Table des matières
Qu'est-ce qu'un laser à fibre ?
Caractéristiques du laser à fibre
Composition et principe
Optique laser à fibre
Types et utilisations
Coûts du laser à fibre
Qu'est-ce qu'un laser à fibre ?
Un laser à fibre est un type de laser à l'état solide dans lequel le milieu de gain est une fibre de verre dopée avec des éléments de terres rares. Cela permet une efficacité de conversion photoélectrique élevée, une structure simple et une bonne qualité de faisceau.
Ce système est devenu courant dans les développements de la technologie laser et les applications industrielles. Certaines des raisons à cela incluent la faible empreinte de la fibre optique, ce qui signifie qu'elle a une large applicabilité et un taux d'utilisation élevé dans les domaines de fabrication et de traitement en aval. Une autre raison est la grande adaptabilité de traitement du laser à fibre, qui permet son utilisation dans de nombreuses applications. De plus, il a amélioré la qualité du faisceau, ce qui peut maximiser l'effet de réduction des coûts et d'amélioration de l'efficacité pour les entreprises de fabrication.
Caractéristiques du laser à fibre
- L'invention concerne un laser monomode à haute luminosité, obtenu en pompant la source de lumière LD haute puissance et faible luminosité à partir du spectre d'absorption des éléments de terres rares à travers la structure de fibre à double gaine.
- Conception compacte et flexible, efficacité de conversion élevée et capacité à travailler dans des conditions difficiles grâce à son système de refroidissement efficace.
- Production de faisceaux de bonne qualité avec une efficacité de conversion élevée et un seuil bas.
- Une sortie laser dans la bande 0.38-4um, réalisée en utilisant différents éléments de terres rares.
- Une sélection de longueur d'onde facile et accordable, et une large plage d'accord.
- Bon couplage et haut degré de compatibilité avec les systèmes de communication optique existants.
- Dispositifs à fibres optiques et fibres optiques, réduisant considérablement les coûts de structure.
Composition et principe
Comme les autres types de laser, un laser à fibre se compose de trois parties : un milieu de gain, une source de pompage et une cavité résonnante. Pour le milieu de gain, le laser à fibre utilise des fibres actives dopées avec des éléments de terres rares dans son cœur. Généralement, un laser à semi-conducteur est utilisé comme source de pompage. La cavité résonnante est généralement composée de miroirs, de faces d'extrémité de fibre, de miroirs de boucle de fibre ou de réseaux de fibre.
Le processus de fonctionnement spécifique est le suivant : dans l'état de fonctionnement, la fibre active (fibre de gain) absorbe l'énergie fournie par la source de pompage. Ensuite, le laser de sortie est amplifié par la cavité résonnante composée de la fibre active et du réseau de fibres.
Origine des graines
Également appelée source de signal, la source de semence fait l'objet d'une amplification de rayonnement dans le système d'amplification laser. Ici, le laser qui fournit un signal de faible puissance est utilisé comme « graine » pour permettre au système d'amplification d'être amplifié en fonction de l'état de cette « graine ».
Fibre optique active
La fibre active est utilisée comme milieu de gain, avec la fonction de réaliser l'amplification en convertissant l'énergie de la lumière de pompage en signal lumineux.
Fibre optique passive
La fibre optique passive réalise principalement la fonction de transmission de la lumière et ne participe pas à la conversion de longueur d'onde. Il existe principalement des réseaux de fibres dans les systèmes laser à fibre, avec des fibres d'adaptation passives dans les isolateurs de fibre et des fibres de transmission d'énergie passives multimodes à grand cœur dans les composants de transmission d'énergie laser.
Actuellement, ces produits à fibres optiques passives provenant de fournisseurs nationaux sont presque en mesure de répondre aux besoins de production, seule une petite quantité de fibres optiques passives utilisées dans des produits à très haute puissance utilisant encore des fibres optiques importées.
Optique laser à fibre
Source de pompage
La source de pompage peut être utilisée comme source de lumière directe pour émettre la lumière laser dans des lasers à semi-conducteurs industriels. De plus, il peut être utilisé comme source de lumière de pompe pour fournir une lumière de pompe haute puissance et haute luminosité pour les lasers à fibre.
Combinateur de pompe
Les lasers provenant de plusieurs sources de pompage peuvent être combinés et introduits dans la fibre optique pour obtenir une puissance de sortie laser de pompage plus élevée.
Combinateur d'énergie
Le combinateur d'énergie peut superposer l'énergie de plusieurs modules laser à fibre haute puissance. C'est également un dispositif central lors de la création d'une sortie de faisceau laser multimode.
Caillebotis fibre
Le réseau de fibre est un réseau de diffraction qui est formé en modulant périodiquement axialement l'indice de réfraction du cœur de la fibre via une certaine méthode. Le réseau de fibres appartient à un dispositif de filtre passif et est un composant nécessaire dans tout résonateur. Il détermine également la longueur d'onde de sortie et la bande passante du laser et peut contrôler le mode laser et la qualité du faisceau.
