Lézeres alkalmazások és osztályozás

1.lemezlézer

A Disk Laser tervezési koncepció javaslata hatékonyan oldotta meg a szilárdtestlézerek hőhatás-problémáját, és a szilárdtestlézerek nagy átlagos teljesítményének, nagy csúcsteljesítményének, nagy hatásfokának és nagy sugárzási minőségének tökéletes kombinációját érte el. A lemezes lézerek pótolhatatlan új lézeres fényforrássá váltak az autók, hajók, vasutak, repülés, energia és egyéb területeken. A jelenlegi nagy teljesítményű tárcsás lézertechnológia maximális teljesítménye 16 kilowatt, sugárminősége pedig 8 mm milliradián, ami lehetővé teszi a robotlézeres távhegesztést és a nagy formátumú lézeres nagysebességű vágást, széles távlatokat nyitva a szilárdtestlézerek számára a terepenagy teljesítményű lézeres feldolgozás. Alkalmazási piac.

A lemezes lézer előnyei:

1. Moduláris felépítés

A lemezlézer moduláris felépítésű, és minden modul gyorsan cserélhető a helyszínen. A hűtőrendszer és a fényvezető rendszer integrálva van a lézerforrással, kompakt szerkezettel, kis helyigénnyel, gyors telepítéssel és hibakereséssel.

2. Kiváló sugárminőség és szabványos

Minden 2 kW feletti TRUMPF lemezlézer rendelkezik egy 8 mm/mrad-ra szabványosított sugárparaméter-termékkel (BPP). A lézer invariáns az üzemmód változásaira, és kompatibilis az összes TRUMPF optikával.

3. Mivel a lemezes lézerben a folt mérete nagy, az egyes optikai elemek által elviselt optikai teljesítménysűrűség kicsi.

Az optikai elemek bevonatának károsodási küszöbe általában körülbelül 500 MW/cm2, a kvarc károsodási küszöbe pedig 2-3GW/cm2. A TRUMPF lemezes lézerrezonáns üregben a teljesítménysűrűség általában kisebb, mint 0,5 MW/cm2, és a csatolószál teljesítménysűrűsége kisebb, mint 30 MW/cm2. Az ilyen alacsony teljesítménysűrűség nem károsítja az optikai alkatrészeket, és nem okoz nemlineáris hatásokat, így biztosítva a működési megbízhatóságot.

4. A lézerteljesítmény valós idejű visszacsatolásvezérlő rendszerének alkalmazása.

A valós idejű visszacsatolásvezérlő rendszer stabilan tudja tartani a T-darabot elérő teljesítményt, és a feldolgozási eredmények kiváló megismételhetőségűek. A tárcsás lézer előmelegítési ideje közel nulla, a beállítható teljesítménytartomány 1–100%. Mivel a lemezlézer teljesen megoldja a termikus lencsehatás problémáját, a lézerteljesítmény, a foltméret és a nyaláb divergencia szöge stabil a teljes teljesítménytartományon belül, és a sugár hullámfrontja nem torzul.

5. Az optikai szál plug-and-play is használható, miközben a lézer tovább működik.

Ha egy bizonyos optikai szál meghibásodik, az optikai szál cseréjekor csak le kell zárni az optikai szál optikai útját leállás nélkül, és más optikai szálak továbbra is lézerfényt bocsáthatnak ki. Az optikai szálak cseréje könnyen kezelhető, csatlakoztatható és használható, szerszámok és beállítási beállítások nélkül. Az utcai bejáratnál egy porálló eszköz található, amely szigorúan megakadályozza a por bejutását az optikai alkatrészek területére.

6. Biztonságos és megbízható

A feldolgozás során még akkor is, ha a feldolgozott anyag emissziós tényezője olyan nagy, hogy a lézerfény visszaverődik a lézerbe, akkor sem magára a lézerre, sem a feldolgozási hatásra nincs hatással, és az anyagfeldolgozásra, ill. szál hossza. A lézeres működés biztonsága elnyerte a német biztonsági tanúsítványt.

7. A pumpáló dióda modul egyszerűbb és gyorsabb

A szivattyúmodulra szerelt diódasor szintén moduláris felépítésű. A diódasoros modulok hosszú élettartammal rendelkeznek, és 3 év vagy 20 000 óra garanciával rendelkeznek. Nincs szükség leállásra, legyen szó tervezett cseréről vagy hirtelen meghibásodás miatti azonnali cseréről. Ha egy modul meghibásodik, a vezérlőrendszer riaszt, és automatikusan megnöveli a többi modul áramát, hogy a lézer kimeneti teljesítménye állandó maradjon. A felhasználó tíz vagy akár több tucat órán keresztül folytathatja a munkát. A szivattyúdióda modulok cseréje a gyártóhelyen nagyon egyszerű, és nem igényel kezelői képzést.

