การใช้งานเลเซอร์และการจำแนกประเภท

1.ดิสก์เลเซอร์

ข้อเสนอของแนวคิดการออกแบบ Disk Laser ช่วยแก้ปัญหาผลกระทบจากความร้อนของเลเซอร์โซลิดสเตตได้อย่างมีประสิทธิภาพ และบรรลุการผสมผสานที่ลงตัวระหว่างกำลังเฉลี่ยสูง กำลังไฟฟ้าสูงสุดสูง ประสิทธิภาพสูง และคุณภาพลำแสงสูงของเลเซอร์โซลิดสเตตดิสก์เลเซอร์ได้กลายเป็นแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ชนิดใหม่ที่ไม่อาจทดแทนได้สำหรับการประมวลผลในด้านรถยนต์ เรือ รถไฟ การบิน พลังงาน และสาขาอื่นๆเทคโนโลยีเลเซอร์ดิสก์กำลังสูงในปัจจุบันมีกำลังสูงสุด 16 กิโลวัตต์และคุณภาพลำแสง 8 มม. มิลลิเรเดียน ซึ่งช่วยให้หุ่นยนต์เชื่อมระยะไกลด้วยเลเซอร์และการตัดด้วยความเร็วสูงด้วยเลเซอร์รูปแบบขนาดใหญ่ เปิดโอกาสกว้างสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตตใน สนามของการประมวลผลด้วยเลเซอร์กำลังสูง-ตลาดแอพพลิเคชั่น

ข้อดีของดิสก์เลเซอร์:

1. โครงสร้างแบบแยกส่วน

ดิสก์เลเซอร์ใช้โครงสร้างโมดูลาร์ และแต่ละโมดูลสามารถเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็วที่ไซต์งานระบบระบายความร้อนและระบบนำแสงถูกรวมเข้ากับแหล่งกำเนิดเลเซอร์ โดยมีโครงสร้างที่กะทัดรัด ใช้พื้นที่น้อย และการติดตั้งและการดีบักที่รวดเร็ว

2. คุณภาพลำแสงที่ดีเยี่ยมและได้มาตรฐาน

ดิสก์เลเซอร์ของ TRUMPF ทั้งหมดที่มีกำลังมากกว่า 2kW มีผลิตภัณฑ์พารามิเตอร์ลำแสง (BPP) ที่ได้มาตรฐานที่ 8 มม./mradเลเซอร์ไม่แปรผันตามการเปลี่ยนแปลงในโหมดการทำงาน และเข้ากันได้กับเลนส์ TRUMPF ทั้งหมด

3. เนื่องจากขนาดจุดในดิสก์เลเซอร์มีขนาดใหญ่ ความหนาแน่นของพลังงานแสงที่แต่ละองค์ประกอบแสงทนจึงมีน้อย

เกณฑ์ความเสียหายของการเคลือบองค์ประกอบแสงมักจะประมาณ 500MW/cm2 และเกณฑ์ความเสียหายของควอตซ์คือ 2-3GW/cm2ความหนาแน่นของพลังงานในช่องเรโซแนนซ์เลเซอร์ดิสก์ TRUMPF มักจะน้อยกว่า 0.5MW/cm2 และความหนาแน่นของพลังงานบนไฟเบอร์คัปปลิ้งน้อยกว่า 30MW/cm2ความหนาแน่นของพลังงานต่ำดังกล่าวจะไม่สร้างความเสียหายให้กับส่วนประกอบทางแสง และจะไม่สร้างผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้น จึงรับประกันความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงาน

4. ใช้ระบบควบคุมการป้อนกลับแบบเรียลไทม์ของพลังงานเลเซอร์

ระบบควบคุมการป้อนกลับแบบเรียลไทม์สามารถรักษากำลังที่เข้าถึงชิ้นส่วน T ได้อย่างเสถียร และผลการประมวลผลมีความสามารถในการทำซ้ำได้ดีเยี่ยมเวลาในการอุ่นเครื่องดิสก์เลเซอร์เกือบจะเป็นศูนย์ และช่วงกำลังที่ปรับได้คือ 1%–100%เนื่องจากดิสก์เลเซอร์แก้ปัญหาเอฟเฟกต์เลนส์ความร้อนได้อย่างสมบูรณ์ กำลังเลเซอร์ ขนาดจุด และมุมที่แตกต่างของลำแสงจึงมีความเสถียรภายในช่วงกำลังทั้งหมด และหน้าคลื่นของลำแสงไม่เกิดการบิดเบือน

