光纖雷射器與YAG雷射器在切割領域中對比分析

2020-12-05 OFweek維科網

  一、光纖雷射器

  1.原理:

  光纖通常是以SiO2為基質材料拉成的玻璃實體纖維,主要廣泛應用於光纖通訊,其導光原理就是光的全內反射機理。普通裸光纖一般由中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為9-62.5um)、中間為低折射率矽玻璃包層(芯徑一般為125um)和最外部的加強樹脂塗層組成(見圖一)。

  光纖可分為單模光纖和多模光纖。單模光纖:中心玻璃芯較細(直徑9um+0.5um),只能傳一種模式的光,其模間色散很小,具有自選模和限模的功能。多模光纖:中心玻璃芯較粗(50um+1um),可傳多種模式的光,但其模間色散較大,傳輸的光不純。

  2.優點:

  光纖雷射器具有體積小、能耗低、壽命長、穩定性高、免維護、多波段、綠色環保等特徵,它以優越的光束質量、穩定的性能、超高的光電轉換效率,贏得了眾多雷射業內人士的肯定。光纖雷射器以其超高的可靠性,卓越的光束質量,低廉的運行成本,為雷射加工行業建立了新的標準。

  它增益介質長、耦合效率高、散熱好、結構簡單緊湊、使用靈活方便、輸出雷射光束質量好且輸出波長範圍寬(400~3400nm)。

  1、高功率

  高功率光纖雷射器都是雙包層光纖,泵浦光打到外包層上,能量被吸收,再部分轉換為雷射,因此包層的材料和結構對光纖雷射器的影響很大,目前各國已研製出各種形狀的光纖,有圓形的、D形的、矩形的、非穩腔形、梅花形、正方形、平面螺紋形等。

