Princip rada lasera
Laser se sastoji od izvora pumpe, medija za pojačavanje sa metastabilnim energetskim nivoom i rezonatora. Uzimajući za primjer poluvodički laser sa pumpanim vlaknima, specifični proces proizvodnje lasera može se detaljno podijeliti u sljedećih pet koraka:
- U prvom koraku se uvodi svjetlo pumpe, a poluvodički laser, kao izvor pumpe lasera, emituje svjetlo pumpe sa određenom širinom linije i ulazi u vlakno nakon prolaska kroz kombinator snopa;
- U drugom koraku, medij za pojačanje se napaja, a vlakno za pojačanje apsorbira svjetlost pumpe određene talasne dužine, što čini prelazak energetskog nivoa čestice u metastabilno stanje;
- U trećem koraku, fotoni se formiraju spontanom emisijom, a čestice metastabilnog stanja spontano prelaze naniže da bi oslobodile energiju, proizvodeći fotone različitih pravaca i faza;
- Četvrti korak je realizacija optičkog pojačanja stimulisanim zračenjem. Fotoni koji se kreću duž ose mogu se kretati naprijed-nazad između ogledala (rešetki) (fotoni koji se ne kreću duž ose brzo pobjegnu), a fotoni mogu generirati homogene fotone kada naiđu na visoko-energijske (metastabilne) čestice u mediju pojačanja, kako bi se postigao efekat optičkog pojačanja;
- Peti korak, laserski izlaz, nakon postizanja određenih zahtjeva za postizanje kontinuiranog ili impulsnog oblika laserskog izlaza.
Laserska klasifikacija
Postoje četiri uobičajene klasifikacije lasera: medij pojačanja, izlazna snaga, način rada i širina impulsa.
Prema medijumu pojačanja: medijum za pojačavanje lasera uključuje gas, tečnost i čvrstu materiju. Specifični medij za pojačanje određuje talasnu dužinu lasera, izlaznu snagu i polje primjene. CO2 gasni laser je reprezentativan za gas, rubin laser, poluprovodnički laser, fiber laser i YAG laser su reprezentativni u čvrstom stanju.
Prema izlaznoj snazi: može se podijeliti na male snage (0-100w), srednje snage (100-1kw) i velike snage (iznad 1kW); ali ponekad se definiše kao srednja snaga u rasponu od 100-1,5kw. Različita snaga lasera se prilagođava različitim scenarijima primjene.
Prema načinu rada: može se podijeliti na kontinuirani laser i pulsni laser. CW laser može emitovati kontinuirano tokom dužeg vremenskog perioda, sa stabilnim radom i visokim termičkim efektom. Pulsni laser izlazi u obliku impulsa, koji se odlikuje velikom vršnom snagom i malim termičkim efektom.
Za poređenje-na-glava dva načina rada, pogledajteRazlike između CW i QCW lasera.
Prema dužini vremena impulsa, pulsni laser se dalje može podijeliti na milisekunde, mikrosekunde, nanosekunde, pikosekunde i femtosekunde. Općenito govoreći, što je vrijeme impulsa kraće, to je veća energija pojedinačnog impulsa, uža je širina impulsa i veća je točnost obrade.
Između pulsnog i kontinuiranog rada nalazi se hibrid vrijedan poznavanja: našQCW kvazi{0}}kontinuirani laserski vodič.
Prema izlaznoj talasnoj dužini: može se podijeliti na infracrveni laser, vidljivi laser, UV laser, itd. Različite strukture materijala mogu apsorbirati različite talasne dužine, na primjer, metal ima veću skoro{1}}infracrvenu apsorpciju.
Fiber laser ima izuzetne prednosti u obradi materijala
Fiber laser promovira razvoj metoda laserske obrade u širinu i dubinu. U tradicionalnom polju,-laser velike snage promiče prodor laserske opreme u rezanje, zavarivanje, označavanje i druge veze vrhunske opreme-kao što je vazduhoplovstvo, transport, itd. U novom polju, fiber laser proširuje dubinu laserske obrade i formira inkrementalno tržište, uglavnom uključujući preciznu obradu baterija, preciznu obradu baterija u potrošačkoj elektronici i drugu elektroniku. polja.
Sa tehničke tačke gledišta, fiber laser je superiorniji od ostalih lasera. Tehničke prednosti fiber lasera za obradu su: 1) dobar kvalitet snopa, lako se postiže velika snaga. 2) Velika površina optičkog vlakna, dobro rasipanje topline. 3) Optički put je potpuno zatvoren, sa dobrom stabilnošću, dugim vijekom trajanja i manje održavanja. 4) Mala veličina, fleksibilan prijenos. 5) što je u opsegu talasa 0 m-20. primenljiviji u oblasti obrade materijala.
Iz perspektive cijene, fiber laser ima vrlo visoku-prednost u pogledu troškova. Uzmite CO2 laser kao poređenje:
- Zbog visokog kvaliteta zraka i visoke stope apsorpcije materijala, brzina obrade fiber lasera je veća. Uzimajući za primjer rezanje tanke ploče, brzina rezanja fiber lasera može dostići 2-3 puta od CO2 lasera sa istom snagom;
- Stopa elektro-optičke konverzije lasera s vlaknima je preko 30%, a potrošnja energije je niska. Optička putanja CO2 lasera u potpunosti ovisi o reflektoru. Optički put brzo propada i gubitak energije je veći. Stopa elektro-optičke konverzije je ispod 10%;
- Struktura fiber lasera je jednostavna i stabilna, vanjski optički put je bez održavanja, prosječno vrijeme između kvarova je više od 100 000 sati i u osnovi nema potrošnog materijala. Struktura CO2 laserskog sistema je složena, reflektor i rezonator zahtijevaju redovno održavanje, troškovi zamjene ležajeva turbine su skupi, a troškovi održavanja visoki.
Upoređujući glavne parametre performansi kilovatnog industrijskog lasera na tržištu, u usporedbi s drugim laserima, laser s vlaknima ima prednosti dobrog izlaznog laserskog snopa, visoke gustoće energije, visoke elektro{0}}optičke efikasnosti, jednostavan za korištenje, širok spektar materijala koji se mogu obrađivati, niske sveobuhvatne operativne troškove, itd., tako da se široko koristi u rezbarenju/bušenju, brzom rezanju/obljevanju površina, itd. izrada prototipa i druge oblasti obrade materijala i optičke komunikacije, poznate kao "laser treće-generacije", imaju široke izglede za primjenu.
Laser se nalazi u središtu lanca laserske industrije, a Kina je postala najveće i najbrže{0}}rastuće tržište lasera na svijetu. Laser je osnovna optička komponenta terminalne laserske opreme, koja se nalazi u središnjoj poziciji cijelog industrijskog lanca. Istovremeno, sa stanovišta troškova, trošak lasera čini oko 30% - 50% ukupne cijene opreme, koja je najvrjednija osnovna komponenta laserske opreme.
Gledajući unaprijed, sektor ulazi u ono što mnogi nazivajuzlatno doba razvoja lasera u naredne tri decenije.