1.disco láser
La propuesta del concepto de diseño Disk Laser resolvió eficazmente el problema del efecto térmico de los láseres de estado sólido y logró la combinación perfecta de alta potencia promedio, alta potencia máxima, alta eficiencia y alta calidad del haz de los láseres de estado sólido. Los láseres de disco se han convertido en una nueva fuente de luz láser insustituible para el procesamiento en los campos de los automóviles, barcos, ferrocarriles, aviación, energía y otros campos. La actual tecnología láser de disco de alta potencia tiene una potencia máxima de 16 kilovatios y una calidad de haz de 8 mm de miliradianes, lo que permite la soldadura remota por láser robótica y el corte por láser de gran formato a alta velocidad, abriendo amplias perspectivas para los láseres de estado sólido en el campo deprocesamiento láser de alta potencia. Mercado de aplicaciones.
Ventajas de los láseres de disco:
1. Estructura modular
El láser de disco adopta una estructura modular y cada módulo se puede reemplazar rápidamente en el sitio. El sistema de enfriamiento y el sistema de guía de luz están integrados con la fuente láser, con una estructura compacta, tamaño reducido y rápida instalación y depuración.
2. Excelente calidad del haz y estandarizado.
Todos los láseres de disco TRUMPF de más de 2 kW tienen un producto de parámetro de haz (BPP) estandarizado en 8 mm/mrad. El láser no varía ante los cambios de modo de funcionamiento y es compatible con todas las ópticas de TRUMPF.
3. Dado que el tamaño del punto en el disco láser es grande, la densidad de potencia óptica que soporta cada elemento óptico es pequeña.
El umbral de daño del revestimiento de elementos ópticos suele ser de aproximadamente 500 MW/cm2, y el umbral de daño del cuarzo es de 2-3 GW/cm2. La densidad de potencia en la cavidad resonante del láser de disco TRUMPF suele ser inferior a 0,5 MW/cm2, y la densidad de potencia en la fibra de acoplamiento es inferior a 30 MW/cm2. Una densidad de potencia tan baja no causará daños a los componentes ópticos y no producirá efectos no lineales, garantizando así la confiabilidad operativa.
4. Adopte un sistema de control de retroalimentación en tiempo real de potencia láser.
El sistema de control de retroalimentación en tiempo real puede mantener estable la potencia que llega a la pieza en T y los resultados del procesamiento tienen una excelente repetibilidad. El tiempo de precalentamiento del láser de disco es casi nulo y el rango de potencia ajustable es del 1% al 100%. Dado que el láser de disco resuelve completamente el problema del efecto de lente térmica, la potencia del láser, el tamaño del punto y el ángulo de divergencia del haz son estables dentro de todo el rango de potencia y el frente de onda del haz no sufre distorsión.
5. La fibra óptica se puede conectar y usar mientras el láser continúa funcionando.
Cuando falla una determinada fibra óptica, al reemplazar la fibra óptica, solo necesita cerrar la ruta óptica de la fibra óptica sin apagarla, y otras fibras ópticas pueden continuar emitiendo luz láser. El reemplazo de fibra óptica es fácil de operar, plug and play, sin necesidad de herramientas ni ajustes de alineación. Hay un dispositivo a prueba de polvo en la entrada de la calle para evitar estrictamente que entre polvo en el área de los componentes ópticos.
6. Seguro y confiable
Durante el procesamiento, incluso si la emisividad del material que se procesa es tan alta que la luz láser se refleja de regreso al láser, no tendrá ningún efecto sobre el láser en sí o el efecto de procesamiento, y no habrá restricciones en el procesamiento del material o longitud de la fibra. La seguridad del funcionamiento del láser cuenta con el certificado de seguridad alemán.
7. El módulo de diodo de bombeo es más sencillo y rápido.
El conjunto de diodos montado en el módulo de bombeo también es de construcción modular. Los módulos de matriz de diodos tienen una larga vida útil y tienen una garantía de 3 años o 20 000 horas. No se requiere tiempo de inactividad, ya sea un reemplazo planificado o un reemplazo inmediato debido a una falla repentina. Cuando un módulo falla, el sistema de control emitirá una alarma y aumentará automáticamente la corriente de otros módulos de manera adecuada para mantener constante la potencia de salida del láser. El usuario puede seguir trabajando durante diez o incluso decenas de horas. Reemplazar los módulos de diodos de bombeo en el sitio de producción es muy simple y no requiere capacitación del operador.
