Laseranwendungen und Klassifizierung

1. Scheibenlaser

Der Vorschlag des Scheibenlaser-Designkonzepts löste effektiv das Problem des thermischen Effekts von Festkörperlasern und erreichte die perfekte Kombination aus hoher Durchschnittsleistung, hoher Spitzenleistung, hohem Wirkungsgrad und hoher Strahlqualität von Festkörperlasern.Scheibenlaser sind zu einer unersetzlichen neuen Laserlichtquelle für die Bearbeitung in den Bereichen Automobil, Schiff, Eisenbahn, Luftfahrt, Energie und anderen Bereichen geworden.Die aktuelle Hochleistungs-Scheibenlasertechnologie verfügt über eine maximale Leistung von 16 Kilowatt und eine Strahlqualität von 8 mm Milliradiant, was Roboter-Laser-Fernschweißen und großformatiges Laser-Hochgeschwindigkeitsschneiden ermöglicht und breite Perspektiven für Festkörperlaser in eröffnet das Feld vonHochleistungslaserbearbeitung.Anwendungsmarkt.

Vorteile von Scheibenlasern:

1. Modularer Aufbau

Der Scheibenlaser ist modular aufgebaut und jedes Modul kann schnell vor Ort ausgetauscht werden.Das Kühlsystem und das Lichtleitersystem sind in die Laserquelle integriert, mit kompakter Struktur, geringem Platzbedarf und schneller Installation und Fehlerbehebung.

2. Ausgezeichnete Strahlqualität und standardisiert

Alle Scheibenlaser von TRUMPF über 2 kW verfügen über ein Strahlparameterprodukt (BPP), das auf 8 mm/mrad standardisiert ist.Der Laser ist betriebsmodusunabhängig und mit allen TRUMPF Optiken kompatibel.

3. Da die Punktgröße im Scheibenlaser groß ist, ist die von jedem optischen Element ertragene optische Leistungsdichte gering.

Die Schadensschwelle der Beschichtung optischer Elemente liegt normalerweise bei etwa 500 MW/cm2, und die Schadensschwelle von Quarz liegt bei 2-3 GW/cm2.Die Leistungsdichte im Scheibenlaserresonator von TRUMPF beträgt üblicherweise weniger als 0,5 MW/cm2 und die Leistungsdichte an der Koppelfaser weniger als 30 MW/cm2.Eine derart niedrige Leistungsdichte verursacht keine Schäden an optischen Komponenten und erzeugt keine nichtlinearen Effekte, wodurch die Betriebssicherheit gewährleistet ist.

4. Nehmen Sie ein Echtzeit-Feedback-Kontrollsystem für die Laserleistung an.

Das Echtzeit-Feedback-Kontrollsystem kann die Leistung, die das T-Stück erreicht, stabil halten und die Verarbeitungsergebnisse weisen eine hervorragende Wiederholbarkeit auf.Die Vorheizzeit des Scheibenlasers beträgt nahezu Null und der einstellbare Leistungsbereich liegt zwischen 1 % und 100 %.Da der Scheibenlaser das Problem des thermischen Linseneffekts vollständig löst, sind Laserleistung, Punktgröße und Strahldivergenzwinkel im gesamten Leistungsbereich stabil und die Wellenfront des Strahls wird nicht verzerrt.

5. Die optische Faser kann Plug-and-Play-fähig sein, während der Laser weiter läuft.

Wenn eine bestimmte Glasfaser ausfällt, müssen Sie beim Austausch der Glasfaser nur den optischen Pfad der Glasfaser schließen, ohne sie herunterzufahren, und andere Glasfasern können weiterhin Laserlicht ausgeben.Der Austausch von Glasfasern ist einfach zu bedienen, Plug-and-Play, ohne Werkzeug oder Ausrichtungsanpassung.Am Straßeneingang befindet sich eine Staubschutzvorrichtung, um das Eindringen von Staub in den Bereich der optischen Komponenten strikt zu verhindern.

