los pprincipio de láser
El láser consta de una fuente de bomba, un medio de ganancia con un nivel de energía metaestable y un resonador. Tomando el láser de fibra bombeada por semiconductores como ejemplo, el proceso específico de generación de láser se puede dividir en los siguientes cinco pasos en detalle:
En el primer paso, se introduce la luz de la bomba, y el láser semiconductor, como fuente de la bomba del láser, emite la luz de la bomba con un cierto ancho de línea y entra en la fibra después de pasar a través del combinador de haces;
En el segundo paso, el medio de ganancia se energiza y la fibra de ganancia absorbe la luz de la bomba de una longitud de onda específica, lo que hace que la transición del nivel de energía de la partícula llegue al estado metaestable;
En el tercer paso, los fotones se forman por emisión espontánea, y las partículas del estado metaestable pasan espontáneamente hacia abajo para liberar energía, produciendo fotones con diferentes direcciones y fases;
El cuarto paso es realizar la amplificación óptica por radiación estimulada. Los fotones que se mueven a lo largo del eje pueden moverse hacia adelante y hacia atrás entre los espejos (rejillas) (los fotones que no corren a lo largo del eje se escapan rápidamente), y los fotones pueden generar fotones homogéneos cuando encuentran partículas de alta energía (metaestables) en el medio de ganancia, para lograr efecto de amplificación óptica;
El quinto paso, la salida láser, después de alcanzar ciertos requisitos para lograr una forma continua o de pulso de salida láser.
Clasificación láser
Hay cuatro clasificaciones comunes de láseres: ganancia media, potencia de salida, modo de operación y ancho de pulso.
Según el medio de ganancia: el medio de ganancia del láser incluye gas, líquido y sólido. El medio de ganancia específico determina la longitud de onda del láser, la potencia de salida y el campo de aplicación. El láser de gas CO 2 es representativo en gas, el láser de rubí, el láser semiconductor, el láser de fibra y el láser YAG son representativos en sólido.
Según la potencia de salida: se puede dividir en potencia pequeña (0-100w), potencia media (100-1kw) y potencia alta (superior a 1 kW); pero a veces se define como potencia media dentro del rango de 1 00-1. 5 kw. La potencia láser diferente se adapta a diferentes escenarios de aplicación.
Según el modo de trabajo: se puede dividir en láser continuo y láser de pulso. El láser CW puede emitir continuamente durante un largo período de tiempo, con un funcionamiento estable y un alto efecto térmico. El láser de pulso se emite en forma de pulso, que se caracteriza por un alto pico de potencia y un pequeño efecto térmico. Según la duración del tiempo de pulso, el láser de pulso se puede dividir en milisegundos, microsegundos, nanosegundos, picosegundos y femtosegundos. En términos generales, cuanto más corto es el tiempo del pulso, mayor es la energía del pulso individual, menor es el ancho del pulso y mayor es la precisión del procesamiento.
De acuerdo con la longitud de onda de salida: se puede dividir en láser infrarrojo, láser visible, láser UV, etc. Las diferentes estructuras de materiales pueden absorber diferentes rangos de longitud de onda, por ejemplo, el metal tiene una mayor absorción de infrarrojo cercano.
El láser de fibra tiene ventajas sobresalientes en el procesamiento de materiales.
El láser de fibra promueve el desarrollo de métodos de procesamiento láser en amplitud y profundidad. En el campo tradicional, el láser de alta potencia promueve la penetración del equipo láser en el corte, soldadura, marcado y otros enlaces de equipos de alta gama, como el aeroespacial, el transporte, etc. En el campo emergente, el láser de fibra amplía la profundidad de procesamiento láser y forma un mercado incremental, que incluye principalmente procesamiento de precisión en electrónica de consumo, fotovoltaica, batería de litio, semiconductores y otros campos.
Desde el punto de vista técnico, el láser de fibra es superior a otros láseres. Las ventajas técnicas del láser de fibra para el procesamiento son: 1) buena calidad del haz, alta potencia fácil de alcanzar. 2) La gran superficie de fibra óptica, buena disipación de calor. 3) El camino óptico está completamente cerrado, con buena estabilidad, larga vida útil y menos mantenimiento. 4) Tamaño pequeño, transmisión flexible. 5) La longitud de onda está en el rango de 700 nm -2000nm, que es más aplicable en el campo del procesamiento de materiales.
Desde la perspectiva del costo, el láser de fibra tiene una ventaja de rendimiento de muy alto costo. Tome el láser de CO 2 como comparación:
1) Debido a la alta calidad del haz y la alta tasa de absorción de material, la velocidad de procesamiento del láser de fibra es más rápida. Tomando el corte de placa delgada como ejemplo, la velocidad de corte del láser de fibra puede alcanzar 2-3 veces la del láser de CO 2 con la misma potencia;
2) La tasa de conversión electroóptica del láser de fibra supera el 30% y el consumo de energía es bajo. La trayectoria óptica del láser CO 2&# 39 depende completamente del reflector. El camino óptico decae rápidamente y la pérdida de energía es mayor. La tasa de conversión electroóptica es inferior al 10%;
3)La estructura del láser de fibra es simple y estable, la ruta óptica externa no requiere mantenimiento, el tiempo promedio entre fallas es más de 100000 horas y básicamente no hay consumibles. La estructura del sistema láser de CO 2 es compleja, el reflector y el resonador necesitan mantenimiento regular, el costo de reemplazo de los cojinetes de la turbina es costoso y el costo de mantenimiento es alto.
Comparando los principales parámetros de rendimiento del láser industrial de kilovatios en el mercado, en comparación con otros láseres, el láser de fibra tiene las ventajas de una buena calidad de haz de láser de salida, alta densidad de energía, alta eficiencia electro-óptica, fácil de usar, una amplia gama de materiales mecanizables , bajo costo de operación integral, etc., por lo que es ampliamente utilizado en tallado / marcado, corte / perforación, etc., revestimiento / soldadura, tratamiento de superficies, prototipos rápidos y otros campos de procesamiento de materiales y comunicación óptica, conocidos como" láser de tercera generación&", tienen amplias perspectivas de aplicación.
El láser se encuentra en el centro de la cadena de la industria del láser, y China se ha convertido en el mercado de láser más grande y de más rápido crecimiento en el mundo. El láser es el componente óptico central del equipo láser terminal, que se encuentra en la posición central de toda la cadena industrial. Al mismo tiempo, desde el punto de vista del costo, el costo del láser representa aproximadamente 30% - 50% del costo total del equipo, que es el componente central más valioso del equipo láser.