2.2Fiber lézer

A szálas lézerek, a többi lézerhez hasonlóan, három részből állnak: egy erősítő közegből (adalékolt szál), amely képes fotonokat generálni, egy optikai rezonáns üregből, amely lehetővé teszi a fotonok visszatáplálását és rezonanciaerősítését az erősítő közegben, valamint egy pumpás forrásból, amely gerjeszt. fotonátmenetek.

Jellemzők: 1. Az optikai szál nagy „felület/térfogat” aránnyal rendelkezik, jó hőleadó hatással rendelkezik, és folyamatosan működik kényszerhűtés nélkül. 2. Hullámvezető közegként az optikai szál kis magátmérővel rendelkezik, és hajlamos a szálon belüli nagy teljesítménysűrűségre. Ezért a szálas lézerek nagyobb konverziós hatékonysággal, alacsonyabb küszöbértékkel, nagyobb erősítéssel és keskenyebb vonalszélességgel rendelkeznek, és különböznek az optikai szálaktól. A kapcsolási veszteség kicsi. 3. Mivel az optikai szálak jó rugalmassággal rendelkeznek, a szálas lézerek kicsik és rugalmasak, kompakt szerkezetűek, költséghatékonyak és könnyen integrálhatók a rendszerekbe. 4. Az optikai szálnak elég sok hangolható paramétere és szelektivitása is van, és elég széles hangolási tartományt, jó diszperziót és stabilitást érhet el.

Szállézer osztályozás:

1. Ritkaföldfémekkel adalékolt szálas lézer

2. A jelenleg viszonylag érett aktív optikai szálakban adalékolt ritkaföldfém elemek: erbium, neodímium, prazeodímium, tulium és itterbium.

3. A szálstimulált Raman-szórási lézer összefoglalása: A szálas lézer lényegében egy hullámhossz-átalakító, amely a szivattyú hullámhosszát egy meghatározott hullámhosszú fénnyé tudja alakítani és lézer formájában kiadni. Fizikai szempontból a fényerősítés létrehozásának elve az, hogy a munkaanyagot olyan hullámhosszú fénnyel látják el, amelyet el tud nyelni, így a munkaanyag hatékonyan tud energiát felvenni és aktiválni. Ezért az adalékanyagtól függően a megfelelő abszorpciós hullámhossz is eltérő, és a szivattyú A fény hullámhosszára vonatkozó követelmények is eltérőek.

2.3 Félvezető lézer

A félvezető lézert 1962-ben sikeresen gerjesztették és 1970-ben szobahőmérsékleten folyamatos teljesítményt értek el. Később fejlesztések után kettős heterojunkciós lézereket és csíkszerkezetű lézerdiódákat (lézerdiódákat) fejlesztettek ki, amelyeket széles körben alkalmaznak az optikai szálas kommunikációban, optikai lemezeken, lézernyomtatók, lézerszkennerek és lézermutatók (lézermutatók). Jelenleg ezek a legtöbbet gyártott lézer. A lézerdiódák előnyei: nagy hatásfok, kis méret, könnyű súly és alacsony ár. A többszörös kvantumkút típus hatékonysága 20-40%, és a PN típus is eléri a 15-25%-ot. Röviden, a nagy energiahatékonyság a legnagyobb jellemzője. Emellett folyamatos kimeneti hullámhossza az infravöröstől a látható fényig terjedő tartományt fedi le, és az 50 W-ig (100 n-es impulzusszélesség) rendelkező optikai impulzusteljesítményű termékeket is forgalomba hozták. Ez egy példa a lézerre, amely nagyon könnyen használható lidar vagy gerjesztő fényforrásként. A szilárd testek energiasávelmélete szerint a félvezető anyagokban lévő elektronok energiaszintjei energiasávokat alkotnak. A nagy energiájú a vezetési sáv, az alacsony energiájú a vegyértéksáv, a két sávot pedig a tiltott sáv választja el. Amikor a félvezetőbe bevezetett nem egyensúlyi elektron-lyuk párok rekombinálódnak, a felszabaduló energia lumineszcencia formájában sugárzik ki, ami a hordozók rekombinációs lumineszcenciája.

A félvezető lézerek előnyei: kis méret, könnyű súly, megbízható működés, alacsony fogyasztás, nagy hatásfok stb.