6. Sicher und zuverlässig

Selbst wenn der Emissionsgrad des zu bearbeitenden Materials während der Bearbeitung so hoch ist, dass Laserlicht in den Laser zurückreflektiert wird, hat dies keinen Einfluss auf den Laser selbst oder die Bearbeitungswirkung, und es gibt keine Einschränkungen bei der Materialbearbeitung oder Faserlänge.Die Sicherheit des Laserbetriebs wurde mit dem deutschen Sicherheitszertifikat ausgezeichnet.

7. Das Pumpdiodenmodul ist einfacher und schneller

Auch das auf dem Pumpmodul montierte Diodenarray ist modular aufgebaut.Diodenarray-Module haben eine lange Lebensdauer und eine Garantie von 3 Jahren oder 20.000 Stunden.Es sind keine Ausfallzeiten erforderlich, unabhängig davon, ob es sich um einen geplanten Austausch oder einen sofortigen Austausch aufgrund eines plötzlichen Ausfalls handelt.Wenn ein Modul ausfällt, gibt das Steuerungssystem einen Alarm aus und erhöht automatisch den Strom anderer Module entsprechend, um die Laserausgangsleistung konstant zu halten.Der Benutzer kann zehn oder sogar Dutzende Stunden lang weiterarbeiten.Der Austausch von Pumpdiodenmodulen am Produktionsstandort ist sehr einfach und erfordert keine Schulung des Bedieners.

2.2Faserlaser

Faserlaser bestehen wie andere Laser aus drei Teilen: einem Verstärkungsmedium (dotierte Faser), das Photonen erzeugen kann, einem optischen Resonanzhohlraum, der die Rückführung und Resonanzverstärkung von Photonen im Verstärkungsmedium ermöglicht, und einer Pumpquelle, die anregt Photonenübergänge.

Merkmale: 1. Optische Fasern haben ein hohes „Oberflächen-/Volumen“-Verhältnis, einen guten Wärmeableitungseffekt und können ohne Zwangskühlung kontinuierlich arbeiten.2. Als Wellenleitermedium haben optische Fasern einen kleinen Kerndurchmesser und neigen zu einer hohen Leistungsdichte innerhalb der Faser.Daher haben Faserlaser eine höhere Umwandlungseffizienz, einen niedrigeren Schwellenwert, eine höhere Verstärkung und eine schmalere Linienbreite und unterscheiden sich von optischen Fasern.Der Kopplungsverlust ist gering.3. Da optische Fasern eine gute Flexibilität aufweisen, sind Faserlaser klein und flexibel, kompakt im Aufbau, kostengünstig und einfach in Systeme zu integrieren.4. Glasfasern verfügen außerdem über zahlreiche einstellbare Parameter und Selektivitäten und können einen recht großen Abstimmbereich sowie eine gute Streuung und Stabilität erzielen.

Klassifizierung von Faserlasern:

1. Mit seltenen Erden dotierter Faserlaser

2. Seltenerdelemente, dotiert in derzeit relativ ausgereifte aktive optische Fasern: Erbium, Neodym, Praseodym, Thulium und Ytterbium.

3. Zusammenfassung des faserstimulierten Raman-Streulasers: Ein Faserlaser ist im Wesentlichen ein Wellenlängenkonverter, der die Pumpwellenlänge in Licht einer bestimmten Wellenlänge umwandeln und in Form eines Lasers ausgeben kann.Aus physikalischer Sicht besteht das Prinzip der Lichtverstärkung darin, dem Arbeitsmaterial Licht einer Wellenlänge zuzuführen, die es absorbieren kann, sodass das Arbeitsmaterial effektiv Energie absorbieren und aktiviert werden kann.Daher ist je nach Dotierungsmaterial auch die entsprechende Absorptionswellenlänge unterschiedlich und die Pumpanforderungen an die Wellenlänge des Lichts sind ebenfalls unterschiedlich.

