Conteúdo
O que é um laser de fibra?
Características do laser de fibra
Composição e princípio
Laser de fibra óptica
Tipos e usos
custos de laser de fibra
O que é um laser de fibra?
Um laser de fibra é um tipo de laser de estado sólido no qual o meio de ganho é fibra de vidro dopada com elementos de terras raras. Isso permite alta eficiência de conversão fotoelétrica, estrutura simples e boa qualidade do feixe.
Este sistema tornou-se popular em desenvolvimentos de tecnologia laser e aplicações industriais. Algumas das razões para isso incluem a pequena pegada da fibra óptica, o que significa que ela tem ampla aplicabilidade e uma alta taxa de uso nos campos de fabricação e processamento downstream. Outro motivo é a alta adaptabilidade de processamento do laser de fibra, que permite seu uso em diversas aplicações. Além disso, melhorou a qualidade do feixe, o que pode maximizar o efeito de redução de custos e melhoria de eficiência para empresas de manufatura.
Características do laser de fibra
- Um laser de modo único de alto brilho, obtido pelo bombeamento da fonte de luz LD de alta potência e baixo brilho do espectro de absorção dos elementos de terras raras através da estrutura de fibra de revestimento duplo.
- Design pequeno e flexível, alta eficiência de conversão e capacidade de trabalhar em condições adversas graças ao seu sistema de resfriamento eficaz.
- Produção de vigas de boa qualidade com alta eficiência de conversão e baixo limiar.
- Uma saída de laser na banda de 0.38-4um, realizada usando diferentes elementos de terras raras.
- Uma seleção de comprimento de onda fácil e ajustável e uma ampla faixa de ajuste.
- Bom acoplamento e alto grau de compatibilidade com os sistemas de comunicação óptica existentes.
- Dispositivos de fibra óptica e fibras ópticas, reduzindo muito os custos estruturais.
Composição e princípio
Como outros tipos de laser, um laser de fibra consiste em três partes: um meio de ganho, uma fonte de bomba e uma cavidade ressonante. Para o meio de ganho, o laser de fibra usa fibras ativas dopadas com elementos de terras raras em seu núcleo. Geralmente, um laser semicondutor é usado como fonte de bombeamento. A cavidade ressonante é geralmente composta de espelhos, faces de extremidade de fibra, espelhos de loop de fibra ou grades de fibra.
O processo de trabalho específico é o seguinte: No estado de trabalho, a fibra ativa (fibra de ganho) absorve a energia fornecida pela fonte da bomba. Em seguida, o laser de saída é amplificado pela cavidade ressonante composta pela fibra ativa e pela grade de fibras.
fonte de sementes
Também conhecida como fonte de sinal, a fonte semente é objeto de amplificação de radiação no sistema de amplificação a laser. Aqui, o laser que fornece um sinal de baixa potência é usado como uma “semente” para permitir que o sistema de amplificação seja amplificado de acordo com o estado dessa “semente”.
Fibra óptica ativa
A fibra ativa é utilizada como meio de ganho, com a função de conseguir a amplificação convertendo a energia da luz da bomba em luz do sinal.
Fibra óptica passiva
A fibra óptica passiva realiza principalmente a função de transmissão de luz e não participa da conversão de comprimento de onda. Existem principalmente redes de fibra em sistemas de laser de fibra, com fibras de correspondência passiva em isoladores de fibra e fibras de transmissão de energia de núcleo grande multimodo passivas nos componentes de transmissão de energia de laser.
Atualmente, esses produtos de fibra óptica passiva de fornecedores domésticos são quase capazes de atender às necessidades de produção, com apenas uma pequena quantidade de fibra óptica passiva usada em produtos de potência ultra-alta ainda usando fibra óptica importada.
Laser de fibra óptica
Fonte da bomba
A fonte da bomba pode ser usada como fonte de luz direta para emitir a luz do laser em lasers semicondutores industriais. Além disso, pode ser usado como uma fonte de luz de bomba para fornecer uma luz de bomba de alta potência e alto brilho para lasers de fibra.
