقرون به صرفه و به راحتی در سیستمها ادغام میشوند. ۴. فیبر نوری همچنین پارامترهای قابل تنظیم و گزینشپذیری زیادی دارد و میتواند محدوده تنظیم بسیار وسیعی، پراکندگی و پایداری خوبی را به دست آورد.
طبقه بندی لیزر فیبر:
۱. لیزر فیبری آلاییده شده با عناصر کمیاب خاکی
۲. عناصر خاکی کمیاب که در فیبرهای نوری فعال نسبتاً بالغ آلاییده شدهاند: اربیوم، نئودیمیوم، پرازئودیمیوم، تولیم و ایتربیم.
۳. خلاصهای از لیزر پراکندگی رامان تحریکشده با فیبر: لیزر فیبر اساساً یک مبدل طول موج است که میتواند طول موج پمپ را به نور با طول موج خاص تبدیل کرده و آن را به شکل لیزر خروجی دهد. از دیدگاه فیزیکی، اصل تولید تقویت نور، فراهم کردن نوری با طول موجی است که مادهی عامل بتواند آن را جذب کند، به طوری که مادهی عامل بتواند به طور مؤثر انرژی را جذب کرده و فعال شود. بنابراین، بسته به مادهی آلایشدهنده، طول موج جذب مربوطه نیز متفاوت است و الزامات پمپ برای طول موج نور نیز متفاوت است.
۲.۳ لیزر نیمههادی
لیزر نیمههادی در سال ۱۹۶۲ با موفقیت تحریک شد و در سال ۱۹۷۰ به خروجی پیوسته در دمای اتاق دست یافت. بعدها، پس از پیشرفتها، لیزرهای دو پیوند ناهمگن و دیودهای لیزری با ساختار نواری (دیودهای لیزری) توسعه یافتند که به طور گسترده در ارتباطات فیبر نوری، دیسکهای نوری، چاپگرهای لیزری، اسکنرهای لیزری و اشارهگرهای لیزری (اشارهگرهای لیزری) استفاده میشوند. آنها در حال حاضر پرتولیدترین لیزر هستند. مزایای دیودهای لیزری عبارتند از: راندمان بالا، اندازه کوچک، وزن سبک و قیمت پایین. به طور خاص، راندمان نوع چاه کوانتومی چندگانه ۲۰ تا ۴۰ درصد و نوع PN نیز به چندین ۱۵ تا ۲۵ درصد میرسد. به طور خلاصه، راندمان بالای انرژی بزرگترین ویژگی آن است. علاوه بر این، طول موج خروجی پیوسته آن محدوده نور مادون قرمز تا مرئی را پوشش میدهد و محصولاتی با خروجی پالس نوری تا ۵۰ وات (پهنای پالس ۱۰۰ نانوثانیه) نیز تجاری شدهاند. این نمونهای از لیزری است که استفاده از آن به عنوان لیدار یا منبع نور تحریک بسیار آسان است. طبق نظریه باند انرژی جامدات، سطوح انرژی الکترونها در مواد نیمهرسانا، باندهای انرژی را تشکیل میدهند. باند پرانرژی، باند رسانش و باند کمانرژی، باند ظرفیت است و این دو باند توسط باند ممنوعه از هم جدا میشوند. هنگامی که جفتهای الکترون-حفره غیرتعادلی وارد شده به نیمهرسانا دوباره ترکیب میشوند، انرژی آزاد شده به شکل لومینسانس تابش میشود که همان لومینسانس نوترکیبی حاملها است.
مزایای لیزرهای نیمههادی: اندازه کوچک، وزن سبک، عملکرد قابل اعتماد، مصرف توان کم، راندمان بالا و غیره.
۲.۴لیزر یاگ
لیزر YAG، نوعی لیزر، یک ماتریس لیزری با خواص جامع عالی (اپتیکی، مکانیکی و حرارتی) است. مانند سایر لیزرهای جامد، اجزای اصلی لیزرهای YAG عبارتند از ماده کاری لیزر، منبع پمپ و حفره رزونانس. با این حال، با توجه به انواع مختلف یونهای فعال آلاییده شده در کریستال، منابع پمپ و روشهای پمپاژ مختلف، ساختارهای مختلف حفره رزونانس مورد استفاده و سایر دستگاههای ساختاری کاربردی مورد استفاده، لیزرهای YAG را میتوان به انواع مختلفی تقسیم کرد. به عنوان مثال، بر اساس شکل موج خروجی، میتوان آن را به لیزر YAG موج پیوسته، لیزر YAG فرکانس تکرار شونده و لیزر پالسی و غیره تقسیم کرد. بر اساس طول موج عملیاتی، میتوان آن را به لیزر YAG با فرکانس 1.06 میکرومتر، لیزر YAG با فرکانس دو برابر شده، لیزر YAG با فرکانس رامان و لیزر YAG قابل تنظیم و غیره تقسیم کرد. بر اساس آلایش، انواع مختلف لیزرها را میتوان به لیزرهای Nd:YAG، لیزرهای YAG آلاییده شده با Ho، Tm، Er و غیره تقسیم کرد. با توجه به شکل کریستال، آنها به لیزرهای YAG میلهای شکل و تختهای شکل تقسیم میشوند؛ با توجه به توانهای خروجی مختلف، میتوان آنها را به لیزرهای YAG با توان بالا و توان کم و متوسط تقسیم کرد. و غیره.
