Yleiskatsaus
Kuitulaserien sovellusvalikoima on erittäin laaja, mukaan lukien laserkuituviestintä, laseravaruusetäviestintä, teollisuuslaivanrakennus, autojen valmistus, laserkaiverrus, lasermerkintä, laserleikkaus, painotelat, metallinhitsaus, hitsaus/hitsaus/hitsaus/hitsaus ),sotilas-jakansallinen puolustusturvallisuus,lääketieteelliset laitteetja varusteet ,suuren mittakaavan infrastruktuuri, pumppulähde muille lasereille jne.
Fiberlasersrefertolasersthatuserare-earth-dopedglassfibersasgainmedia.Fiberlaserscanbedevelopedonthebasisoffiberamplifiers.Undertheactionofthepumplight,itiseasytoincreasethepowerdensityinthefiber,causingthelaserenergylevelofthelaserworkingmaterialto"populatenumberinversion".Whenapositivefeedbackloop(formingaresonantcavity)isproperlyadded,thelaseroscillationoutputcanbeformed.
Structure
Thegenerationoflasersignalrequiresthreebasicconditions:populationinversion,opticalfeedbackandreachingthelaserthreshold.Therefore,thelaseriscomposedofworkingmaterial,pumpsourceandresonanceThecavityconsistsofthreeparts.Thebasicstructureofthefiberlaserisasfollows.Thegainfiberisthegainmediumthatgeneratesphotons;thepumplightisusedasexternalenergytomakethegainmediumtoachievepopulationinversion,thatis,thepumpsource;theopticalresonantcavityiscomposedoftwomirrors,Thefunctionistomakethephotonsgetfeedbackandbeamplifiedintheworkingmedium.Thepumpedlightentersthegainfiberandisabsorbed,whichinturnreversesthenumberofenergylevelparticlesinthegainmedium.Whenthegainintheresonantcavityishigherthantheloss,alaseroscillationwillbeformedbetweenthetwomirrors,resultinginalasersignaloutput..
Ominaisuudet
(1)Hyvä säteenlaatu.
Thewaveguidestructureofthefiberdeterminesthatthefiberlaseriseasytoobtainasingletransversemodeoutput,andisnotaffectedbyexternalfactors,andcanachievehigh-brightnesslaseroutput.
(2)Korkea tehokkuus.
Fiberlaserscanachievehighlight-to-lightconversionefficiencybyselectingsemiconductorlaserswithmatchingemissionwavelengthsanddopedrare-earthelementabsorptioncharacteristicsasthepumpsource.Forytterbium-dopedhigh-powerfiberlasers,915-nmor975-nmsemiconductorlasersaregenerallyselected,whichhavealongerfluorescencelifetimeandcaneffectivelystoreenergytoachievehigh-poweroperation.Theoverallelectro-opticalefficiencyofcommercialfiberlasersisashighas25%,whichisconducivetocostreduction,energysavingandenvironmentalprotection.
(3)Hyvät lämmönpoisto-ominaisuudet.
Fiberlaserusesaslenderrare-earth-dopedfiberasthelasergainmedium,anditssurfaceareatovolumeratioisverylarge.Itisabout1000timesthatofasolidbulklaser,whichhasanaturaladvantageintermsofheatdissipationcapability.Thereisnoneedforspecialcoolingoftheopticalfiberinlowandmediumpowerconditions,andwatercoolingforheatdissipationunderhighpowerconditionscanalsoeffectivelyavoidthedropinbeamqualityandefficiencycausedbythermaleffectsthatarecommoninsolid-statelasers.
(4) Kompakti rakenne ja korkea luotettavuus.
Becausethefiberlaserusesasmallandflexiblefiberasthelasergainmedium,itisbeneficialtocompressthevolumeandsavethecost.Thepumpsourceisalsoasemiconductorlaserthatissmallinsizeandeasytomodularize.Commercialproductscangenerallybeoutputwithpigtails,combinedwithfiber-baseddevicessuchasfiberBragggratings.Allfiberscanberealizedaslongasthesedevicesarefusedtoeachother.Ithashighdisturbanceimmunityandhighstability,whichcansavemaintenancetimeandcost.
Tyyppi
Ensin luokittele materiaalityypin mukaan
1.Kidekuitulaser.Työmateriaalina laserkiteinen kuitukuitu, pääasiassa rubiiniyksikidekidekuitulaserijand3+:YAGyksikidekuitulaser.
2.Nonlinearopticalfiberlaser.TherearemainlystimulatedRamanscatteringfiberlasersandstimulatedBrillouinscatteringfiberlasers.
3.Rareearthdopedfiberlasers.Thematrixmaterialoftheopticalfiberisglass,andtheopticalfiberisdopedwithrareearthelementionstoactivateittomakeafiberlaser.
4.Plasticfiberlaser.Dopinglaserdyeintothecoreorcladdingoftheplasticopticalfibertomakeafiberlaser.
Toiseksi keskitason luokituksen mukaan:
1.Kidekuitulaser.Työmateriaalina laserkidekuitukuitua,pääasiassa rubiiniyksikidekidekuitulaseriajaNd3+:YAGyksikidekidekuitulaser.
2.Nonlinearopticalfiberlaser.TherearemainlystimulatedRamanscatteringfiberlasersandstimulatedBrillouinscatteringfiberlasers.
3. Harvinaiset seostetut kuitulaserit. Harvinaisten maaelementtien liittäminen kuituun aktivoimaan (Nd3+,Er3+,Yb3+,Tm3+ jne.,matriisivoi olla kvartsilasia, zirkoniumfluorilasia, yksikide)tomakeafiberlaser.