Los láseres de fibra, al igual que otros láseres, se componen de tres partes: un medio de ganancia (fibra dopada) que puede generar fotones, una cavidad óptica resonante que permite que los fotones sean retroalimentados y amplificados resonantemente en el medio de ganancia, y una fuente de bombeo que excita transiciones de fotones.
Características: 1. La fibra óptica tiene una alta relación “área de superficie/volumen”, buen efecto de disipación de calor y puede funcionar de forma continua sin enfriamiento forzado. 2. Como medio de guía de ondas, la fibra óptica tiene un diámetro de núcleo pequeño y es propensa a una alta densidad de potencia dentro de la fibra. Por lo tanto, los láseres de fibra tienen una mayor eficiencia de conversión, un umbral más bajo, una mayor ganancia y un ancho de línea más estrecho, y son diferentes de la fibra óptica. La pérdida de acoplamiento es pequeña. 3. Debido a que las fibras ópticas tienen buena flexibilidad, los láseres de fibra son pequeños y flexibles, de estructura compacta, rentables y fáciles de integrar en los sistemas. 4. La fibra óptica también tiene muchos parámetros y selectividad sintonizables, y puede obtener un rango de sintonización bastante amplio, buena dispersión y estabilidad.
Clasificación del láser de fibra:
1. Láser de fibra dopada con tierras raras
2. Elementos de tierras raras dopados en fibras ópticas activas actualmente relativamente maduras: erbio, neodimio, praseodimio, tulio e iterbio.
3. Resumen del láser de dispersión Raman estimulado por fibra: El láser de fibra es esencialmente un convertidor de longitud de onda, que puede convertir la longitud de onda de la bomba en luz de una longitud de onda específica y emitirla en forma de láser. Desde un punto de vista físico, el principio de generar amplificación de luz es proporcionar al material de trabajo luz de una longitud de onda que pueda absorber, de modo que el material de trabajo pueda absorber energía de manera efectiva y activarse. Por lo tanto, dependiendo del material dopante, la correspondiente longitud de onda de absorción también es diferente, y los requisitos de la bomba para la longitud de onda de la luz también son diferentes.
2.3 Láser semiconductor
El láser semiconductor se excitó con éxito en 1962 y alcanzó una salida continua a temperatura ambiente en 1970. Posteriormente, después de mejoras, se desarrollaron láseres de doble heterounión y diodos láser con estructura de rayas (diodos láser), que se utilizan ampliamente en comunicaciones de fibra óptica, discos ópticos, impresoras láser, escáneres láser y punteros láser (punteros láser). Actualmente son los láseres más producidos. Las ventajas de los diodos láser son: alta eficiencia, tamaño pequeño, peso ligero y bajo precio. En particular, la eficiencia del tipo de pozo cuántico múltiple es del 20% al 40%, y la del tipo PN también alcanza entre el 15% y el 25%. En resumen, su mayor característica es la alta eficiencia energética. Además, su longitud de onda de salida continua cubre el rango desde el infrarrojo hasta la luz visible, y también se han comercializado productos con salida de pulso óptico de hasta 50 W (ancho de pulso 100 ns). Es un ejemplo de láser muy fácil de utilizar como lidar o fuente de luz de excitación. Según la teoría de las bandas de energía de los sólidos, los niveles de energía de los electrones en los materiales semiconductores forman bandas de energía. La de alta energía es la banda de conducción, la de baja energía es la banda de valencia y las dos bandas están separadas por la banda prohibida. Cuando los pares electrón-hueco en desequilibrio introducidos en el semiconductor se recombinan, la energía liberada se irradia en forma de luminiscencia, que es la luminiscencia de recombinación de los portadores.
Ventajas de los láseres semiconductores: tamaño pequeño, peso ligero, funcionamiento fiable, bajo consumo de energía, alta eficiencia, etc.
2.4láser YAG
El láser YAG, un tipo de láser, es una matriz láser con excelentes propiedades integrales (ópticas, mecánicas y térmicas). Al igual que otros láseres sólidos, los componentes básicos de los láseres YAG son el material de trabajo del láser, la fuente de bombeo y la cavidad resonante. Sin embargo, debido a los diferentes tipos de iones activados dopados en el cristal, diferentes fuentes de bombeo y métodos de bombeo, diferentes estructuras de la cavidad resonante utilizadas y otros dispositivos estructurales funcionales utilizados, los láseres YAG se pueden dividir en muchos tipos. Por ejemplo, según la forma de onda de salida, se puede dividir en láser YAG de onda continua, láser YAG de frecuencia repetida y láser de pulso, etc.; según la longitud de onda de funcionamiento, se puede dividir en láser YAG de 1,06 μm, láser YAG de frecuencia duplicada, láser YAG de frecuencia Raman desplazada y láser YAG sintonizable, etc.; según el dopaje Los diferentes tipos de láseres se pueden dividir en láseres Nd:YAG, láseres YAG dopados con Ho, Tm, Er, etc.; según la forma del cristal, se dividen en láseres YAG en forma de varilla y en forma de losa; Según las diferentes potencias de salida, se pueden dividir en potencia alta y potencia pequeña y media. Láser YAG, etc.