دستگاه برش لیزر جامد YAG پرتو لیزر پالسی با طول موج 1064 نانومتر را منبسط، منعکس و متمرکز میکند، سپس سطح ماده را تابش و گرم میکند. گرمای سطح از طریق رسانش حرارتی به داخل نفوذ میکند و عرض، انرژی، اوج توان و تکرار پالس لیزر به طور دقیق به صورت دیجیتالی کنترل میشوند. فرکانس و سایر پارامترها میتوانند فوراً ماده را ذوب، تبخیر و بخار کنند و در نتیجه برش، جوشکاری و سوراخکاری در مسیرهای از پیش تعیین شده از طریق سیستم CNC انجام شود.
ویژگیها: این دستگاه دارای کیفیت پرتو خوب، راندمان بالا، هزینه کم، پایداری، ایمنی، دقت بیشتر و قابلیت اطمینان بالا است. این دستگاه، برش، جوشکاری، سوراخکاری و سایر عملکردها را در یک دستگاه ادغام میکند و آن را به یک تجهیزات پردازش انعطافپذیر، دقیق و کارآمد ایدهآل تبدیل میکند. سرعت پردازش سریع، راندمان بالا، مزایای اقتصادی خوب، شکافهای کوچک لبه مستقیم، سطح برش صاف، نسبت عمق به قطر زیاد و حداقل تغییر شکل حرارتی نسبت ابعاد به عرض، و قابل پردازش روی مواد مختلف مانند سخت، شکننده و نرم است. هیچ مشکلی در سایش یا تعویض ابزار در پردازش وجود ندارد و هیچ تغییر مکانیکی رخ نمیدهد. اتوماسیون آن آسان است. میتواند پردازش را در شرایط خاص انجام دهد. راندمان پمپ بالا است، تا حدود 20٪. با افزایش راندمان، بار حرارتی محیط لیزر کاهش مییابد، بنابراین پرتو تا حد زیادی بهبود مییابد. دارای طول عمر طولانی، قابلیت اطمینان بالا، اندازه کوچک و وزن سبک است و برای کاربردهای کوچکسازی مناسب است.
کاربرد: مناسب برای برش لیزری، جوشکاری و سوراخکاری مواد فلزی: مانند فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، فولاد آلیاژی، آلومینیوم و آلیاژها، مس و آلیاژها، تیتانیوم و آلیاژها، آلیاژهای نیکل-مولیبدن و سایر مواد. به طور گسترده در صنایع هوانوردی، هوافضا، سلاح، کشتی، پتروشیمی، پزشکی، ابزار دقیق، میکروالکترونیک، خودرو و سایر صنایع استفاده میشود. نه تنها کیفیت پردازش بهبود مییابد، بلکه راندمان کار نیز بهبود مییابد. علاوه بر این، لیزر YAG میتواند یک روش تحقیق دقیق و سریع برای تحقیقات علمی نیز ارائه دهد.
در مقایسه با سایر لیزرها:
۱. لیزر YAG میتواند در هر دو حالت پالسی و پیوسته کار کند. خروجی پالس آن میتواند از طریق فناوری Q-switching و قفل حالت، پالسهای کوتاه و فوق کوتاه تولید کند، بنابراین محدوده پردازش آن از لیزرهای CO2 بزرگتر است.
۲. طول موج خروجی آن ۱.۰۶ میکرومتر است که دقیقاً یک مرتبه کوچکتر از طول موج لیزر CO2 با ۱۰.۰۶ میکرومتر است، بنابراین راندمان اتصال بالایی با فلز و عملکرد پردازشی خوبی دارد.
۳. لیزر YAG ساختار جمع و جور، وزن سبک، استفاده آسان و قابل اعتماد و نیازهای نگهداری کمی دارد.
۴. لیزر YAG را میتوان با فیبر نوری کوپل کرد. با کمک سیستم مالتی پلکس تقسیم زمان و تقسیم توان، میتوان به راحتی یک پرتو لیزر را به چندین ایستگاه کاری یا ایستگاههای کاری از راه دور منتقل کرد که انعطافپذیری پردازش لیزر را تسهیل میکند. بنابراین، هنگام انتخاب لیزر، باید پارامترهای مختلف و نیازهای واقعی خود را در نظر بگیرید. تنها از این طریق است که لیزر میتواند حداکثر کارایی خود را اعمال کند. لیزرهای پالسی Nd:YAG ارائه شده توسط Xinte Optoelectronics برای کاربردهای صنعتی و علمی مناسب هستند. لیزرهای پالسی Nd:YAG قابل اعتماد و پایدار، خروجی پالس تا ۱.۵ ژول در ۱۰۶۴ نانومتر با نرخ تکرار تا ۱۰۰ هرتز ارائه میدهند.
زمان ارسال: ۱۷ مه ۲۰۲۴
