1.disque laser
La proposition du concept de conception Disk Laser a résolu efficacement le problème de l'effet thermique des lasers à semi-conducteurs et a obtenu la combinaison parfaite d'une puissance moyenne élevée, d'une puissance de crête élevée, d'un rendement élevé et d'une qualité de faisceau élevée des lasers à semi-conducteurs. Les lasers à disque sont devenus une nouvelle source de lumière laser irremplaçable pour le traitement dans les domaines de l'automobile, des navires, des chemins de fer, de l'aviation, de l'énergie et d'autres domaines. La technologie laser à disque haute puissance actuelle a une puissance maximale de 16 kilowatts et une qualité de faisceau de 8 mm milliradians, ce qui permet le soudage à distance par laser robot et la découpe laser grand format à grande vitesse, ouvrant de larges perspectives pour les lasers à semi-conducteurs dans le domaine detraitement laser haute puissance. Marché des applications.
Avantages des lasers à disque :
1. Structure modulaire
Le laser à disque adopte une structure modulaire et chaque module peut être rapidement remplacé sur site. Le système de refroidissement et le système de guide de lumière sont intégrés à la source laser, avec une structure compacte, un faible encombrement et une installation et un débogage rapides.
2. Excellente qualité de faisceau et standardisé
Tous les lasers à disque TRUMPF de plus de 2 kW disposent d'un produit de paramètre de faisceau (BPP) normalisé à 8 mm/mrad. Le laser est insensible aux changements de mode de fonctionnement et est compatible avec toutes les optiques TRUMPF.
3. Étant donné que la taille du point dans le disque laser est grande, la densité de puissance optique supportée par chaque élément optique est faible.
Le seuil de dommage du revêtement des éléments optiques est généralement d'environ 500 MW/cm2 et le seuil de dommage du quartz est de 2 à 3 GW/cm2. La densité de puissance dans la cavité résonante du laser à disque TRUMPF est généralement inférieure à 0,5 MW/cm2 et la densité de puissance sur la fibre de couplage est inférieure à 30 MW/cm2. Une densité de puissance aussi faible n'endommagera pas les composants optiques et ne produira pas d'effets non linéaires, garantissant ainsi la fiabilité opérationnelle.
4. Adoptez le système de contrôle de rétroaction en temps réel de la puissance laser.
Le système de contrôle de rétroaction en temps réel peut maintenir la puissance atteignant la pièce en T stable et les résultats du traitement ont une excellente répétabilité. Le temps de préchauffage du laser à disque est presque nul et la plage de puissance réglable est comprise entre 1 % et 100 %. Étant donné que le laser à disque résout complètement le problème de l'effet de lentille thermique, la puissance du laser, la taille du point et l'angle de divergence du faisceau sont stables dans toute la plage de puissance et le front d'onde du faisceau ne subit pas de distorsion.
5. La fibre optique peut être plug-and-play pendant que le laser continue de fonctionner.
Lorsqu'une certaine fibre optique tombe en panne, lors du remplacement de la fibre optique, il vous suffit de fermer le chemin optique de la fibre optique sans l'arrêter, et d'autres fibres optiques peuvent continuer à émettre de la lumière laser. Le remplacement de la fibre optique est facile à utiliser, plug and play, sans aucun outil ni réglage d'alignement. Il y a un dispositif anti-poussière à l'entrée de la rue pour empêcher strictement la poussière de pénétrer dans la zone des composants optiques.
6. Sûr et fiable
Pendant le traitement, même si l'émissivité du matériau traité est si élevée que la lumière laser est réfléchie dans le laser, cela n'aura aucun effet sur le laser lui-même ou sur l'effet du traitement, et il n'y aura aucune restriction sur le traitement du matériau ou longueur des fibres. La sécurité du fonctionnement du laser a reçu le certificat de sécurité allemand.
7. Le module de diode de pompage est plus simple et plus rapide
Le réseau de diodes monté sur le module de pompage est également de construction modulaire. Les modules réseau de diodes ont une longue durée de vie et sont garantis 3 ans ou 20 000 heures. Aucun temps d'arrêt n'est nécessaire, qu'il s'agisse d'un remplacement planifié ou d'un remplacement immédiat dû à une panne soudaine. Lorsqu'un module tombe en panne, le système de contrôle déclenche une alarme et augmente automatiquement le courant des autres modules de manière appropriée pour maintenir la puissance de sortie du laser constante. L'utilisateur peut continuer à travailler pendant dix, voire plusieurs dizaines d'heures. Le remplacement des modules de diodes de pompage sur le site de production est très simple et ne nécessite aucune formation des opérateurs.