4.Plasticfiberlaser.Dopinglaserdyeintothecoreorcladdingoftheplasticopticalfibertomakeafiberlaser.
Kolme,ontelorakenteen luokituksen mukaan
Jaettu FP-onteloon, rengasonteloon, silmukanheijastinkuituresonaattoriin ja "8" muotoiseen onkaloon, DBR-kuitulaseriin, DFB-kuitulaseriin jne.
Neljä.kuiturakenneluokituksen mukaan
Jaettu yksipäällysteiseen kuitulaseriin, kaksoispäällysteiseen kuitulaseriin, fotonikristallikuitulaseriin, erikoiskuitulaseriin.
Viisi.Luokittelu ulostulolaserominaisuuksien mukaan
Dividedintocontinuousfiberlasersandpulsedfiberlasers,amongwhichpulsedfiberlaserscanbedividedaccordingtotheirpulseformingprinciplesItisaQ-switchedfiberlaser(pulsewidthisontheorderofns)andamode-lockedfiberlaser(pulsewidthisontheorderofpsorfs).
Edut
Kolmannen sukupolven laserteknologian edustajina kuitulasereilla on seuraavat edut:
(1)Glassopticalfiberhaslowmanufacturingcost,maturetechnologyandTheadvantagesofminiaturizationandintensivenessbroughtaboutbytheflexibilityoftheopticalfiber;
(2)Theglassfiberdoesnotrequirethestrictphasematchingofthecrystaltotheincidentpumplight,whichisduetotheglassmatrixStarkThenon-uniformbroadeningcausedbysplittingcausestheabsorptionbandtobewider;
(3)Lasimateriaalin tilavuus-pinta-ala-suhde,nopeastihajoaminen ja alhainen häviö, joten muunnostehokkuussuuri laserkynnys on alhainen;
(4)Therearemanyoutputlaserwavelengths:thisisbecausetheenergylevelsofrareearthionsareveryrichandtherearemanykindsofrareearthions;
(5)Tunability:duetotheenergyofrareearthionsThegradewidthandthefluorescencespectrumoftheglassfiberarewider.
(6)Koska kuitulaserissa ei ole optista linssiä, sillä on säätövapaan, huoltovapaan ja korkean vakauden etuja, joita perinteiset laserit eivät voi verrata.
(7)Thefiberexportmakesthelasercapableofvariousmulti-dimensionalandarbitraryspaceprocessingapplicationseasily,makingthedesignofthemechanicalsystemverysimple.
(8)Pätevä ankara työympäristö, joka kestää hyvin pölyä, iskuja, iskuja, kosteutta ja lämpötilaa.
(9)Lämpösähköjäähdytyksellä ja vesijäähdytyksellä ei ole tarvetta, vain yksinkertainen ilmajäähdytys.
(10)Korkea sähkö-optinen tehokkuus:Kattava sähkö-optinen tehokkuus on20%, mikä säästää huomattavasti virrankulutusta työn aikana ja säästää käyttökustannuksia.
(11)Suuritehoinen, kaupallinen kuitulaseri kuusi kilowattia.
Sovellukset
1.Sovellusten merkitseminen
Pulsefiberlasersareknownfortheirexcellentbeamquality,reliability,andthelongestMaintenance-freetime,thehighestoverallelectro-opticalconversionefficiency,pulserepetitionfrequency,thesmallestvolume,thesimplestandmostflexiblewaytousewithoutwatercooling,andthelowestoperatingcostmakeittheonlychoiceforhigh-speedandhigh-precisionlasermarking.
Asetoffiberlasermarkingsystemcanconsistofoneortwofiberlaserswithapowerof25W,oneortwoscanningheadstoguidelighttotheworkpieceandanindustrialcomputertocontrolthescanningheadcomposition.Thisdesignisupto4timesmoreefficientthansplittingthebeamwitha50Wlaserontotwoscanningheads.Themaximummarkingrangeofthesystemis175mm*295mm,thespotsizeis35um,andtheabsolutepositioningaccuracywithinthefullmarkingrangeis+/-100um.Thefocusspotcanbeassmallas15umataworkingdistanceof100um.
2.Materiaalinkäsittelyn soveltaminen
Thematerialprocessingoffiberlaserisbasedontheheattreatmentprocessinwhichthepartwherethematerialabsorbsthelaserenergyisheated.Laserlightenergywithawavelengthofabout1umiseasilyabsorbedbymetal,plasticandceramicmaterials.
3.Materiaalin taivutuksen käyttö
Fiberlaserformingorbendingisatechniqueusedtochangethecurvatureofmetalplatesorhardceramics.Concentratedheatingandrapidself-coolingleadtoplasticdeformationinthelaserheatingarea,permanentlychangingthecurvatureofthetargetworkpiece.Researchhasfoundthatthemicrobendingwithlaserprocessinghasfarhigherprecisionthanothermethods.Atthesametime,itisanidealmethodinmicroelectronicsmanufacturing.
4.Laserleikkauksen sovellus
Asthepoweroffiberlaserscontinuestorise,fiberlaserscanbeappliedonalargescaleinindustrialcutting.Forexample:usingafastchoppingcontinuousfiberlasertomicro-cutstainlesssteelarterialtubes.Duetoitshighbeamquality,thefiberlasercanobtainaverysmallfocusdiameterandtheresultingsmallslitwidthisrefreshingthestandardofthemedicaldeviceindustry.