  2、無需熱電冷卻器

  這種大功率的寬面多模二極體可在很高的溫度下工作,只須簡單的風冷,成本低。

  3、很寬的泵浦波長範圍

  高功率的光纖雷射器內的活性包層光纖摻雜了鉺/鐿稀土元素,有一個寬且又平坦的光波吸收區(930-970nm),因此,泵浦二極體不需任何類型的波長穩定裝置

  4、效率高

  泵浦光多次橫穿過單模光纖纖芯,因此其利用率高。

  5、高可靠性

  1、採用杈纖直接熔接耦合進行側泵,一無需任何光學元件,二可避免損傷光纖端面,三是容易提高泵源的注入。

  2、新穎的蜈蚣式側泵方式:光纖兩側生許多纖杈與LD尾纖直接熔接,從各個不同點進行單個泵浦,可避免強雷射單點引起的非線性效應和模式惡化。

  3、採用多個高功率LD單管代替LD集成陣列作泵浦源,一可提高光源的模式,二是易於泵源的散熱提高壽命,三有利於維修更換。!q!lj,q)Pq7u

  4、採用發光面很寬的LD(100-250us)作為泵源可大大降低LD發光點所承受的光功率密度提高其壽命,一般可達100,000小時。

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    引言  光纖雷射器作為雷射領域的新興技術, 近年來成為科學研究領域的熱點問題。光纖雷射器採用光纖作為增益介質,泵浦光在纖芯內形成高功率密度,當加入正反饋迴路時,便產生雷射輸出。對於採用常規光纖的光纖雷射器,要求注入到纖芯的泵浦光為單模,這就限制了泵浦光的入纖效率。且當雷射器高功率運轉時,由於纖芯的非線性效應,也將限制輸出功率的極限值。光子晶體光纖由於其靈活的光學可控性和特殊結構,可具有大模面積且保持無限單模的特性, 有效地克服了常規光纖的設計缺陷。
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    ‍使用成本  這裡,為方便對比兩種雷射器的成本差別,僅計算電力、耗材、介質氣體三部分構成的成本,這三部分的成本,兩者是不同的;人力、折舊、場地、切割氣體等,對於兩種雷射器來說,成本相同,故不計算。  兩種雷射器均需耗費巨量電力。
  • 簡介YAG雷射器
    不過由於晶體中所摻雜的激活離子種類不同,泵浦源及泵浦方式不同,所採用的諧振腔的結構不同,以及採用的其他功能性結構器件不同,YAG雷射器又可分為多種,例如按輸出波形可分為連續波YAG雷射器、重頻YAG雷射器和脈衝雷射器等;按工作波長分為1.06μmYAG雷射器、倍頻YAG雷射器、拉曼頻移YAG雷射器和可調諧YAG雷射器等;按摻雜不同可分為Nd:YAG雷射器、摻Ho、Tm、Er等的YAG雷射器
  • 中國光纖雷射器的發展與展望
    光纖雷射器,是使用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的雷射器。一般來說光纖雷射器主要由泵浦源、隔離器、合束器、摻雜光纖等部件構成。光纖雷射器擁有的上述無可比擬的技術優勢,使其廣泛應用於雕刻、打標、切割、熔覆、焊接、表面處理等材料加工領域,正在逐漸取代各種物理加工、化學加工、印刷加工等傳統加工方式。隨著美國IPG公司 2003年在中國賣出第一臺調Q脈衝光纖雷射器開始,商用的脈衝光纖雷射器在中國市場的發展正式拉開帷幕。
  • DFB光纖雷射器中相移光柵優化分析
    相移光柵在光通信領域具有較高的應用價值,文中用傳輸矩陣法,詳細分析了相移光柵中相移量,折射率調製深度,相移位置及光柵長度對相移光柵的影響,並結合相移光柵在DFB光纖雷射器中的應用進行了分析。分析表明,實際製作DFB光纖雷射器時,應根據實際應用場合,對相移光柵的相關參數進行設計,從而提高光纖雷射器性能。  光纖光柵由於其特殊的優點,近年來在光纖雷射器中獲得了廣泛的應用和研究。常用於光纖雷射器的光柵一般是均勻周期分布的光柵。近些年來,隨著製作工藝的發展,光纖雷射器中各類非均勻光柵的研究和製作逐漸開始得到迅速發展。
  • 高功率YAG雷射器在加工厚板方面的應用
    從工序方面來看,焊接時要求焊接坡口對合精度高、在焊接質量方面容易產生氣孔,切割時不可避免地會增大厚板切口的寬度等。 對這類厚板材進行加工時,要求雷射器具有焊接、切割所需的足夠的雷射功率,光束傳輸容易,可以用於大型構件和複雜構件加工,也可在室外使用等。加工質量要求做到與以往的電弧焊接和等離子切割等同。
  • 還在用YAG雷射器點焊?那你就Out了!
    準連續光纖雷射器迎來黃金髮展期。對於企業來說,使用準連續(QCW)光纖雷射器的原因有許多,例如光纖雷射器結合了一臺脈衝Nd:YAG雷射器的鑽孔和焊接優勢以及一臺CO2雷射器的切割能力。採用傳統技術無法實現這些加工性能的組合,所以在過去許多公司同時擁有CO2雷射器和Nd:YAG雷射器來應對更廣泛的加工需求和應用。QCW光纖雷射器可以在脈衝和連續(CW)模式下工作,所以單個雷射器便可以處理過往需要兩個不同的雷射器才能完成的各種加工任務。今天,數以萬計的光纖雷射器正全天候應用於不計其數的行業和領域。
  • 一文讀懂光纖雷射器的前世今生
    優勢凸顯,應用領域廣泛  雷射設備在智能裝備製造環節中必不可少,也是中國製造走向高端化、智能化的關鍵角色之一。  光纖雷射器被譽為第三代雷射器,其應用範圍非常廣泛。包括雷射光纖通訊、雷射空間遠距離通訊、航空航天、工業造船、汽車製造、雷射雕刻、雷射打標、雷射切割、印刷制輥、金屬非金屬鑽孔/切割/焊接(銅焊、淬水、包層以及深度焊接)、軍事國防安全、醫療器械儀器設備、大型基礎建設,以及作為其他雷射器的泵浦源等等。
  • 【技術指導】購買雷射設備時,選擇光纖雷射器還是CO2雷射器?
    光纖雷射器切割薄板有優勢,尤其是厚度3mm以下者,優勢明顯,相對於CO2雷射器,最大切割速度比值可達4:1;而6mm是兩種雷射器優勢互換的臨界厚度。切割厚度>6mm的板材,光纖雷射無優勢;隨著厚度的增加,CO2漸顯優勢,但並不顯著。  總的說來,切割速度方面還是光纖雷射器有優勢。
  • 從國外光纖雷射器企業角度剖析千瓦級光纖雷射器技術
    「大多數數千瓦級光纖雷射器系統採用對基於多個低功率光纖雷射器的輸出合束的架構,導致成本、性能、可維護性、可升級性以及對技術進步的順應性方面的顯著缺點。」Bell補充道,「我們介紹一種新穎的千瓦光纖雷射器架構,通過將泵浦二極體和驅動器安放在單獨的泵浦模塊中,以及將增益光纖安放在可配置的增益模塊中,解決了這些問題,可以產生超過4kW的輸出功率。」