Det plaserprincippet
Laseren består af en pumpekilde, et forstærkningsmedium med et metastabelt energiniveau og en resonator. Ved at tage den halvlederpumpede fiberlaser som et eksempel, kan den specifikke proces med lasergenerering opdeles i følgende fem trin i detaljer:
I det første trin indføres pumpelyset, og halvlederlaser, som pumpens kilde til laseren, udsender pumpelyset med en bestemt linjebredde og kommer ind i fiberen efter at have passeret gennem strålekombinationen;
I det andet trin aktiveres forstærkningsmediet, og forstærkningsfiberen absorberer pumpelyset med en bestemt bølgelængde, hvilket gør energiniveauovergangen fra partiklen op til metastabil tilstand;
I det tredje trin dannes fotoner ved spontan emission, og de metastabile tilstandspartikler overgår spontant nedad for at frigive energi, hvilket producerer fotoner med forskellige retninger og faser;
Det fjerde trin er at realisere optisk forstærkning ved stimuleret stråling. Fotoner, der bevæger sig langs aksen, kan bevæge sig frem og tilbage mellem spejle (gitter) (fotoner, der ikke løber langs aksen, slipper hurtigt ud), og fotoner kan generere homogene fotoner, når de støder på højenergi (metastabile) partikler i forstærkningsmediet, således at opnå optisk forstærkningseffekt;
Det femte trin, laseroutput, efter at have nået visse krav for at opnå kontinuerlig eller pulsform af laserudgang.
Laser klassificering
Der er fire almindelige klassificeringer af lasere: vindingsmedium, udgangseffekt, betjeningstilstand og pulsbredde.
I henhold til forstærkningsmediet: laserforstærkningsmediet inkluderer gas, væske og fast stof. Det specifikke forstærkningsmedium bestemmer laserbølgelængden, udgangseffekten og applikationsfeltet. CO 2 gaslaser er repræsentativ i gas, rubin laser, halvleder laser, fiber laser og YAG laser er repræsentative i fast stof.
I henhold til udgangseffekten: det kan opdeles i lille effekt (0-100w), medium effekt (100-1kw) og høj effekt (over 1 kW); men undertiden defineres det som mellemeffekt inden for området 1 00-1. 5 kw. Forskellig laserkraft tilpasser sig forskellige applikationsscenarier.
I henhold til arbejdstilstand: kan den opdeles i kontinuerlig laser og puls laser. CW-laser kan udsendes kontinuerligt i en lang periode med stabil drift og høj termisk effekt. Pulslaser udsendes i form af en puls, der er kendetegnet ved høj spidseffekt og lille termisk effekt. I henhold til pulstidens længde kan pulslaser yderligere opdeles i millisekunder, mikrosekunder, nanosekunder, picosekunder og femtosekunder. Generelt set, jo kortere pulstid, jo højere er den enkelte pulsenergi, jo smallere pulsbredde og desto højere er bearbejdningsnøjagtigheden.
I henhold til output-bølgelængden: den kan opdeles i den infrarøde laser, synlig laser, UV-laser osv. Forskellige strukturer af materialer kan absorbere forskellige bølgelængdeområder, for eksempel har metal højere nær-infrarød absorption.
Fiberlaser har enestående fordele ved materialebehandling
Fiberlaser fremmer udviklingen af laserbehandlingsmetoder i bredde og dybde. I det traditionelle felt fremmer high-power laser indtrængen af laserudstyr i skæring, svejsning, mærkning og andre led af high-end udstyr såsom rumfart, transport osv. I det nye felt udvider fiberlaseren dybden af laserbehandling og danner et inkrementelt marked, hovedsageligt inklusive præcisionsbehandling inden for forbrugerelektronik, fotovoltaisk, lithiumbatteri, halvleder og andre felter.
Fra det tekniske synspunkt er fiberlaser overlegen i forhold til andre lasere. De tekniske fordele ved fiberlaser til behandling er: 1) god strålekvalitet, let at opnå høj effekt. 2) Det store overfladeareal af optisk fiber, god varmeafledning. 3) Den optiske sti er helt lukket med god stabilitet, lang levetid og mindre vedligeholdelse. 4) Lille størrelse, fleksibel transmission. 5) Bølgelængden er inden for området 700 nm -2000nm, hvilket er mere anvendeligt inden for materialebehandling.
Set fra omkostningsperspektiv har fiberlaser en meget høj omkostningseffektivitet. Tag CO 2 laser til sammenligning:
1) På grund af den høje strålekvalitet og den høje materialeabsorptionshastighed er bearbejdningshastigheden af fiberlaser hurtigere. Når man tager skæring af tynd plade som eksempel, kan skærehastigheden for fiberlaser nå 2-3 gange så stor som CO 2 laser med den samme effekt;
2) Den elektro-optiske konverteringshastighed for fiberlaser er over 30%, og strømforbruget er lavt. CO 2 laser' s optiske bane afhænger helt af reflektoren. Den optiske sti nedbrydes hurtigt, og energitabet er mere. Den elektro-optiske konverteringsfrekvens er under 10%;
3)Strukturen af fiberlaser er enkel og stabil, den eksterne optiske sti er vedligeholdelsesfri, den gennemsnitlige tid mellem fejl er mere end 100000 timer, og der er stort set ingen forbrugsstoffer. Strukturen i CO 2 lasersystemet er kompleks, reflektoren og resonatoren kræver regelmæssig vedligeholdelse, udskiftningsomkostningerne til turbinebærer er dyre, og vedligeholdelsesomkostningerne er høje.
Sammenlignet med de vigtigste ydeevneparametre for kilowatt industriel laser på markedet sammenlignet med andre lasere har fiberlaser fordelene ved god output laserstrålekvalitet, høj energitæthed, høj elektro-optisk effektivitet, let at bruge, en lang række bearbejdningsmaterialer , lave omfattende driftsomkostninger osv., så det bruges i vid udstrækning til udskæring / mærkning, skæring / boring osv., beklædning / svejsning, overfladebehandling, hurtig prototype og andre materialeforarbejdnings- og optiske kommunikationsfelt, kendt som" tredje generation af laser" ;, har brede anvendelsesmuligheder.
Laseren er placeret i centrum af laserindustriskæden, og Kina er blevet det største og hurtigst voksende lasermarked i verden. Laseren er den optiske kernekomponent i terminal laserudstyret, som er placeret i den centrale position af hele industrikæden. På samme tid tegner laseromkostningerne fra omkostningssynet ca. 30% - 50% af de samlede omkostninger til udstyret, hvilket er den mest værdifulde kernekomponent i laserudstyret.