Lazerio veikimo principas
Lazeris susideda iš siurblio šaltinio, stiprinimo terpės su metastabiliu energijos lygiu ir rezonatoriaus. Kaip pavyzdį imant puslaidininkinį pumpuojamą pluošto lazerį, specifinį lazerio generavimo procesą galima suskirstyti į šiuos penkis etapus:
- Pirmajame etape įvedama pompos šviesa, o puslaidininkinis lazeris, kaip lazerio siurblio šaltinis, skleidžia siurblio šviesą tam tikru linijos pločiu ir, praėjęs pro pluošto kombinatorių, patenka į pluoštą;
- Antrame etape stiprinimo terpė įjungiama, o stiprinimo pluoštas sugeria tam tikro bangos ilgio pompos šviesą, todėl dalelės energijos lygis pereina į metastabilią būseną;
- Trečiajame etape fotonai susidaro savaiminės emisijos būdu, o metastabilios būsenos dalelės spontaniškai pereina žemyn, kad išlaisvintų energiją, gamindamos skirtingų krypčių ir fazių fotonus;
- Ketvirtasis žingsnis yra optinio stiprinimo įgyvendinimas stimuliuojama spinduliuote. Išilgai ašies judantys fotonai gali judėti pirmyn ir atgal tarp veidrodžių (gardelių) (pagal ašį nebėgantys fotonai greitai išbėga), o fotonai gali generuoti vienalyčius fotonus, kai stiprinimo terpėje susiduria su didelės-energijos (metastabiliomis) dalelėmis, kad būtų pasiektas optinio stiprinimo efektas;
- Penktasis žingsnis, lazerio išvestis, pasiekus tam tikrus reikalavimus, norint pasiekti nuolatinę arba impulsinę lazerio išėjimo formą.
Lazerinė klasifikacija
Yra keturios bendros lazerių klasifikacijos: stiprinimo vidutinė, išėjimo galia, veikimo režimas ir impulso plotis.
Pagal stiprinimo terpę: lazerio stiprinimo terpė apima dujas, skystą ir kietą. Konkreti stiprinimo terpė nustato lazerio bangos ilgį, išėjimo galią ir taikymo lauką. CO2 dujinis lazeris reprezentuoja dujas, rubino lazeris, puslaidininkinis lazeris, skaidulinis lazeris ir YAG lazeris reprezentuoja kietą.
Pagal išėjimo galią: galima suskirstyti į mažos galios (0-100w), vidutinės galios (100-1kw) ir didelės galios (virš 1kW); bet kartais tai apibrėžiama kaip vidutinė galia 100-1,5kw diapazone. Skirtinga lazerio galia prisitaiko prie skirtingų taikymo scenarijų.
Pagal darbo režimą: galima suskirstyti į nuolatinį lazerinį ir impulsinį lazerį. CW lazeris gali nepertraukiamai veikti ilgą laiką, stabiliai veikiant ir aukštu šiluminiu efektu. Impulsinis lazeris išvedamas impulso pavidalu, kuriam būdinga didelė didžiausia galia ir mažas šiluminis efektas.
Jei norite palyginti dviejų veikimo režimų{0}}prie{1}}, žrCW ir QCW lazerių skirtumai.
Pagal impulso trukmę impulsinis lazeris gali būti skirstomas į milisekundes, mikrosekundes, nanosekundes, pikosekundes ir femtosekundes. Paprastai tariant, kuo trumpesnis impulso laikas, tuo didesnė vieno impulso energija, tuo siauresnis impulso plotis ir didesnis apdorojimo tikslumas.
Tarp impulsinio ir nuolatinio veikimo yra hibridas, kurį verta žinoti: mūsųQCW beveik{0}}nepertraukiamas lazerinis vadovas.
Pagal išėjimo bangos ilgį: jį galima suskirstyti į infraraudonųjų spindulių lazerį, matomą lazerį, UV lazerį ir tt Įvairios medžiagų struktūros gali sugerti skirtingą bangos ilgio diapazoną, pavyzdžiui, metalas turi didesnę infraraudonųjų spindulių sugertį arti-.