Tête laser
La tête laser est un composant important pour réaliser la sortie flexible longue distance du laser haute puissance sur le site d'application. Il est également compatible avec le système d'usinage, ce qui signifie que le laser généré par le laser peut être transmis au matériau de traitement pour compléter l'application d'usinage au laser.
Isolateur
L'isolateur protège le laser et empêche la lumière de retour d'endommager les autres composants optiques.
Strip-teaseuse
Le décapant peut éliminer efficacement la lumière de la gaine dans le laser, protéger tous les appareils associés et améliorer la qualité du faisceau laser de sortie. Le modulateur acousto-optique est principalement utilisé à l'intérieur du résonateur pour moduler l'impulsion laser requise via la technologie de modulation d'entraînement par radiofréquence. C'est l'un des composants de base du laser à fibre à impulsion Q-switched.
Correspondance de motifs
L'apparieur de motifs est un dispositif central utilisé pour connecter deux types différents de fibres optiques afin de minimiser la perte de connexion et d'optimiser l'adaptation du champ du mode laser.
Types et utilisations
Selon le mode de travail, les deux types de lasers à fibre les plus couramment utilisés sont le laser continu et le laser pulsé. Ceux-ci peuvent être utilisés pour la découpe, le soudage, la gravure, le marquage, le nettoyage et d'autres scénarios.
Laser continu
Le laser continu émet un faisceau lumineux continu, avec une puissance crête de 120KW. Il est utilisé pour le découpage, le soudage, le brasage et le perçage. Le laser semi-continu (QCW) est toujours pulsé mais avec une largeur d'impulsion plus longue et une puissance de crête de 23KW, qui est utilisé dans la coupe, le soudage à l'arc, le perçage, le brasage et la trempe du métal (améliorant la ductilité du métal et réduisant la résistance CC). Il est particulièrement adapté au remplacement des lasers YAG pompés par lampe dans le soudage par points, ainsi que dans les applications de soudage à la molette et de perçage. Il y a un certain chevauchement de fonctionnalité avec le laser continu.
Laser pulsé
Les lasers pulsés peuvent être divisés en lasers pulsés nanoseconde, picoseconde et femtoseconde. Le laser nanoseconde avec une largeur d'impulsion plus longue a une puissance de crête de 1 MW et est utilisé pour le traçage, la gravure, le perçage, le traitement de surface, la trempe et le marquage. Le laser nanoseconde avec une largeur d'impulsion plus courte pour la micro-finition est utilisé pour la trempe, la tranche de silicium et la découpe du verre.
Le laser picoseconde avec une largeur d'impulsion atteignant le niveau picoseconde a une puissance de crête supérieure à 10 MW et est utilisé pour le noircissement, la découpe du saphir et du verre, et la découpe photovoltaïque et OLED. Le laser femtoseconde avec une largeur d'impulsion allant jusqu'au niveau femtoseconde a une puissance de crête supérieure à 29 MW, qui est utilisée pour la découpe de tôle, le perçage, le traitement de haute précision et la chirurgie ophtalmique.
Coûts du laser à fibre
Graveur laser à fibre
Une machine de gravure et de fabrication au laser à fibre coûte généralement entre 3,500 28,500 $ et 20 30 $ selon les puissances laser pulsées, qui vont de 50 W, 60 W, 70 W, 100 W, XNUMX W et XNUMX W.
Coupe laser à fibre
Une machine de découpe laser à fibre coûte entre 14,200 260,000 $ et 1000 1500 $, selon la puissance laser continue qui varie de 2000 3000 W, 4000 6000 W, 8000 10000 W, 12000 15000 W, 20000 30000 W, 40000 XNUMX W, XNUMX XNUMX W, XNUMX XNUMX W, XNUMX XNUMX W, XNUMX XNUMX W, XNUMX XNUMX W, XNUMX XNUMX W , et jusqu'à XNUMXW.
Soudeur laser fibre
Le prix d'une machine de soudage laser à fibre varie de 5,400 58,000 $ à 1000 1500 $, selon les différents types, y compris les soudeurs portables (pistolet de soudage laser portable), les soudeurs automatiques (contrôleur CNC) et les soudeurs robotisés avec des puissances laser continues de 2000 3000 W, XNUMX XNUMX W, XNUMX XNUMX W et XNUMXW.
Nettoyeur laser à fibre
Le prix moyen d'une nouvelle machine de nettoyage au laser à fibre varie de 5,000 19,500 $ à 50 100 $, selon la puissance laser pulsée qui varie de 200 W, 300 W, 1000 W, 1500 W et la puissance laser continue qui varie de 2000 3000 W, XNUMX XNUMX W, XNUMX XNUMX W, XNUMX XNUMX W.
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