لیزر فیبر چیست؟ تعریف، ویژگی ها، اصول، انواع، اپتیک، کاربردها، هزینه ها

لیزر فیبر چیست؟

لیزر فیبر یک لیزر حالت جامد است که از فیبر شیشه ای دوپ شده با عناصر خاکی کمیاب به عنوان واسطه استفاده می کند که دارای راندمان تبدیل فوتوالکتریک بالا، ساختار ساده و کیفیت پرتو خوب است. این به جریان اصلی توسعه فناوری لیزر و کاربرد صنعتی تبدیل شده است. با توجه به ردپای کوچک فیبر نوری، می توان از آن در طیف گسترده ای از موارد استفاده کرد و نرخ استفاده بالایی در زمینه تولید و پردازش پایین دستی دارد. لیزرهای فیبر قابلیت انطباق پردازش بالایی دارند و می توانند در هر برنامه ای مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این، کیفیت پرتو بهتر است، که می تواند اثر کاهش هزینه و بهبود کارایی را برای شرکت های تولیدی به حداکثر برساند.

ویژگی های لیزر فیبر

• منبع نور LD با قدرت بالا و کم روشنایی مربوطه در طیف جذب عناصر کمیاب خاکی را می توان از طریق ساختار فیبری دوپوش پمپ کرد تا لیزر تک حالته با روشنایی بالا را تولید کند.

• طراحی کوچک و انعطاف پذیر، راندمان تبدیل بالا، و کار در شرایط سخت با سیستم خنک کننده خوب.

• تیرهایی با کیفیت خوب، راندمان تبدیل بالا و آستانه پایین تولید کرد.

• خروجی لیزر در باند 0.38-4um را می توان با استفاده از عناصر خاکی کمیاب مختلف متوجه شد، انتخاب طول موج آسان و قابل تنظیم است و محدوده تنظیم گسترده است.

• درجه بالای تطابق با سیستم های ارتباطی نوری موجود و کوپلینگ خوب.

• هزینه کم با دستگاه های فیبر نوری و فیبرهای نوری که می تواند هزینه سازه را تا حد زیادی کاهش دهد.

ترکیب و اصل

مانند سایر انواع لیزرها، لیزر فیبر از 3 قسمت تشکیل شده است: یک محیط افزایش، یک منبع پمپ و یک حفره تشدید. از الیاف فعال آغشته به عناصر خاکی کمیاب در هسته به عنوان محیط افزایش استفاده می کند. به طور کلی، لیزر نیمه هادی به عنوان منبع پمپ استفاده می شود. حفره تشدید به طور کلی از آینه ها، وجه های انتهایی فیبر، آینه های حلقه فیبر یا توری های فیبر تشکیل شده است. فرآیند کار خاص به شرح زیر است: در حالت کار، فیبر فعال (فیبر افزایش) انرژی ارائه شده توسط منبع پمپ را جذب می کند، لیزر خروجی را پس از تقویت توسط حفره تشدید متشکل از فیبر فعال و گریتینگ فیبر تقویت می کند.

منبع بذر

همچنین به عنوان منبع سیگنال شناخته می شود، هدف تقویت تشعشع در سیستم تقویت لیزری است. لیزری که سیگنال کم مصرفی را ارائه می دهد به عنوان "seed" استفاده می شود تا به سیستم تقویت کننده اجازه دهد تا با توجه به وضعیت این "seed" تقویت شود.

فیبر نوری فعال

فیبر فعال به عنوان یک رسانه افزایش استفاده می شود و وظیفه آن تحقق تبدیل انرژی از نور پمپ به نور سیگنال برای رسیدن به تقویت است.

فیبر نوری غیرفعال

فیبر نوری غیرفعال عمدتاً عملکرد انتقال نور را انجام می دهد و در تبدیل طول موج شرکت نمی کند. در سیستم‌های لیزر فیبری، عمدتاً توری‌های فیبر، فیبرهای منطبق غیرفعال در جداکننده‌های فیبر و فیبرهای چند حالته غیرفعال انتقال انرژی هسته بزرگ در اجزای انتقال انرژی لیزر وجود دارد. در حال حاضر، محصولات فیبر نوری غیرفعال تامین کنندگان داخلی اساساً می توانند نیازهای تولید را برآورده کنند و فقط مقدار کمی از فیبر نوری غیرفعال که برای محصولات با قدرت فوق العاده بالا استفاده می شود هنوز نیاز به استفاده از فیبر نوری وارداتی دارد.

لیزر فیبر نوری

منبع پمپ

می توان از آن به عنوان منبع نور مستقیم برای لیزرهای نیمه هادی صنعتی برای خروجی نور لیزر استفاده کرد و همچنین می تواند به عنوان منبع نور پمپ برای ارائه نور پمپ با قدرت بالا و روشنایی بالا برای لیزرهای فیبر استفاده شود.

پمپ کمباین

لیزرهای چند منبع پمپ را می توان به فیبر نوری متصل کرد تا خروجی لیزر پمپ با توان بالاتری را به دست آورد.

ترکیب کننده انرژی

این می تواند انرژی چندین ماژول لیزر فیبر توان بالا را بر روی هم قرار دهد و دستگاه اصلی برای تحقق پرتو لیزر چند حالته با ترکیب خروجی است.

