1. Láser de disco
La propuesta del concepto de diseño del láser de disco resolvió eficazmente el problema del efecto térmico de los láseres de estado sólido y logró la combinación perfecta de alta potencia promedio, alta potencia pico, alta eficiencia y alta calidad de 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 la automoción, los barcos, los ferrocarriles, la aviación, la energía y otros campos. La tecnología actual de láser de disco de alta potencia tiene una potencia máxima de 16 kilovatios y una calidad de haz de 8 mm milirradianes, lo que permite la soldadura remota por láser robótica y el corte láser de alta velocidad de gran formato, abriendo amplias perspectivas para los láseres de estado sólido en el campo deprocesamiento láser de alta potenciaMercado 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 in situ. El sistema de refrigeración y el sistema de guía de luz están integrados con la fuente láser, lo que resulta en una estructura compacta, un tamaño reducido y una instalación y puesta en marcha rápidas.
2. Excelente calidad del haz y estandarizado
Todos los láseres de disco TRUMPF de más de 2 kW tienen un producto de parámetros de haz (BPP) estandarizado en 8 mm/mrad. El láser es invariante a los cambios en el modo de funcionamiento y es compatible con todas las ópticas TRUMPF.
3. Dado que el tamaño del punto en el láser de disco es grande, la densidad de potencia óptica soportada por cada elemento óptico es pequeña.
El umbral de daño del recubrimiento de los elementos ópticos suele ser de unos 500 MW/cm², y el del cuarzo, de 2 a 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 de la fibra de acoplamiento, inferior a 30 MW/cm². Una densidad de potencia tan baja no daña los componentes ópticos ni produce efectos no lineales, lo que garantiza la fiabilidad operativa.
4. Adoptar un sistema de control de retroalimentación en tiempo real de la potencia del láser.
El sistema de control de retroalimentación en tiempo real mantiene estable la potencia que llega a la pieza en T, y los resultados del procesamiento presentan una excelente repetibilidad. El tiempo de precalentamiento del láser de disco es prácticamente nulo, y el rango de potencia ajustable es del 1 % al 100 %. Dado que el láser de disco resuelve por completo el problema del efecto de lente térmica, la potencia del láser, el tamaño del punto y el ángulo de divergencia del haz se mantienen estables en todo el rango de potencia, y el frente de onda del haz no sufre distorsión.
5. La fibra óptica puede conectarse y utilizarse de forma inmediata mientras el láser sigue funcionando.
Cuando falla una fibra óptica, al reemplazarla, basta con cerrar el circuito óptico sin apagar el sistema; las demás fibras ópticas pueden seguir emitiendo luz láser. El reemplazo de la fibra óptica es sencillo: solo hay que conectarla y usarla, sin necesidad de herramientas ni ajustes de alineación. En la entrada principal hay un dispositivo antipolvo para evitar que el polvo entre en la zona de componentes ópticos.
6. Seguro y confiable
Durante el proceso, incluso si la emisividad del material es tan alta que la luz láser se refleja hacia el láser, esto no afectará al láser ni al resultado del procesamiento, y no habrá restricciones en el procesamiento del material ni en la longitud de la fibra. La seguridad del funcionamiento del láser ha sido acreditada con el certificado de seguridad alemán.
7. El módulo de diodo de bombeo es más simple y rápido.
El conjunto de diodos montado en el módulo de bombeo también es de construcción modular. Los módulos de diodos tienen una larga vida útil y cuentan con una garantía de 3 años o 20 000 horas. No se requiere tiempo de inactividad, ya sea para un reemplazo planificado o para un reemplazo inmediato debido a una falla repentina. Cuando un módulo falla, el sistema de control activa una alarma y aumenta automáticamente la corriente de los demás módulos según sea necesario para mantener constante la potencia de salida del láser. El usuario puede continuar trabajando durante diez o incluso decenas de horas. Reemplazar los módulos de diodos de bombeo en la planta de producción es muy sencillo 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 resonante óptica que permite que los fotones se retroalimenten y se amplifiquen resonantemente en el medio de ganancia, y una fuente de bombeo que excita las transiciones de fotones.
Características: 1. La fibra óptica tiene una alta relación "área de superficie/volumen", un buen efecto de disipación de calor y puede funcionar continuamente sin refrigeración forzada. 2. Como medio de guía de onda, 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 se diferencian de la fibra óptica. La pérdida de acoplamiento es pequeña. 3. Debido a que las fibras ópticas tienen una buena flexibilidad, los láseres de fibra son pequeños y flexibles, de estructura compacta, rentables y fáciles de integrar en sistemas. 4. La fibra óptica también tiene una gran cantidad de parámetros ajustables y selectividad, y puede obtener un rango de ajuste bastante amplio, buena dispersión y estabilidad.
Clasificación de láseres de fibra:
1. Láser de fibra dopado con tierras raras
2. Elementos de tierras raras dopados en fibras ópticas activas relativamente maduras en la actualidad: erbio, neodimio, praseodimio, tulio e iterbio.
3. Resumen del láser de dispersión Raman estimulada por fibra: El láser de fibra es esencialmente un convertidor de longitud de onda, capaz de transformar la longitud de onda de bombeo en luz de una longitud de onda específica y emitirla en forma de láser. Desde un punto de vista físico, el principio de amplificación de la luz consiste en proporcionar al material de trabajo luz de una longitud de onda que pueda absorber, de modo que este pueda absorber energía de forma eficaz y activarse. Por lo tanto, dependiendo del material dopante, la longitud de onda de absorción correspondiente también varía, al igual que los requisitos de longitud de onda de la luz de bombeo.
