Sommario
Cos'è un laser a fibra?
Caratteristiche del laser a fibra
Composizione e principio
Laser a fibra ottica
Tipi e usi
Costo del laser in fibra
Cos'è un laser a fibra?
Un laser a fibra è un tipo di laser a stato solido in cui il mezzo di guadagno è una fibra di vetro drogata con elementi di terre rare. Ciò consente un'elevata efficienza di conversione fotoelettrica, una struttura semplice e una buona qualità del raggio.
Questo sistema è diventato mainstream negli sviluppi della tecnologia laser e nelle applicazioni industriali. Alcune delle ragioni di ciò includono l'ingombro ridotto della fibra ottica, il che significa che ha un'ampia applicabilità e un alto tasso di utilizzo nei campi di produzione e lavorazione a valle. Un altro motivo è l'elevata adattabilità alla lavorazione del laser a fibra, che ne consente l'utilizzo in molte applicazioni. Inoltre, ha migliorato la qualità del raggio, che può massimizzare l'effetto della riduzione dei costi e del miglioramento dell'efficienza per le imprese manifatturiere.
Caratteristiche del laser a fibra
- Un laser monomodale ad alta luminosità, ottenuto pompando la sorgente luminosa LD ad alta potenza e bassa luminosità dallo spettro di assorbimento degli elementi delle terre rare attraverso la struttura in fibra a doppio rivestimento.
- Design piccolo e flessibile, elevata efficienza di conversione e capacità di lavorare in condizioni difficili grazie al suo efficace sistema di raffreddamento.
- Produzione di travi di buona qualità con elevata efficienza di conversione e bassa soglia.
- Un'uscita laser nella banda 0.38-4um, realizzata utilizzando diversi elementi di terre rare.
- Una selezione della lunghezza d'onda facile e sintonizzabile e un'ampia gamma di sintonizzazione.
- Buon accoppiamento e un alto grado di compatibilità con i sistemi di comunicazione ottica esistenti.
- Dispositivi in fibra ottica e fibre ottiche, riducendo notevolmente i costi strutturali.
Composizione e principio
Come altri tipi di laser, un laser a fibra è costituito da tre parti: un mezzo di guadagno, una sorgente di pompaggio e una cavità risonante. Per il mezzo di guadagno, il laser a fibra utilizza fibre attive drogate con elementi di terre rare nel suo nucleo. Generalmente, un laser a semiconduttore viene utilizzato come sorgente di pompaggio. La cavità risonante è solitamente composta da specchi, facce di estremità in fibra, specchi ad anello in fibra o reticoli in fibra.
Il processo di lavoro specifico è il seguente: Nello stato di lavoro, la fibra attiva (fibra di guadagno) assorbe l'energia fornita dalla sorgente della pompa. Quindi, il laser di uscita viene amplificato dalla cavità risonante composta dalla fibra attiva e dal reticolo della fibra.
Fonte del seme
Conosciuta anche come sorgente del segnale, la sorgente seme è l'oggetto dell'amplificazione della radiazione nel sistema di amplificazione laser. Qui, il laser che fornisce un segnale a bassa potenza viene utilizzato come "seme" per consentire al sistema di amplificazione di essere amplificato in base allo stato di questo "seme".
Fibra ottica attiva
La fibra attiva viene utilizzata come mezzo di guadagno, con la funzione di ottenere l'amplificazione convertendo l'energia dalla luce della pompa in luce di segnalazione.
Fibra ottica passiva
La fibra ottica passiva realizza principalmente la funzione di trasmissione della luce e non partecipa alla conversione della lunghezza d'onda. Esistono principalmente reticoli in fibra nei sistemi laser in fibra, con fibre di adattamento passive negli isolatori in fibra e fibre passive multimodali per la trasmissione di energia a nucleo largo nei componenti di trasmissione dell'energia laser.
Attualmente, i prodotti in fibra ottica passiva dei fornitori nazionali sono quasi in grado di soddisfare le esigenze di produzione, con solo una piccola quantità di fibra ottica passiva utilizzata nei prodotti ad altissima potenza che utilizza ancora fibra ottica importata.
Laser a fibra ottica
Sorgente della pompa
La sorgente della pompa può essere utilizzata come sorgente di luce diretta per emettere la luce laser nei laser a semiconduttore industriali. Inoltre, può essere utilizzato come sorgente di luce a pompa per fornire una luce a pompa ad alta potenza e luminosità per i laser a fibra.
Combinatore di pompe
I laser provenienti da più sorgenti di pompaggio possono essere combinati e immessi nella fibra ottica per ottenere un'uscita laser di pompaggio di maggiore potenza.
Combinatore di energia
Il combinatore di energia può sovrapporre energia da più moduli laser in fibra ad alta potenza. È anche un dispositivo fondamentale quando si crea un'uscita del raggio laser multimodale.