5. ไฟเบอร์ออปติกสามารถเสียบปลั๊กและเล่นได้ในขณะที่เลเซอร์ยังคงทำงานต่อไป

เมื่อใยแก้วนำแสงบางชนิดล้มเหลว เมื่อเปลี่ยนใยแก้วนำแสง คุณจะต้องปิดเส้นทางแสงของใยแก้วนำแสงโดยไม่ต้องปิดเครื่อง และเส้นใยแก้วนำแสงอื่น ๆ ก็สามารถส่งสัญญาณแสงเลเซอร์ต่อไปได้การเปลี่ยนสายไฟเบอร์ออปติกนั้นใช้งานง่าย ปลั๊กแอนด์เพลย์ โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือหรือการปรับตำแหน่งใดๆมีอุปกรณ์ป้องกันฝุ่นที่ทางเข้าถนนเพื่อป้องกันไม่ให้ฝุ่นเข้าสู่บริเวณส่วนประกอบออปติคัลอย่างเคร่งครัด

6. ปลอดภัยและเชื่อถือได้

ในระหว่างการประมวลผล แม้ว่าการแผ่รังสีของวัสดุที่กำลังประมวลผลจะสูงมากจนแสงเลเซอร์สะท้อนกลับเข้าไปในเลเซอร์ แต่ก็จะไม่มีผลกระทบต่อตัวเลเซอร์หรือผลการประมวลผล และจะไม่มีข้อจำกัดในการประมวลผลวัสดุหรือ ความยาวเส้นใยความปลอดภัยในการใช้งานเลเซอร์ได้รับใบรับรองความปลอดภัยจากประเทศเยอรมนี

7. โมดูลปั๊มไดโอดนั้นง่ายกว่าและเร็วกว่า

ชุดไดโอดที่ติดตั้งอยู่บนโมดูลสูบน้ำก็มีโครงสร้างแบบโมดูลาร์เช่นกันโมดูลอาร์เรย์ไดโอดมีอายุการใช้งานยาวนานและรับประกันเป็นเวลา 3 ปีหรือ 20,000 ชั่วโมงไม่จำเป็นต้องหยุดทำงาน ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนตามแผนหรือการเปลี่ยนทันทีเนื่องจากความล้มเหลวกะทันหันเมื่อโมดูลทำงานล้มเหลว ระบบควบคุมจะแจ้งเตือนและเพิ่มกระแสของโมดูลอื่นๆ โดยอัตโนมัติอย่างเหมาะสมเพื่อรักษากำลังเอาต์พุตเลเซอร์ให้คงที่ผู้ใช้สามารถทำงานต่อไปได้เป็นเวลาสิบหรือหลายสิบชั่วโมงการเปลี่ยนโมดูลปั๊มไดโอดที่ไซต์การผลิตทำได้ง่ายมาก และไม่ต้องมีการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน

2.2ไฟเบอร์เลเซอร์

ไฟเบอร์เลเซอร์ก็เหมือนกับเลเซอร์อื่นๆ ที่ประกอบด้วยสามส่วน: ตัวกลางเกน (ไฟเบอร์เจือ) ที่สามารถสร้างโฟตอน ช่องเรโซแนนซ์แสงที่ช่วยให้โฟตอนถูกป้อนกลับและขยายอย่างก้องกังวานในตัวกลางเกน และแหล่งกำเนิดปั๊มที่กระตุ้น การเปลี่ยนโฟตอน