La máquina de corte por láser sólido YAG expande, refleja y enfoca el rayo láser pulsado con una longitud de onda de 1064 nm, luego irradia y calienta la superficie del material. El calor de la superficie se difunde hacia el interior a través de conducción térmica, y el ancho, la energía, la potencia máxima y la repetición del pulso láser se controlan digitalmente con precisión. La frecuencia y otros parámetros pueden fundir, vaporizar y evaporar instantáneamente el material, logrando así cortar, soldar y perforar trayectorias predeterminadas a través del sistema CNC.
Características: Esta máquina tiene buena calidad de haz, alta eficiencia, bajo costo, estabilidad, seguridad, mayor precisión y alta confiabilidad. Integra corte, soldadura, perforación y otras funciones en una sola, lo que lo convierte en un equipo de procesamiento flexible eficiente y de precisión ideal. Velocidad de procesamiento rápida, alta eficiencia, buenos beneficios económicos, pequeñas ranuras de borde recto, superficie de corte suave, gran relación profundidad-diámetro y mínima deformación térmica de relación aspecto-ancho, y se puede procesar en diversos materiales, como duros y quebradizos. y suave. No hay problema de desgaste o reemplazo de herramientas durante el procesamiento, y no hay cambio mecánico. Es fácil realizar la automatización. Puede realizar procesamiento en condiciones especiales. La eficiencia de la bomba es alta, hasta aproximadamente el 20%. A medida que aumenta la eficiencia, la carga térmica del medio láser disminuye, por lo que el haz mejora considerablemente. Tiene una larga vida útil, alta confiabilidad, tamaño pequeño y peso liviano, y es adecuado para aplicaciones de miniaturización.
Aplicación: Adecuado para corte, soldadura y perforación por láser de materiales metálicos: como acero al carbono, acero inoxidable, acero aleado, aluminio y aleaciones, cobre y aleaciones, titanio y aleaciones, aleaciones de níquel-molibdeno y otros materiales. Ampliamente utilizado en aviación, aeroespacial, armas, barcos, petroquímica, médica, instrumentación, microelectrónica, automóvil y otras industrias. No solo se mejora la calidad del procesamiento, sino también la eficiencia del trabajo; Además, el láser YAG también puede proporcionar un método de investigación rápido y preciso para la investigación científica.
Comparado con otros láseres:
1. El láser YAG puede funcionar tanto en modo pulsado como continuo. Su salida de pulsos puede obtener pulsos cortos y pulsos ultracortos a través de la tecnología de conmutación Q y bloqueo de modo, lo que hace que su rango de procesamiento sea mayor que el de los láseres de CO2.
2. Su longitud de onda de salida es de 1,06 um, que es exactamente un orden de magnitud menor que la longitud de onda del láser de CO2 de 10,06 um, por lo que tiene una alta eficiencia de acoplamiento con el metal y un buen rendimiento de procesamiento.
3. El láser YAG tiene una estructura compacta, peso ligero, uso fácil y confiable y bajos requisitos de mantenimiento.
4. El láser YAG se puede acoplar con fibra óptica. Con la ayuda del sistema multiplex de división de tiempo y división de potencia, un rayo láser se puede transmitir fácilmente a múltiples estaciones de trabajo o estaciones de trabajo remotas, lo que facilita la flexibilidad del procesamiento láser. Por lo tanto, al seleccionar un láser, debe considerar varios parámetros y sus propias necesidades reales. Sólo así el láser podrá alcanzar su máxima eficacia. Los láseres Nd:YAG pulsados proporcionados por Xinte Optoelectronics son adecuados para aplicaciones industriales y científicas. Los láseres Nd:YAG pulsados, fiables y estables, proporcionan una salida de impulsos de hasta 1,5 J a 1064 nm con tasas de repetición de hasta 100 Hz.
Hora de publicación: 17 de mayo de 2024