2.3 Láser semiconductor
El láser semiconductor se excitó con éxito en 1962 y alcanzó una salida continua a temperatura ambiente en 1970. Posteriormente, tras mejoras, se desarrollaron láseres de doble heterounión y diodos láser de estructura de franja (diodos láser), ampliamente utilizados en comunicaciones por fibra óptica, discos ópticos, impresoras láser, escáneres láser y punteros láser. Actualmente, son los láseres más producidos. Las ventajas de los diodos láser son: alta eficiencia, tamaño reducido, 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 principal característica es la alta eficiencia energética. Además, su longitud de onda de salida continua abarca desde el infrarrojo hasta la luz visible, y también se han comercializado productos con una salida de pulso óptico de hasta 50 W (ancho de pulso de 100 ns). Es un ejemplo de láser muy fácil de usar como lidar o fuente de luz de excitación. Según la teoría de bandas de energía de los sólidos, los niveles de energía de los electrones en los materiales semiconductores forman bandas de energía. La banda de alta energía es la banda de conducción, la de baja energía es la banda de valencia, y ambas 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 de carga.
Ventajas de los láseres semiconductores: tamaño reducido, peso ligero, funcionamiento fiable, bajo consumo energético, alta eficiencia, etc.
2.4láser YAG
El láser YAG, un tipo de láser, es una matriz láser con excelentes propiedades integrales (óptica, mecánica y térmica). Al igual que otros láseres de estado sólido, 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, las diferentes fuentes de bombeo y métodos de bombeo, las 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 operación, se puede dividir en láser YAG de 1,06 μm, láser YAG de frecuencia duplicada, láser YAG de frecuencia desplazada Raman 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 placa; según las diferentes potencias de salida, se pueden dividir en láseres YAG de alta potencia y de potencia pequeña y media, etc.
La máquina de corte láser YAG de estado sólido expande, refleja y enfoca el haz láser pulsado con una longitud de onda de 1064 nm, que irradia y calienta la superficie del material. El calor superficial se difunde hacia el interior por conducción térmica, y el ancho, la energía, la potencia máxima y la frecuencia de repetición del pulso láser se controlan digitalmente con precisión. La frecuencia y otros parámetros permiten fundir, vaporizar y evaporar el material instantáneamente, logrando así el corte, la soldadura y la perforación con trayectorias predeterminadas mediante el sistema CNC.
Características: Esta máquina ofrece buena calidad de haz, alta eficiencia, bajo costo, estabilidad, seguridad, mayor precisión y alta fiabilidad. Integra corte, soldadura, perforación y otras funciones en una sola, lo que la convierte en un equipo de procesamiento flexible, preciso y eficiente ideal. Ofrece alta velocidad de procesamiento, alta eficiencia, buenos beneficios económicos, ranuras de borde recto pequeñas, superficie de corte lisa, gran relación profundidad-diámetro y mínima relación aspecto-ancho, y puede procesar diversos materiales como duros, frágiles y blandos. No presenta problemas de desgaste o reemplazo de herramientas durante el procesamiento, y no requiere cambios mecánicos. Es fácil de automatizar. Puede procesar incluso en condiciones especiales. La eficiencia de la bomba es alta, hasta aproximadamente el 20%. A medida que aumenta la eficiencia, disminuye la carga térmica del medio láser, lo que mejora considerablemente el haz. Tiene una larga vida útil, alta fiabilidad, tamaño pequeño y peso ligero, y es adecuada para aplicaciones de miniaturización.
Aplicación: Adecuado para el corte, soldadura y perforación láser de materiales metálicos como acero al carbono, acero inoxidable, acero aleado, aluminio y sus aleaciones, cobre y sus aleaciones, titanio y sus aleaciones, aleaciones de níquel-molibdeno y otros. Ampliamente utilizado en la aviación, la industria aeroespacial, armamento, construcción naval, petroquímica, medicina, instrumentación, microelectrónica, automoción y otros sectores. No solo mejora la calidad del procesamiento, sino también la eficiencia del trabajo; además, el láser YAG proporciona un método de investigación preciso y rápido para la investigación científica.
En comparación con otros láseres:
1. El láser YAG puede funcionar tanto en modo pulsado como continuo. Su salida de pulsos permite obtener pulsos cortos y ultracortos mediante la tecnología de conmutación Q y bloqueo de modos, lo que amplía su rango de procesamiento en comparación con los láseres de CO2.
2. Su longitud de onda de salida es de 1,06 µm, que es exactamente un orden de magnitud menor que la longitud de onda del láser de CO2 de 10,06 µm, 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, es ligero, fácil y fiable de usar y requiere poco mantenimiento.
4. El láser YAG se puede acoplar a fibra óptica. Gracias al sistema de multiplexación por división de tiempo y potencia, un solo haz láser se puede transmitir fácilmente a múltiples estaciones de trabajo, tanto físicas como remotas, lo que facilita la flexibilidad del procesamiento láser. Por lo tanto, al seleccionar un láser, es fundamental considerar diversos parámetros y las necesidades específicas. Solo así el láser podrá alcanzar su máxima eficiencia. Los láseres Nd:YAG pulsados de Xinte Optoelectronics son ideales para aplicaciones industriales y científicas. Estos láseres, fiables y estables, ofrecen una potencia de pulso de hasta 1,5 J a 1064 nm con frecuencias de repetición de hasta 100 Hz.
Fecha de publicación: 17 de mayo de 2024