คุณสมบัติ: 1. ใยแก้วนำแสงมีอัตราส่วน "พื้นที่ผิว/ปริมาตร" สูง มีการกระจายความร้อนได้ดี และสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องบังคับระบายความร้อน2. เนื่องจากเป็นตัวกลางนำคลื่น ใยแก้วนำแสงจึงมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนเล็กและมีแนวโน้มที่จะมีความหนาแน่นของพลังงานสูงภายในเส้นใยดังนั้นไฟเบอร์เลเซอร์จึงมีประสิทธิภาพการแปลงที่สูงกว่า เกณฑ์ที่ต่ำกว่า อัตราขยายที่สูงกว่า และความกว้างของเส้นที่แคบกว่า และแตกต่างจากใยแก้วนำแสงการสูญเสียการมีเพศสัมพันธ์มีน้อย3. เนื่องจากเส้นใยนำแสงมีความยืดหยุ่นที่ดี ไฟเบอร์เลเซอร์จึงมีขนาดเล็กและยืดหยุ่น มีโครงสร้างที่กะทัดรัด คุ้มค่า และง่ายต่อการรวมเข้ากับระบบ4. ใยแก้วนำแสงยังมีพารามิเตอร์และความสามารถในการปรับแต่งได้ค่อนข้างมาก และสามารถรับช่วงการปรับแต่งที่ค่อนข้างกว้าง การกระจายตัวที่ดีและเสถียรภาพ

การจำแนกประเภทไฟเบอร์เลเซอร์:

1. เลเซอร์ไฟเบอร์เจือดินที่หายาก

2. ธาตุหายากที่เจืออยู่ในเส้นใยนำแสงที่ค่อนข้างสมบูรณ์ในปัจจุบัน ได้แก่ เออร์เบียม นีโอไดเมียม เพรซีโอดิเมียม ทูเลียม และอิตเทอร์เบียม

3. สรุปของเลเซอร์กระเจิงรามันกระตุ้นด้วยไฟเบอร์: ไฟเบอร์เลเซอร์เป็นตัวแปลงความยาวคลื่นเป็นหลัก ซึ่งสามารถแปลงความยาวคลื่นของปั๊มให้เป็นแสงของความยาวคลื่นจำเพาะและส่งออกออกมาในรูปของเลเซอร์จากมุมมองทางกายภาพ หลักการของการสร้างการขยายแสงคือ การให้แสงที่มีความยาวคลื่นสามารถดูดซับแก่วัสดุทำงาน เพื่อให้วัสดุทำงานสามารถดูดซับพลังงานและกระตุ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพดังนั้นความยาวคลื่นการดูดกลืนแสงที่สอดคล้องกันจึงขึ้นอยู่กับวัสดุยาสลบและปั๊มข้อกำหนดสำหรับความยาวคลื่นของแสงก็แตกต่างกันเช่นกัน

2.3 เซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์

เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ประสบความสำเร็จอย่างมากในปี พ.ศ. 2505 และได้ผลผลิตอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิห้องในปี พ.ศ. 2513 ต่อมา หลังจากการปรับปรุง เลเซอร์เฮเทอโรจังก์ชั่นคู่และไดโอดเลเซอร์ที่มีโครงสร้างเป็นแถบ (เลเซอร์ไดโอด) ได้รับการพัฒนา ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง แผ่นดิสก์แสง เครื่องพิมพ์เลเซอร์ เครื่องสแกนเลเซอร์ และตัวชี้เลเซอร์ (ตัวชี้เลเซอร์)ปัจจุบันเป็นเลเซอร์ที่มีการผลิตมากที่สุดข้อดีของเลเซอร์ไดโอดคือ ประสิทธิภาพสูง ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และราคาต่ำโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ประสิทธิภาพของประเภทหลุมควอนตัมหลายหลุมคือ 20~40% และประเภท PN ก็สูงถึง 15%~25% หลายรายการเช่นกันกล่าวโดยสรุป ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงเป็นคุณสมบัติที่ใหญ่ที่สุดนอกจากนี้ ความยาวคลื่นเอาท์พุตต่อเนื่องยังครอบคลุมช่วงตั้งแต่อินฟราเรดไปจนถึงแสงที่มองเห็นได้ และผลิตภัณฑ์ที่มีเอาท์พุตพัลส์แสงสูงสุด 50W (ความกว้างพัลส์ 100ns) ก็ได้ถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์เช่นกันเป็นตัวอย่างของเลเซอร์ที่ใช้งานง่ายมากเป็นแหล่งกำเนิดแสงแบบไลดาร์หรือแบบกระตุ้นตามทฤษฎีแถบพลังงานของของแข็ง ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์จะก่อตัวเป็นแถบพลังงานพลังงานสูงคือแถบการนำไฟฟ้า พลังงานต่ำคือแถบเวเลนซ์ และทั้งสองแถบถูกแยกออกจากกันด้วยแถบต้องห้ามเมื่อคู่อิเล็กตรอน-รูที่ไม่สมดุลถูกใส่เข้าไปในเซมิคอนดักเตอร์รวมตัวกันใหม่ พลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกแผ่ออกมาในรูปของการเรืองแสง ซึ่งเป็นการเรืองแสงจากการรวมตัวกันใหม่ของตัวพา