2.3 Halbleiterlaser

Der Halbleiterlaser wurde 1962 erfolgreich angeregt und erreichte 1970 eine kontinuierliche Leistung bei Raumtemperatur. Später wurden nach Verbesserungen Doppelheteroübergangslaser und streifenstrukturierte Laserdioden (Laserdioden) entwickelt, die in der Glasfaserkommunikation, optischen Scheiben, Laserdrucker, Laserscanner und Laserpointer (Laserpointer).Sie sind derzeit die am meisten produzierten Laser.Die Vorteile von Laserdioden sind: hohe Effizienz, geringe Größe, geringes Gewicht und niedriger Preis.Insbesondere beträgt der Wirkungsgrad des Mehrfachquantentopftyps 20 bis 40 %, und der PN-Typ erreicht auch mehrere 15 bis 25 %.Kurz gesagt, die hohe Energieeffizienz ist ihr größtes Merkmal.Darüber hinaus deckt seine kontinuierliche Ausgangswellenlänge den Bereich von Infrarot bis sichtbarem Licht ab, und es wurden auch Produkte mit einer optischen Impulsleistung von bis zu 50 W (Impulsbreite 100 ns) kommerzialisiert.Es ist ein Beispiel für einen Laser, der sehr einfach als Lidar- oder Anregungslichtquelle verwendet werden kann.Gemäß der Energiebandtheorie von Festkörpern bilden die Energieniveaus von Elektronen in Halbleitermaterialien Energiebänder.Das hochenergetische Band ist das Leitungsband, das niederenergetische das Valenzband und die beiden Bänder werden durch das verbotene Band getrennt.Wenn die in den Halbleiter eingeführten nicht im Gleichgewicht befindlichen Elektron-Loch-Paare rekombinieren, wird die freigesetzte Energie in Form von Lumineszenz abgestrahlt, bei der es sich um die Rekombinationslumineszenz von Ladungsträgern handelt.

Vorteile von Halbleiterlasern: geringe Größe, geringes Gewicht, zuverlässiger Betrieb, geringer Stromverbrauch, hohe Effizienz usw.

2.4YAG-Laser

Der YAG-Laser, ein Lasertyp, ist eine Lasermatrix mit hervorragenden Gesamteigenschaften (Optik, Mechanik und Wärme).Wie bei anderen Festkörperlasern sind die Grundkomponenten von YAG-Lasern das Laserarbeitsmaterial, die Pumpquelle und der Resonanzhohlraum.Aufgrund unterschiedlicher Arten aktivierter Ionen, die in den Kristall dotiert sind, unterschiedlicher Pumpquellen und Pumpmethoden, unterschiedlicher Strukturen des verwendeten Resonanzhohlraums und anderer verwendeter funktionaler Strukturvorrichtungen können YAG-Laser jedoch in viele Typen unterteilt werden.Je nach Ausgangswellenform kann es beispielsweise in kontinuierliche YAG-Laser, wiederholte Frequenz-YAG-Laser und Impulslaser usw. unterteilt werden;Je nach Betriebswellenlänge kann es in 1,06 μm YAG-Laser, frequenzverdoppelte YAG-Laser, Raman-frequenzverschobene YAG-Laser und abstimmbare YAG-Laser usw. unterteilt werden;Je nach Dotierung können verschiedene Lasertypen unterteilt werden in Nd:YAG-Laser, mit Ho, Tm, Er dotierte YAG-Laser usw.;Je nach Form des Kristalls werden sie in stabförmige und plattenförmige YAG-Laser unterteilt.Je nach Ausgangsleistung können sie in hohe Leistung sowie kleine und mittlere Leistung unterteilt werden.YAG-Laser usw.

Die solide YAG-Laserschneidmaschine erweitert, reflektiert und fokussiert den gepulsten Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm, strahlt dann ab und erwärmt die Oberfläche des Materials.Die Oberflächenwärme diffundiert durch Wärmeleitung ins Innere und Breite, Energie, Spitzenleistung und Wiederholung des Laserpulses werden präzise digital gesteuert.Durch Frequenz und andere Parameter kann das Material sofort geschmolzen, verdampft und verdampft werden, wodurch durch das CNC-System das Schneiden, Schweißen und Bohren vorgegebener Bahnen erreicht wird.