گریتینگ فیبر

یک توری پراش که با تعدیل دوره ای محوری ضریب شکست هسته فیبر از طریق یک روش خاص تشکیل می شود. متعلق به یک دستگاه فیلتر غیرفعال است و همچنین جزء ضروری یک تشدید کننده است. طول موج خروجی و پهنای باند لیزر را تعیین می کند و می تواند حالت لیزر و کیفیت پرتو را کنترل کند.

سر لیزر

این یک جزء مهم است که می تواند خروجی انعطاف پذیر لیزر پرقدرت در فواصل طولانی را در محل کاربرد تحقق بخشد و با سیستم ماشینکاری سازگار است، به طوری که لیزر تولید شده توسط لیزر به مواد پردازشی منتقل می شود تا ماشینکاری لیزر تکمیل شود. کاربرد.

مقره

این می تواند به طور موثر از لیزر محافظت کند و به طور موثر از آسیب نور برگشتی به سایر اجزای نوری جلوگیری کند.

پوست کن

این می تواند به طور موثر نور روکش لیزر را از بین ببرد، از دستگاه های مرتبط محافظت کند و کیفیت پرتو لیزر خروجی را بهبود بخشد. مدولاتور آکوستو-اپتیک عمدتا در داخل تشدید کننده استفاده می شود و پالس لیزر مورد نیاز را از طریق فناوری مدولاسیون درایو فرکانس رادیویی تعدیل می کند. این یک اجزای هسته لیزر فیبر پالس سوئیچ Q است.

تطبیق الگو

دستگاه هسته ای که برای اتصال 2 نوع فیبر نوری مختلف استفاده می شود می تواند از دست دادن اتصال انواع مختلف فیبر نوری را به حداقل برساند و تطابق فیلد حالت حالت لیزر را بهینه کند.

انواع و موارد استفاده

بر اساس حالت کار، 2 نوع پرکاربرد لیزر فیبر وجود دارد: لیزر پیوسته و لیزر پالسی. می توان از آن در برش، جوشکاری، حکاکی، علامت گذاری، تمیز کردن و سایر سناریوها استفاده کرد.

لیزر پیوسته

لیزر پیوسته پرتو نور را به طور پیوسته ساطع می کند، با حداکثر توان 120KW. در برشکاری، جوشکاری، لحیم کاری، حفاری استفاده می شود. لیزر نیمه پیوسته (QCW) هنوز در اصل پالس است، اما با عرض پالس طولانی‌تر و حداکثر توان 23KWکه در برش، جوشکاری قوس الکتریکی، حفاری، لحیم کاری، کوئنچ فلز (بهبود شکل پذیری فلز، کاهش مقاومت DC) استفاده می شود، به ویژه برای جایگزینی لیزرهای YAG پمپ شده با لامپ در کاربردهای جوش نقطه ای، درز جوش و حفاری مناسب است. همپوشانی خاصی با لیزر پیوسته در حال استفاده وجود دارد.

لیزر پالسی

لیزرهای پالسی را می توان به لیزرهای پالس نانوثانیه، پیکوثانیه و فمتو2 تقسیم کرد. لیزر نانو دوم (عرض پالس طولانی‌تر) دارای حداکثر توان 2 مگاوات در خط‌کشی، اچینگ، حفاری، عملیات سطحی، کوئنچ و علامت‌گذاری است. لیزر Nano1nd (عرض پالس کوتاه‌تر برای ریز فینیشینگ) برای کوئنچ، ویفر سیلیکونی و برش شیشه استفاده می‌شود. لیزر Pico2nd (عرض پالس به سطح pico2 می رسد) دارای حداکثر توان بیش از 2 مگاوات است که برای سیاه کردن، برش یاقوت کبود و شیشه، برش فتوولتائیک و OLED استفاده می شود. لیزر Femto10nd (عرض پالس تا سطح femto2nd) دارای حداکثر توان بیش از 2 مگاوات است که برای برش ورق فلز، حفاری، پردازش با دقت بالا و جراحی های چشم استفاده می شود.

هزینه لیزر فیبر

حکاکی لیزری فیبر

قیمت دستگاه حکاکی و ساخت لیزر فیبر از $3500 تا $28,500 بر اساس توان لیزر پالسی از 20W, 30W, 50W, 60W, 70Wو 100W.

فیبر لیزر برش

هزینه دستگاه برش لیزر فیبر از $14,200 به $260,000 بر اساس توان لیزر پیوسته از 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W، و تا 40000W.

جوشکار لیزری فیبر

دستگاه جوش لیزر فیبر دارای محدوده قیمتی از $5400 تا $58,000 بر اساس انواع مختلف از جمله جوشکار قابل حمل (تفنگ جوش لیزری دستی)، جوشکار اتوماتیک (کنترل کننده CNC)، جوشکار ربات با توان لیزر مداوم 1000W, 1500W, 2000Wو 3000W.

پاک کننده لیزر فیبر

متوسط ​​قیمت پرداخت شده برای دستگاه تمیز کننده لیزر فیبر جدید از $5000 تا $19,500 بر اساس توان لیزر پالسی از 50W, 100W, 200W, 300W، و توان لیزر پیوسته از 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.