Les lasers à fibre, comme les autres lasers, sont composés de trois parties : un milieu de gain (fibre dopée) qui peut générer des photons, une cavité résonante optique qui permet aux photons d'être renvoyés et amplifiés de manière résonnante dans le milieu de gain, et une source de pompe qui excite transitions de photons.
Caractéristiques : 1. La fibre optique a un rapport « surface/volume » élevé, un bon effet de dissipation thermique et peut fonctionner en continu sans refroidissement forcé. 2. En tant que support de guide d'ondes, la fibre optique a un petit diamètre de noyau et est sujette à une densité de puissance élevée à l'intérieur de la fibre. Par conséquent, les lasers à fibre ont une efficacité de conversion plus élevée, un seuil plus bas, un gain plus élevé et une largeur de ligne plus étroite, et sont différents de la fibre optique. La perte de couplage est faible. 3. Étant donné que les fibres optiques ont une bonne flexibilité, les lasers à fibre sont petits et flexibles, de structure compacte, rentables et faciles à intégrer dans les systèmes. 4. La fibre optique possède également de nombreux paramètres et sélectivités réglables et peut obtenir une plage de réglage assez large, une bonne dispersion et une bonne stabilité.
Classification des lasers à fibre :
1. Laser à fibre dopée aux terres rares
2. Éléments de terres rares dopés dans des fibres optiques actives actuellement relativement matures : erbium, néodyme, praséodyme, thulium et ytterbium.
3. Résumé du laser à diffusion Raman stimulé par fibre : Le laser à fibre est essentiellement un convertisseur de longueur d'onde, qui peut convertir la longueur d'onde de la pompe en lumière d'une longueur d'onde spécifique et la produire sous forme de laser. D'un point de vue physique, le principe de la génération d'une amplification de la lumière est de fournir au matériau de travail une lumière d'une longueur d'onde qu'il peut absorber, afin que le matériau de travail puisse absorber efficacement l'énergie et être activé. Par conséquent, en fonction du matériau dopant, la longueur d'onde d'absorption correspondante est également différente, et les exigences de la pompe en matière de longueur d'onde de la lumière sont également différentes.
2.3 Laser à semi-conducteur
Le laser à semi-conducteur a été excité avec succès en 1962 et a atteint une sortie continue à température ambiante en 1970. Plus tard, après des améliorations, des lasers à double hétérojonction et des diodes laser à structure en bandes (diodes laser) ont été développés, qui sont largement utilisés dans les communications par fibre optique, les disques optiques, imprimantes laser, scanners laser et pointeurs laser (pointeurs laser). Ils sont actuellement les lasers les plus produits. Les avantages des diodes laser sont : un rendement élevé, une petite taille, un poids léger et un prix bas. En particulier, l'efficacité du type à puits quantiques multiples est de 20 à 40 %, et le type PN atteint également plusieurs 15 à 25 %. En bref, une efficacité énergétique élevée est sa principale caractéristique. De plus, sa longueur d'onde de sortie continue couvre la gamme allant de l'infrarouge à la lumière visible, et des produits avec une sortie d'impulsion optique jusqu'à 50 W (largeur d'impulsion 100 ns) ont également été commercialisés. C’est un exemple de laser très simple à utiliser comme source de lumière lidar ou d’excitation. Selon la théorie des bandes d’énergie des solides, les niveaux d’énergie des électrons dans les matériaux semi-conducteurs forment des bandes d’énergie. La bande à haute énergie est la bande de conduction, celle à basse énergie est la bande de valence et les deux bandes sont séparées par la bande interdite. Lorsque les paires électron-trou hors équilibre introduites dans le semi-conducteur se recombinent, l'énergie libérée est rayonnée sous forme de luminescence, qui est la luminescence de recombinaison des porteurs.
Avantages des lasers à semi-conducteurs : petite taille, poids léger, fonctionnement fiable, faible consommation d'énergie, rendement élevé, etc.
2.4Laser YAG
Le laser YAG, un type de laser, est une matrice laser dotée d'excellentes propriétés complètes (optiques, mécaniques et thermiques). Comme les autres lasers solides, les composants de base des lasers YAG sont le matériau de travail du laser, la source de pompe et la cavité résonante. Cependant, en raison des différents types d'ions activés dopés dans le cristal, des différentes sources et méthodes de pompage, des différentes structures de la cavité résonante utilisée et d'autres dispositifs structurels fonctionnels utilisés, les lasers YAG peuvent être divisés en plusieurs types. Par exemple, selon la forme d'onde de sortie, il peut être divisé en laser YAG à onde continue, laser YAG à fréquence répétée et laser à impulsion, etc. selon la longueur d'onde de fonctionnement, il peut être divisé en laser YAG de 1,06 μm, laser YAG à fréquence doublée, laser YAG à fréquence Raman décalée et laser YAG accordable, etc. selon le dopage Différents types de lasers peuvent être divisés en lasers Nd:YAG, lasers YAG dopés au Ho, Tm, Er, etc. ; selon la forme du cristal, ils sont divisés en lasers YAG en forme de tige et en forme de plaque ; selon différentes puissances de sortie, ils peuvent être divisés en puissance élevée et puissance petite et moyenne. Laser YAG, etc.