Merkmale: Diese Maschine zeichnet sich durch eine gute Strahlqualität, hohe Effizienz, niedrige Kosten, Stabilität, Sicherheit, mehr Präzision und hohe Zuverlässigkeit aus.Es integriert Schneiden, Schweißen, Bohren und andere Funktionen in einem und macht es zu einer idealen Präzisions- und effizienten flexiblen Verarbeitungsausrüstung.Schnelle Verarbeitungsgeschwindigkeit, hohe Effizienz, gute wirtschaftliche Vorteile, kleine Schlitze mit geraden Kanten, glatte Schnittfläche, großes Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser und minimale thermische Verformung des Seiten-zu-Breite-Verhältnisses und kann auf verschiedenen Materialien wie hart und spröde verarbeitet werden , und weich.Es gibt bei der Bearbeitung kein Problem mit Werkzeugverschleiß oder -austausch und auch keine mechanischen Veränderungen.Es ist einfach, eine Automatisierung zu realisieren.Es kann die Verarbeitung unter besonderen Bedingungen realisieren.Der Pumpenwirkungsgrad ist hoch, bis zu etwa 20 %.Mit zunehmender Effizienz nimmt die Wärmebelastung des Lasermediums ab, sodass der Strahl deutlich verbessert wird.Es zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer, hohe Zuverlässigkeit, geringe Größe und geringes Gewicht aus und eignet sich für Miniaturisierungsanwendungen.

Anwendung: Geeignet zum Laserschneiden, Schweißen und Bohren von Metallmaterialien wie Kohlenstoffstahl, Edelstahl, legiertem Stahl, Aluminium und Legierungen, Kupfer und Legierungen, Titan und Legierungen, Nickel-Molybdän-Legierungen und anderen Materialien.Weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt, Waffen-, Schiffs-, Petrochemie-, Medizin-, Instrumentierungs-, Mikroelektronik-, Automobil- und anderen Industrien.Es wird nicht nur die Verarbeitungsqualität verbessert, sondern auch die Arbeitseffizienz verbessert;Darüber hinaus kann der YAG-Laser auch eine genaue und schnelle Forschungsmethode für die wissenschaftliche Forschung bieten.

Im Vergleich zu anderen Lasern:

1. Der YAG-Laser kann sowohl im Puls- als auch im Dauermodus arbeiten.Sein Impulsausgang kann durch Güteschaltung und Modenkopplungstechnologie kurze Impulse und ultrakurze Impulse erzeugen, wodurch sein Verarbeitungsbereich größer ist als der von CO2-Lasern.

2. Seine Ausgangswellenlänge beträgt 1,06 µm, was genau eine Größenordnung kleiner ist als die CO2-Laserwellenlänge von 10,06 µm, sodass er eine hohe Kopplungseffizienz mit Metall und eine gute Verarbeitungsleistung aufweist.

3. Der YAG-Laser hat eine kompakte Struktur, ein geringes Gewicht, eine einfache und zuverlässige Verwendung und einen geringen Wartungsaufwand.

4. YAG-Laser können mit Lichtwellenleitern gekoppelt werden.Mit Hilfe des Zeitmultiplex- und Leistungsmultiplexsystems kann ein Laserstrahl problemlos an mehrere Arbeitsstationen oder entfernte Arbeitsstationen übertragen werden, was die Flexibilität der Laserbearbeitung erleichtert.Daher müssen Sie bei der Auswahl eines Lasers verschiedene Parameter und Ihre eigenen tatsächlichen Bedürfnisse berücksichtigen.Nur so kann der Laser seine maximale Effizienz entfalten.Gepulste Nd:YAG-Laser von Xinte Optoelectronics eignen sich für industrielle und wissenschaftliche Anwendungen.Zuverlässige und stabile gepulste Nd:YAG-Laser bieten eine Pulsleistung von bis zu 1,5 J bei 1064 nm mit Wiederholungsraten von bis zu 100 Hz.