ข้อดีของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์: ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา การทำงานที่เชื่อถือได้ การใช้พลังงานต่ำ ประสิทธิภาพสูง ฯลฯ

2.4YAG เลเซอร์

เลเซอร์ YAG ซึ่งเป็นเลเซอร์ประเภทหนึ่งเป็นเมทริกซ์เลเซอร์ที่มีคุณสมบัติครอบคลุมดีเยี่ยม (ด้านทัศนศาสตร์ กลศาสตร์ และความร้อน)เช่นเดียวกับเลเซอร์โซลิดอื่นๆ ส่วนประกอบพื้นฐานของเลเซอร์ YAG คือวัสดุที่ใช้ทำเลเซอร์ แหล่งกำเนิดปั๊ม และช่องเรโซแนนซ์อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแอคติเวตไอออนประเภทต่างๆ ที่เจืออยู่ในคริสตัล แหล่งที่มาของปั๊มและวิธีการปั๊มที่แตกต่างกัน โครงสร้างที่แตกต่างกันของช่องเรโซแนนซ์ที่ใช้ และอุปกรณ์โครงสร้างการทำงานอื่นๆ ที่ใช้ เลเซอร์ YAG จึงสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภทตัวอย่างเช่น ตามรูปคลื่นเอาต์พุต มันสามารถแบ่งออกเป็นเลเซอร์ YAG คลื่นต่อเนื่อง เลเซอร์ YAG ความถี่ซ้ำ และเลเซอร์พัลส์ ฯลฯตามความยาวคลื่นในการใช้งานสามารถแบ่งออกเป็นเลเซอร์ YAG 1.06μm, เลเซอร์ YAG ความถี่สองเท่า, เลเซอร์ YAG เลื่อนความถี่รามานและเลเซอร์ YAG ที่ปรับได้ ฯลฯตามการเติม เลเซอร์ประเภทต่าง ๆ สามารถแบ่งออกเป็นเลเซอร์ Nd: YAG, เลเซอร์ YAG ที่เจือด้วย Ho, Tm, Er ฯลฯ ;ตามรูปร่างของคริสตัล พวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นเลเซอร์ YAG แบบแท่งและแบบแผ่นตามกำลังขับที่แตกต่างกัน พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นพลังงานสูงและพลังงานขนาดเล็กและขนาดกลางYAG เลเซอร์ ฯลฯ

เครื่องตัดเลเซอร์ YAG ที่เป็นของแข็งจะขยาย สะท้อน และโฟกัสลำแสงเลเซอร์แบบพัลส์ที่มีความยาวคลื่น 1,064 นาโนเมตร จากนั้นจะแผ่รังสีและให้ความร้อนแก่พื้นผิวของวัสดุความร้อนที่พื้นผิวกระจายไปยังภายในผ่านการนำความร้อน และความกว้าง พลังงาน กำลังสูงสุด และการทำซ้ำของพัลส์เลเซอร์จะถูกควบคุมแบบดิจิทัลอย่างแม่นยำความถี่และพารามิเตอร์อื่นๆ สามารถหลอม ระเหย และระเหยวัสดุได้ทันที จึงสามารถตัด เชื่อม และเจาะวิถีที่กำหนดไว้ล่วงหน้าผ่านระบบ CNC ได้