2.4YAG lézer

A YAG lézer, a lézer egy fajtája, egy lézermátrix kiváló átfogó tulajdonságokkal (optika, mechanika és termikus). Más szilárd lézerekhez hasonlóan a YAG lézerek alapelemei a lézeres munkaanyag, a szivattyúforrás és a rezonanciaüreg. A kristályban adalékolt aktivált ionok különböző típusai, a különböző szivattyúforrások és szivattyúzási módszerek, a használt rezonáns üreg eltérő szerkezete és más alkalmazott funkcionális szerkezeti eszközök miatt azonban a YAG lézerek sok típusra oszthatók. Például a kimeneti hullámforma szerint felosztható folyamatos hullámú YAG lézerre, ismételt frekvenciájú YAG lézerre és impulzuslézerre stb.; a működési hullámhossz szerint felosztható 1,06 μm YAG lézerre, frekvencia duplájára emelt YAG lézerre, Raman frekvenciájú eltolt YAG lézerre és hangolható YAG lézerre stb.; adalékolás szerint Különböző típusú lézerek oszthatók Nd:YAG lézerekre, Ho, Tm, Er stb. adalékolt YAG lézerekre; a kristály alakja szerint rúd alakú és lap alakú YAG lézerekre osztják őket; különböző kimeneti teljesítmények szerint nagy teljesítményűre, valamint kis és közepes teljesítményre oszthatók. YAG lézer stb.

A tömör YAG lézervágó gép a pulzáló lézersugarat 1064nm hullámhosszal kiterjeszti, visszaveri és fókuszálja, majd kisugározza és felmelegíti az anyag felületét. A felületi hő hővezetésen keresztül diffundál a belső térbe, és a lézerimpulzus szélességét, energiáját, csúcsteljesítményét és ismétlődését pontosan digitálisan szabályozzák. A frekvencia és egyéb paraméterek azonnal megolvaszthatják, elpárologtathatják és elpárologtathatják az anyagot, ezáltal a CNC rendszeren keresztül előre meghatározott pályák vágását, hegesztését és fúrását lehet elérni.

Jellemzők: Ez a gép jó sugárminőséggel, nagy hatékonysággal, alacsony költséggel, stabilitással, biztonsággal, nagyobb pontossággal és nagy megbízhatósággal rendelkezik. Egybe integrálja a vágást, hegesztést, fúrást és egyéb funkciókat, így ideális precíziós és hatékony rugalmas megmunkáló berendezés. Gyors feldolgozási sebesség, nagy hatékonyság, jó gazdasági előnyök, kis egyenes élrések, sima vágási felület, nagy mélység-átmérő arány és minimális méret-szélesség arány termikus deformáció, és különféle anyagokon, például keményen, törékenyen megmunkálható , és puha. A feldolgozás során nincs probléma a szerszámkopással vagy cserével, és nincs mechanikai változás sem. Könnyen megvalósítható az automatizálás. Speciális körülmények között valósíthatja meg a feldolgozást. A szivattyú hatásfoka magas, körülbelül 20%. A hatásfok növekedésével a lézerközeg hőterhelése csökken, így a sugár jelentősen javul. Hosszú élettartammal, nagy megbízhatósággal, kis mérettel és könnyű tömeggel rendelkezik, és alkalmas miniatürizálási alkalmazásokhoz.

Alkalmazás: Alkalmas fémanyagok lézeres vágására, hegesztésére és fúrására: például szénacél, rozsdamentes acél, ötvözött acél, alumínium és ötvözetek, réz és ötvözetek, titán és ötvözetek, nikkel-molibdén ötvözetek és egyéb anyagok. Széles körben használják a légi közlekedésben, az űrhajózásban, a fegyverekben, a hajókban, a petrolkémiai, az orvosi, a műszeriparban, a mikroelektronikában, az autóiparban és más iparágakban. Nem csak a feldolgozás minősége, hanem a munka hatékonysága is javul; emellett a YAG lézer pontos és gyors kutatási módszert is nyújthat a tudományos kutatáshoz.

Más lézerekhez képest:

1. A YAG lézer impulzusos és folyamatos üzemmódban is működik. Impulzuskimenete rövid impulzusokat és ultrarövid impulzusokat is képes elérni a Q-kapcsolási és üzemmódzárolási technológián keresztül, így feldolgozási tartománya nagyobb, mint a CO2 lézereké.

2. Kimeneti hullámhossza 1,06 um, ami pontosan egy nagyságrenddel kisebb, mint a 10,06 um CO2 lézer hullámhossza, ezért magas a fémmel való kapcsolódási hatékonysága és jó a feldolgozási teljesítménye.

3. A YAG lézer kompakt szerkezetű, könnyű súlyú, könnyű és megbízható használható, és alacsony karbantartási igényű.

4. A YAG lézer optikai szállal csatlakoztatható. Az időosztásos és teljesítményosztásos multiplex rendszer segítségével egy lézersugár egyszerűen továbbítható több munkaállomásra vagy távoli munkaállomásra, ami megkönnyíti a lézeres feldolgozás rugalmasságát. Ezért a lézer kiválasztásakor figyelembe kell vennie a különböző paramétereket és saját tényleges igényeit. A lézer csak így tudja kifejteni maximális hatékonyságát. A Xinte Optoelectronics által biztosított impulzusos Nd:YAG lézerek alkalmasak ipari és tudományos alkalmazásokra. A megbízható és stabil impulzusos Nd:YAG lézerek akár 1,5 J impulzuskimenetet biztosítanak 1064 nm-en, 100 Hz-es ismétlési frekvenciával.