Reticolo in fibra
Il reticolo in fibra è un reticolo di diffrazione che si forma modulando assialmente periodicamente l'indice di rifrazione del nucleo della fibra tramite un determinato metodo. Il reticolo in fibra appartiene a un dispositivo di filtro passivo oltre ad essere un componente necessario in qualsiasi risonatore. Determina inoltre la lunghezza d'onda di uscita e la larghezza di banda del laser e può controllare la modalità laser e la qualità del raggio.
laser testa
La testa laser è un componente importante per realizzare l'uscita flessibile a lunga distanza del laser ad alta potenza nel sito di applicazione. È anche compatibile con il sistema di lavorazione, il che significa che il laser generato dal laser può essere trasmesso al materiale di lavorazione per completare l'applicazione di lavorazione laser.
isolatore
L'isolatore protegge il laser e impedisce alla luce di ritorno di danneggiare gli altri componenti ottici.
Spogliarellista
Lo stripper può rimuovere efficacemente la luce del rivestimento nel laser, proteggere qualsiasi dispositivo correlato e migliorare la qualità del raggio laser in uscita. Il modulatore acusto-ottico viene utilizzato principalmente all'interno del risonatore per modulare l'impulso laser richiesto tramite la tecnologia di modulazione dell'azionamento a radiofrequenza. È uno dei componenti principali del laser a fibra a impulsi Q-switched.
Corrispondente di modelli
Il pattern matcher è un dispositivo centrale utilizzato per collegare due diversi tipi di fibre ottiche per ridurre al minimo la perdita di connessione e ottimizzare la corrispondenza del campo della modalità laser.
Tipi e usi
A seconda della modalità di lavoro, i due tipi di laser a fibra più comunemente utilizzati sono il laser continuo e il laser pulsato. Questi possono essere utilizzati per il taglio, la saldatura, l'incisione, la marcatura, la pulizia e altri scenari.
Laser continuo
Il laser continuo emette un raggio di luce continuo, con una potenza di picco di 120KW. È utilizzato nel taglio, nella saldatura, nella brasatura e nella perforazione. Il laser semicontinuo (QCW) è ancora pulsato ma con una larghezza di impulso maggiore e una potenza di picco di 23 kW, che viene utilizzato per il taglio, la saldatura ad arco, la foratura, la brasatura e la tempra del metallo (migliorando la duttilità del metallo e riducendo la resistenza CC). È particolarmente adatto per sostituire i laser YAG con pompaggio a lampada nelle applicazioni di saldatura a punti, saldatura continua e foratura. C'è una certa sovrapposizione di funzionalità con il laser continuo.
Laser pulsato
I laser pulsati possono essere suddivisi in laser pulsati a nanosecondi, picosecondi e femtosecondi. Il laser al nanosecondo con un'ampiezza di impulso più lunga ha una potenza di picco di 1 MW e viene utilizzato per tracciare, incidere, forare, trattare superfici, tempra e marcatura. Il laser al nanosecondo con una larghezza di impulso più corta per la microfinitura viene utilizzato per tempra, wafer di silicio e taglio del vetro.
Il laser a picosecondi con un'ampiezza di impulso che raggiunge il livello di picosecondi ha una potenza di picco superiore a 10 MW e viene utilizzato per l'annerimento, il taglio di zaffiro e vetro, il taglio fotovoltaico e OLED. Il laser a femtosecondi con una larghezza di impulso fino al livello di femtosecondi ha una potenza di picco superiore a 29 MW, che viene utilizzata per il taglio di lamiere, la foratura, la lavorazione ad alta precisione e la chirurgia oftalmica.
Costo del laser in fibra
Incisore laser a fibra
Una macchina per incisione e produzione laser in fibra ha solitamente un prezzo compreso tra $ 3,500 e $ 28,500 a seconda delle potenze del laser pulsato, che vanno da 20 W, 30 W, 50 W, 60 W, 70 W e 100 W.
Taglierina laser in fibra
Una macchina per il taglio laser in fibra costa tra $ 14,200 e $ 260,000, a seconda della potenza laser continua che varia da 1000 W, 1500 W, 2000 W, 3000 W, 4000 W, 6000 W, 8000 W, 10000 W, 12000 W, 15000 W, 20000 W, 30000 W e fino a 40000W.
Saldatrice laser a fibra
Il prezzo di una saldatrice laser a fibra varia da $ 5,400 a $ 58,000, a seconda dei diversi tipi, tra cui saldatori portatili (pistola per saldatura laser portatile), saldatori automatici (controllore CNC) e saldatori robotizzati con potenze laser continue di 1000 W, 1500 W, 2000 W e 3000 W.
Detergente laser a fibra
Il prezzo medio per una nuova macchina per la pulizia laser in fibra varia da $ 5,000 a $ 19,500, a seconda della potenza del laser pulsato che varia da 50 W, 100 W, 200 W, 300 W e della potenza del laser continuo che varia da 1000 W, 1500 W, 2000 W, 3000 W.
Fonte da stylecnc.com
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