คุณสมบัติ: เครื่องนี้มีคุณภาพลำแสงที่ดี ประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ ความเสถียร ปลอดภัย แม่นยำยิ่งขึ้น และความน่าเชื่อถือสูงโดยผสานรวมการตัด การเชื่อม การเจาะ และฟังก์ชันอื่นๆ ไว้ในที่เดียว ทำให้เป็นอุปกรณ์การประมวลผลที่ยืดหยุ่นและมีความแม่นยำในอุดมคติความเร็วในการประมวลผลที่รวดเร็ว ประสิทธิภาพสูง ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ดี รอยกรีดขอบตรงขนาดเล็ก พื้นผิวการตัดเรียบ อัตราส่วนความลึกต่อเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ และการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนอัตราส่วนกว้างยาวต่อความกว้างขั้นต่ำ และสามารถประมวลผลได้บนวัสดุต่าง ๆ เช่น แข็ง เปราะ และนุ่มนวลไม่มีปัญหาการสึกหรอหรือการเปลี่ยนเครื่องมือในการประมวลผล และไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางกลเป็นเรื่องง่ายที่จะตระหนักถึงระบบอัตโนมัติสามารถประมวลผลได้ภายใต้เงื่อนไขพิเศษประสิทธิภาพของปั๊มสูงถึงประมาณ 20%เมื่อประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น โหลดความร้อนของตัวกลางเลเซอร์จะลดลง ดังนั้นลำแสงจึงได้รับการปรับปรุงอย่างมากมีอายุการใช้งานยาวนาน มีความน่าเชื่อถือสูง ขนาดเล็กและน้ำหนักเบา และเหมาะสำหรับการใช้งานแบบย่อส่วน

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์ การเชื่อม และการเจาะวัสดุโลหะ: เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน สแตนเลส เหล็กโลหะผสม อลูมิเนียมและโลหะผสม ทองแดงและโลหะผสม ไทเทเนียมและโลหะผสม โลหะผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัม และวัสดุอื่นๆใช้กันอย่างแพร่หลายในการบิน การบินและอวกาศ อาวุธ เรือ ปิโตรเคมี การแพทย์ เครื่องมือวัด ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ รถยนต์ และอุตสาหกรรมอื่น ๆไม่เพียงปรับปรุงคุณภาพการประมวลผลเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานด้วยนอกจากนี้ เลเซอร์ YAG ยังสามารถให้วิธีการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่แม่นยำและรวดเร็วอีกด้วย

เมื่อเทียบกับเลเซอร์อื่นๆ:

1. เลเซอร์ YAG สามารถทำงานได้ทั้งในโหมดพัลส์และโหมดต่อเนื่องเอาต์พุตพัลส์สามารถรับพัลส์สั้นและพัลส์สั้นพิเศษผ่านเทคโนโลยี Q-switching และการล็อคโหมด จึงทำให้ช่วงการประมวลผลมีขนาดใหญ่กว่าเลเซอร์ CO2

2. ความยาวคลื่นเอาต์พุตคือ 1.06um ซึ่งเป็นขนาดที่เล็กกว่าความยาวคลื่นเลเซอร์ CO2 ที่ 10.06um อย่างแน่นอน ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพการเชื่อมต่อสูงกับโลหะและประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดี

3. เลเซอร์ YAG มีโครงสร้างที่กะทัดรัด น้ำหนักเบา ใช้งานง่ายและเชื่อถือได้ และมีข้อกำหนดในการบำรุงรักษาต่ำ

4. เลเซอร์ YAG สามารถใช้ร่วมกับใยแก้วนำแสงได้ด้วยความช่วยเหลือของระบบการแบ่งเวลาและระบบมัลติเพล็กซ์การแบ่งกำลัง ลำแสงเลเซอร์หนึ่งตัวสามารถส่งไปยังเวิร์กสเตชันหรือเวิร์กสเตชันระยะไกลได้อย่างง่ายดาย ซึ่งเอื้อให้เกิดความยืดหยุ่นในการประมวลผลด้วยเลเซอร์ดังนั้นเมื่อเลือกเลเซอร์ คุณต้องพิจารณาพารามิเตอร์ต่างๆ และความต้องการที่แท้จริงของคุณเองด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่เลเซอร์สามารถออกแรงประสิทธิภาพสูงสุดได้เลเซอร์ Pulsed Nd:YAG จาก Xinte Optoelectronics เหมาะสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์เลเซอร์ Nd:YAG แบบพัลส์ที่เชื่อถือได้และเสถียรให้เอาต์พุตพัลส์สูงถึง 1.5J ที่ 1,064 นาโนเมตร โดยมีอัตราการทำซ้ำสูงถึง 100Hz