Combinador de bombas
Os lasers de várias fontes de bomba podem ser combinados e alimentados na fibra óptica para obter uma saída de laser de bomba de maior potência.
combinador de energia
O combinador de energia pode sobrepor energia de vários módulos laser de fibra de alta potência. Também é um dispositivo essencial ao criar uma saída de feixe de laser multimodo.
grade de fibra
A grade de fibra é a grade de difração formada pela modulação axial periódica do índice de refração do núcleo da fibra por meio de um determinado método. A grade de fibra pertence a um dispositivo de filtro passivo, além de ser um componente necessário em qualquer ressonador. Ele também determina o comprimento de onda de saída e a largura de banda do laser e pode controlar o modo do laser e a qualidade do feixe.
Cabeça laser
A cabeça do laser é um componente importante para realizar a saída flexível de longa distância do laser de alta potência no local de aplicação. Também é compatível com o sistema de usinagem, o que significa que o laser gerado pelo laser pode ser transmitido ao material de processamento para concluir a aplicação de usinagem a laser.
Isolador
O isolador protege o laser e evita que a luz de retorno danifique qualquer um dos outros componentes ópticos.
Stripper
O decapante pode remover efetivamente a luz de revestimento no laser, proteger quaisquer dispositivos relacionados e melhorar a qualidade do feixe de laser de saída. O modulador acústico-óptico é usado principalmente dentro do ressonador para modular o pulso de laser necessário por meio da tecnologia de modulação de unidade de radiofrequência. É um dos principais componentes do laser de fibra de pulso Q-switched.
Correspondência de padrão
O padrão correspondente é um dispositivo central usado para conectar dois tipos diferentes de fibras ópticas para minimizar a perda de conexão e otimizar a correspondência do campo do modo laser.
Tipos e usos
Dependendo do modo de trabalho, os dois tipos de lasers de fibra mais usados são o laser contínuo e o laser pulsado. Eles podem ser usados em corte, soldagem, gravação, marcação, limpeza e outros cenários.
Laser contínuo
O laser contínuo emite um feixe de luz contínuo, com potência de pico de 120KW. É usado em corte, soldagem, brasagem e perfuração. O laser semicontínuo (QCW) ainda é pulsado, mas com uma largura de pulso mais longa e uma potência de pico de 23KW, que é usado em corte, soldagem a arco, perfuração, brasagem e têmpera de metal (melhorando a ductilidade do metal e reduzindo a resistência DC). É especialmente adequado para substituir os lasers YAG com lâmpada em soldagem a ponto, bem como em aplicações de soldagem e perfuração. Existe uma certa sobreposição de funcionalidade com o laser contínuo.
Laser pulsado
Os lasers pulsados podem ser divididos em lasers pulsados de nanossegundos, picossegundos e femtossegundos. O laser de nanossegundos com uma largura de pulso mais longa tem uma potência de pico de 1MW e é usado para riscar, gravar, perfurar, tratar a superfície, resfriar e marcar. O laser de nanossegundos com uma largura de pulso mais curta para microacabamento é usado para têmpera, wafer de silício e corte de vidro.
O laser de picossegundos com uma largura de pulso atingindo o nível de picossegundos tem uma potência de pico superior a 10MW e é usado para escurecimento, corte de safira e vidro, e corte fotovoltaico e OLED. O laser de femtossegundo com largura de pulso até o nível de femtosegundo tem uma potência de pico superior a 29MW, que é usado para corte de chapa metálica, perfuração, processamento de alta precisão e cirurgia oftalmológica.
custos de laser de fibra
Gravador a laser de fibra
Uma máquina de gravação e fabricação a laser de fibra geralmente custa de $ 3,500 a $ 28,500, dependendo das potências do laser pulsado, que variam de 20W, 30W, 50W, 60W, 70W e 100W.
Cortador a laser de fibra
Uma máquina de corte a laser de fibra custa entre US$ 14,200 e US$ 260,000, dependendo da potência contínua do laser, que varia de 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 até 40000W.
Soldador a laser de fibra
O preço de uma máquina de solda a laser de fibra varia de $ 5,400 a $ 58,000, dependendo dos diferentes tipos, incluindo soldadores portáteis (pistola de soldagem a laser portátil), soldadores automáticos (controlador CNC) e soldadores robôs com potências de laser contínuas de 1000 W, 1500 W, 2000 W e 3000W.
Limpador de laser de fibra
O preço médio de uma nova máquina de limpeza a laser de fibra varia de $ 5,000 a $ 19,500, dependendo da potência do laser pulsado que varia de 50W, 100W, 200W, 300W e da potência do laser contínuo que varia de 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
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