Skaidulinis lazeris turi išskirtinių medžiagų apdorojimo pranašumų
Skaidulinis lazeris skatina lazerinio apdorojimo metodų plėtrą plotyje ir gylyje. Tradicinėje srityje didelės galios lazeris skatina lazerinės įrangos įsiskverbimą į pjovimo, suvirinimo, žymėjimo ir kitas aukštos klasės įrangos, pvz., aviacijos, transporto ir kt
Techniniu požiūriu šviesolaidinis lazeris pranašesnis už kitus lazerius. Techniniai šviesolaidinio lazerio privalumai apdorojimui yra šie: 1) gera pluošto kokybė, lengva pasiekti didelę galią. 2) Didelis optinio pluošto paviršiaus plotas, geras šilumos išsklaidymas. 3) Optinis kelias yra visiškai uždaras, geras stabilumas, ilgas tarnavimo laikas ir mažiau priežiūros. 4) Mažas dydis, lankstus perdavimas. 5) Taikomas bangos ilgis yra 2000 mm diapazone. medžiagų apdirbimo srityje.
Kalbant apie kainą, šviesolaidinis lazeris turi labai didelį{0}}sąnaudų pranašumą. Palyginkime CO2 lazerį:
- Dėl aukštos pluošto kokybės ir didelio medžiagos sugerties greičio skaidulinio lazerio apdorojimo greitis yra greitesnis. Kaip pavyzdį imant plonos plokštės pjovimą, skaidulinio lazerio pjovimo greitis gali siekti 2-3 kartus didesnį nei CO2 lazerio su ta pačia galia;
- Šviesolaidinio lazerio elektro-optinės konversijos koeficientas yra didesnis nei 30 %, o energijos suvartojimas yra mažas. CO2 lazerio optinis kelias visiškai priklauso nuo reflektoriaus. Optinis kelias greitai nyksta ir energijos nuostoliai yra didesni. Elektro-optinės konversijos koeficientas yra mažesnis nei 10 %;
- Šviesolaidinio lazerio struktūra paprasta ir stabili, išorinis optinis kelias nereikalauja priežiūros-, vidutinis laikas tarp gedimų yra daugiau nei 100 000 valandų, o eksploatacinių medžiagų iš esmės nėra. CO2 lazerinės sistemos struktūra sudėtinga, atšvaitą ir rezonatorių reikia reguliariai prižiūrėti, turbinos guolio keitimo kaina yra brangi, o priežiūros išlaidos didelės.
Lyginant pagrindinius rinkoje parduodamo kilovatinio pramoninio lazerio veikimo parametrus, palyginti su kitais lazeriais, skaidulinis lazeris turi gerą išėjimo lazerio pluošto kokybę, didelį energijos tankį, didelį elektro-optinį efektyvumą, paprastą naudoti, platų apdirbamų medžiagų asortimentą, mažą visapusišką eksploatavimo kainą ir tt, todėl plačiai naudojamas drožybos / žymėjimo, apdirbimo ir paviršiaus apdorojimo, greito prototizavimo, pjovimo / gręžimo ir kt. o optinio ryšio laukai, vadinami „trečiosios-kartos lazeriu“, turi plačias pritaikymo perspektyvas.
Lazeris yra lazerių pramonės grandinės centre, o Kinija tapo didžiausia ir greičiausiai{0}}augančia lazerių rinka pasaulyje. Lazeris yra pagrindinė galinės lazerinės įrangos optinė dalis, kuri yra visos pramonės grandinės centrinėje padėtyje. Tuo pačiu metu išlaidų požiūriu lazerio kaina sudaro apie 30 % - 50 % visos įrangos, kuri yra vertingiausia pagrindinė lazerinės įrangos sudedamoji dalis, kainos.
Žvelgiant į ateitį, sektorius patenka į tai, ką daugelis vadinalazerių plėtros aukso amžius per ateinančius tris dešimtmečius.