מה זה סיבים לייזר? הגדרה, תכונות, עקרונות, סוגים, אופטיקה, שימושים, עלויות

מה זה סיבים לייזר?

לייזר סיבים הוא לייזר במצב מוצק המשתמש בסיבי זכוכית מסוממים באלמנטים של אדמה נדירה כמדיום ההגברה, הכולל יעילות המרה פוטו-אלקטרית גבוהה, מבנה פשוט ואיכות קרן טובה. זה הפך לזרם המרכזי של פיתוח טכנולוגיית לייזר ויישום תעשייתי. בשל טביעת הרגל הקטנה של סיבים אופטיים, ניתן להשתמש בו במגוון רחב של הזדמנויות, ויש לו שיעור שימוש גבוה בתחום הייצור והעיבוד במורד הזרם. לייזרים סיבים יש יכולת הסתגלות גבוהה לעיבוד וניתן להשתמש בהם בכל יישומים. בנוסף, איכות האלומה טובה יותר, מה שיכול למקסם את ההשפעה של הפחתת עלויות ושיפור היעילות עבור מפעלי ייצור.

תכונות לייזר סיבים

• ניתן לשאוב את מקור האור LD בעל הספק גבוה ובעל בהירות נמוכה בספקטרום הקליטה של ​​יסודות אדמה נדירים דרך מבנה הסיבים הכפולים כדי להפיק לייזר חד-מודד בבהירות גבוהה.

• עיצוב קטן וגמיש, יעילות המרה גבוהה, ועבודה בתנאים קשים עם מערכת קירור טובה.

• קורות מיוצרות באיכות טובה, יעילות המרה גבוהה וסף נמוך.

• ניתן לממש את פלט הלייזר ברצועת 0.38-4um באמצעות אלמנטים שונים של אדמה נדירה, בחירת אורך הגל קלה וניתנת לכיוון, וטווח הכוונון רחב.

• מידת התאמה גבוהה למערכות תקשורת אופטיות קיימות וצימוד טוב.

• עלות נמוכה עם התקני סיבים אופטיים וסיבים אופטיים, שיכולים להוזיל מאוד את העלות המבנית.

הרכב ועיקרון

כמו סוגים אחרים של לייזרים, לייזר סיב מורכב מ-3 חלקים: מדיום רווח, מקור משאבה וחלל תהודה. הוא משתמש בסיבים פעילים המסוממים ביסודות אדמה נדירים בליבה כמדיום הרווח. בדרך כלל, לייזר מוליכים למחצה משמש כמקור המשאבה. חלל התהודה מורכב בדרך כלל ממראות, פנים קצה סיבים, מראות לולאות סיבים או רשתות סיבים. תהליך העבודה הספציפי הוא כדלקמן: במצב העבודה, הסיב הפעיל (סיבי רווח) סופג את האנרגיה שמספק מקור המשאבה, מגביר את לייזר הפלט לאחר מוגבר על ידי חלל התהודה המורכב מהסיב הפעיל ושבכת הסיבים.

מקור זרע

ידוע גם כמקור האות, הוא מושא הגברה של קרינה במערכת ההגברה של הלייזר. הלייזר המספק אות בהספק נמוך משמש כ"זרע" כדי לאפשר למערכת ההגברה להגביר בהתאם למצב של "זרע" זה.

סיב אופטי פעיל

הסיב הפעיל משמש כמדיום רווח, ותפקידו לממש את המרת האנרגיה מאור משאבה לאור אות כדי להשיג הגברה.

סיבים אופטיים פסיביים

סיב אופטי פסיבי מממש בעיקר את הפונקציה של העברת אור ואינו משתתף בהמרת אורך גל. במערכות לייזר סיבים, ישנם בעיקר רשתות סיבים, סיבים תואמים פסיביים במבודדי סיבים וסיבי העברת אנרגיה רב-מודים פסיביים ברכיבי העברת אנרגיה בלייזר. נכון לעכשיו, מוצרי סיבים אופטיים פסיביים של ספקים מקומיים יכולים בעצם לענות על צורכי הייצור, ורק כמות קטנה של סיבים אופטיים פסיביים המשמשים למוצרי הספק גבוה במיוחד עדיין צריכה להשתמש בסיבים אופטיים מיובאים.

סיב לייזר אופטיקה

מקור משאבה

זה יכול לשמש כמקור אור ישיר עבור לייזרים מוליכים למחצה תעשייתיים להפקת אור לייזר, ויכול לשמש גם כמקור אור משאבה כדי לספק אור משאבה בעל הספק גבוה ובהירות גבוהה עבור לייזרים סיבים.

קומבינר משאבות

ניתן לחבר את הלייזרים של מספר מקורות משאבה לתוך הסיב האופטי כדי להשיג תפוקת לייזר של משאבת הספק גבוה יותר.

קומבינר אנרגיה

זה יכול להכפיל את האנרגיה של מספר מודולי לייזר סיבים בעלי הספק גבוה, והוא מכשיר הליבה למימוש קרן לייזר מרובת מצבים המשלבת פלט.