La machine de découpe laser YAG solide dilate, réfléchit et focalise le faisceau laser pulsé d'une longueur d'onde de 1064 nm, puis rayonne et chauffe la surface du matériau. La chaleur de surface se diffuse vers l'intérieur par conduction thermique, et la largeur, l'énergie, la puissance maximale et la répétition de l'impulsion laser sont contrôlées numériquement avec précision. La fréquence et d'autres paramètres peuvent instantanément fondre, vaporiser et évaporer le matériau, réalisant ainsi la découpe, le soudage et le perçage de trajectoires prédéterminées via le système CNC.
Caractéristiques : Cette machine a une bonne qualité de faisceau, un rendement élevé, un faible coût, une stabilité, une sécurité, plus de précision et une fiabilité élevée. Il intègre des fonctions de découpe, de soudage, de perçage et autres en une seule, ce qui en fait un équipement de traitement flexible de précision et efficace idéal. Vitesse de traitement rapide, rendement élevé, bons avantages économiques, petites fentes à bord droit, surface de coupe lisse, grand rapport profondeur/diamètre et déformation thermique minimale du rapport aspect/largeur, et peut être traité sur divers matériaux tels que durs, cassants , et doux. Il n'y a aucun problème d'usure ou de remplacement des outils lors du traitement, et il n'y a pas de changement mécanique. Il est facile de réaliser l’automatisation. Il peut réaliser un traitement dans des conditions particulières. Le rendement de la pompe est élevé, jusqu'à environ 20 %. À mesure que l’efficacité augmente, la charge thermique du milieu laser diminue, ce qui améliore considérablement le faisceau. Il a une longue durée de vie, une fiabilité élevée, une petite taille et un poids léger, et convient aux applications de miniaturisation.
Application : convient pour la découpe laser, le soudage et le perçage de matériaux métalliques : tels que l'acier au carbone, l'acier inoxydable, l'acier allié, l'aluminium et ses alliages, le cuivre et ses alliages, le titane et ses alliages, les alliages nickel-molybdène et d'autres matériaux. Largement utilisé dans l'aviation, l'aérospatiale, l'armement, les navires, la pétrochimie, le médical, l'instrumentation, la microélectronique, l'automobile et d'autres industries. Non seulement la qualité du traitement est améliorée, mais également l'efficacité du travail est améliorée ; en outre, le laser YAG peut également fournir une méthode de recherche précise et rapide pour la recherche scientifique.
Par rapport aux autres lasers :
1. Le laser YAG peut fonctionner en mode impulsionnel et continu. Sa sortie d'impulsions peut obtenir des impulsions courtes et ultra-courtes grâce à la technologie de commutation Q et de verrouillage de mode, rendant ainsi sa plage de traitement plus grande que celle des lasers CO2.
2. Sa longueur d'onde de sortie est de 1,06 um, ce qui est exactement un ordre de grandeur inférieur à la longueur d'onde du laser CO2 de 10,06 um, il a donc une efficacité de couplage élevée avec le métal et de bonnes performances de traitement.
3. Le laser YAG a une structure compacte, un poids léger, une utilisation facile et fiable et de faibles exigences de maintenance.
4. Le laser YAG peut être couplé à une fibre optique. À l'aide du système de multiplexage par répartition dans le temps et par répartition de puissance, un faisceau laser peut être facilement transmis à plusieurs postes de travail ou postes de travail distants, ce qui facilite la flexibilité du traitement laser. Par conséquent, lors de la sélection d’un laser, vous devez tenir compte de divers paramètres et de vos propres besoins réels. Ce n’est qu’ainsi que le laser pourra exercer son efficacité maximale. Les lasers Nd:YAG pulsés fournis par Xinte Optoelectronics conviennent aux applications industrielles et scientifiques. Les lasers Nd:YAG pulsés fiables et stables fournissent une sortie d'impulsion jusqu'à 1,5 J à 1 064 nm avec des taux de répétition jusqu'à 100 Hz.
Heure de publication : 17 mai 2024