מגרדת סיבים

סורג עקיפה שנוצר על ידי אפנון צירי מעת לעת של מקדם השבירה של ליבת הסיבים באמצעות שיטה מסוימת. הוא שייך להתקן מסנן פסיבי והוא גם מרכיב הכרחי של מהוד. הוא קובע את אורך הגל ורוחב הפס של הלייזר, ויכול לשלוט במצב הלייזר ובאיכות האלומה.

ראש לייזר

זהו רכיב חשוב שיכול לממש פלט גמיש למרחקים ארוכים של לייזר בעל הספק גבוה באתר היישום, והוא תואם למערכת העיבוד, כך שהלייזר שנוצר על ידי הלייזר מועבר לחומר העיבוד להשלמת יישום עיבוד הלייזר.

מבודד

זה יכול להגן ביעילות על הלייזר ולמנוע ביעילות מהאור החוזר לפגוע ברכיבים אופטיים אחרים.

חשפנית

זה יכול להפשיט ביעילות את אור החיפוי בלייזר, להגן על מכשירים קשורים ולשפר את איכות קרן הלייזר הפלט. המאפנן האקוסטו-אופטי משמש בעיקר בתוך המהוד, ומווסת את דופק הלייזר הנדרש באמצעות טכנולוגיית אפנון כונן תדר רדיו. זה Q-switched דופק סיבי לייזר רכיבי ליבה.

מתאם דפוסים

מכשיר הליבה המשמש לחיבור 2 סוגים שונים של סיבים אופטיים יכול למזער את אובדן החיבור של סוגים שונים של סיבים אופטיים ולייעל את ההתאמה של שדה מצב מצב הלייזר.

סוגים ושימושים

בהתבסס על מצב העבודה, ישנם 2 סוגים נפוצים ביותר של לייזרים סיבים: לייזר מתמשך ולייזר דופק. זה יכול לשמש בחיתוך, ריתוך, חריטה, סימון, ניקוי ותרחישים אחרים.

לייזר רציף

הלייזר הרציף פולט קרן אור ברציפות, עם הספק שיא של 120KW. הוא משמש בחיתוך, ריתוך, הלחמה, קידוח. לייזר חצי רציף (QCW) עדיין דופק במהותו, אבל עם רוחב פולס ארוך יותר והספק שיא של 23KW, המשמש בחיתוך, ריתוך קשת, קידוח, הלחמה, כיבוי מתכת (שיפור משיכות מתכת, הפחתת התנגדות DC), מתאים במיוחד להחלפת לייזרים YAG שאובים מנורה בריתוך נקודתי, ריתוך תפרים וקידוח. יש חפיפה מסוימת עם הלייזר הרציף בשימוש.

פולס לייזר

ניתן לחלק את הלייזרים הדופקים לננו-שניה, פיקו-שניה, לייזרים דופקים femto2nd. ללייזר Nano2nd (רוחב פולסים ארוך יותר) יש הספק שיא של 1MW בשריטה, תחריט, קידוח, טיפול פני השטח, מרווה, סימון. לייזר Nano2nd (רוחב דופק קצר יותר עבור מיקרו-גימור) משמש למרווה, פרוסות סיליקון וחיתוך זכוכית. לייזר Pico2nd (רוחב הדופק מגיע לרמה pico2nd) יש הספק שיא של יותר מ-10MW, המשמש להשחרה, חיתוך ספיר וזכוכית, חיתוך פוטו וולטאי ו-OLED. ללייזר Femto2nd (רוחב דופק עד לרמת femto2nd) הספק שיא גדול מ-29MW, המשמש לחיתוך מתכת, קידוח, עיבוד דיוק גבוה וניתוחי עיניים.

עלויות לייזר סיבים

חרט סיבים לייזר

מכונת חריטה והכנת סיבים בלייזר מתומחרת מ $3,500 ל $28,500 מבוסס על כוחות הלייזר הפועמים של 20W, 30W, 50W, 60W, 70W, ו 100W.

סיבים לייזר חותך

מכונת חיתוך לייזר סיבים עולה מ $14,200 כדי $260,000 מבוסס על כוחות הלייזר המתמשכים של 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W, ועד 40000W.

רתך לייזר סיבים

למכונת ריתוך לייזר סיבים יש טווח מחירים מ $5,400 ל $58,000 מבוססים על סוגים שונים כולל רתכת ניידת (אקדח ריתוך לייזר כף יד), רתכת אוטומטית (בקר CNC), רתכת רובוטית עם כוחות לייזר מתמשכים של 1000W, 1500W, 2000W, ו 3000W.

מנקה לייזר סיבים

המחיר הממוצע ששולם עבור מכונת ניקוי חדשה בלייזר סיבים הוא מ $5,000 ל $19,500 מבוסס על כוחות הלייזר הפועמים של 50W, 100W, 200W, 300W, וכוחות לייזר מתמשכים של 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.