ما هو الليزر الليفي؟ التعريف، المميزات، المبادئ، الأنواع، البصريات، الاستخدامات، التكاليف

ما هو الليزر الليفي؟

الليزر الليفي هو ليزر الحالة الصلبة الذي يستخدم الألياف الزجاجية المخصبة بعناصر أرضية نادرة كوسيط للكسب، والذي يتميز بكفاءة تحويل ضوئية عالية وبنية بسيطة وجودة شعاع جيدة. لقد أصبح التيار الرئيسي لتطوير تكنولوجيا الليزر والتطبيق الصناعي. نظرًا للبصمة الصغيرة للألياف الضوئية، يمكن استخدامه في مجموعة واسعة من المناسبات، وله معدل استخدام مرتفع في مجال التصنيع والمعالجة في المصب. تتمتع ليزرات الألياف بقدرة عالية على التكيف مع المعالجة ويمكن استخدامها في أي تطبيقات. بالإضافة إلى ذلك، فإن جودة الشعاع أفضل، مما يمكن أن يزيد من تأثير خفض التكلفة وتحسين الكفاءة لمؤسسات التصنيع.

مميزات الليزر الليفي

• يمكن ضخ مصدر الضوء LD عالي الطاقة ومنخفض السطوع المقابل في طيف امتصاص العناصر الأرضية النادرة من خلال هيكل الألياف المزدوج الغلاف لإخراج ليزر أحادي الوضع عالي السطوع.

• تصميم صغير ومرن، وكفاءة تحويل عالية، والعمل في ظروف قاسية مع نظام تبريد جيد.

• إنتاج عوارض ذات جودة جيدة وكفاءة تحويل عالية وعتبة منخفضة.

• يمكن تحقيق خرج الليزر في نطاق 0.38-4um باستخدام عناصر أرضية نادرة مختلفة، واختيار الطول الموجي سهل وقابل للضبط، ونطاق الضبط واسع.

• درجة عالية من التوافق مع أنظمة الاتصالات البصرية الحالية والاقتران الجيد.

• منخفضة التكلفة مع أجهزة الألياف الضوئية والألياف البصرية، والتي يمكن أن تقلل إلى حد كبير من التكلفة الهيكلية.

التكوين والمبدأ

مثل الأنواع الأخرى من الليزر، يتكون ليزر الألياف من 3 أجزاء: وسط الكسب، ومصدر المضخة، وتجويف الرنين. ويستخدم أليافًا نشطة مشوبة بعناصر أرضية نادرة في القلب كوسيط للكسب. وبشكل عام، يتم استخدام ليزر أشباه الموصلات كمصدر للمضخة. ويتكون تجويف الرنين بشكل عام من المرايا أو واجهات نهاية الألياف أو مرايا حلقات الألياف أو شبكات الألياف. وتكون عملية العمل المحددة على النحو التالي: في حالة العمل، تمتص الألياف النشطة (ألياف الكسب) الطاقة التي يوفرها مصدر المضخة، وتضخم ليزر الإخراج بعد تضخيمه بواسطة تجويف الرنين المكون من الألياف النشطة وشبكة الألياف.

مصدر البذور

يُعرف أيضًا باسم مصدر الإشارة، وهو هدف تضخيم الإشعاع في نظام تضخيم الليزر. يتم استخدام الليزر الذي يوفر إشارة منخفضة الطاقة كـ "بذرة" للسماح لنظام التضخيم بالتضخيم وفقًا لحالة هذه "البذرة".

الألياف البصرية النشطة

يتم استخدام الألياف النشطة كوسيلة كسب، ووظيفتها هي تحقيق تحويل الطاقة من ضوء المضخة إلى ضوء الإشارة لتحقيق التضخيم.

الألياف البصرية السلبية

الألياف الضوئية السلبية تحقق بشكل أساسي وظيفة نقل الضوء ولا تشارك في تحويل الطول الموجي. في أنظمة الليزر الليفي، توجد بشكل أساسي شبكات الألياف، والألياف المطابقة السلبية في عوازل الألياف، وألياف نقل الطاقة السلبية متعددة الأوضاع كبيرة النواة في مكونات نقل طاقة الليزر. في الوقت الحاضر، يمكن لمنتجات الألياف الضوئية السلبية للموردين المحليين تلبية احتياجات الإنتاج بشكل أساسي، ولا تزال كمية صغيرة فقط من الألياف الضوئية السلبية المستخدمة في المنتجات عالية الطاقة تحتاج إلى استخدام الألياف الضوئية المستوردة.

ألياف الليزر الضوئية

مصدر المضخة

يمكن استخدامه كمصدر ضوء مباشر لليزر أشباه الموصلات الصناعية لإخراج ضوء الليزر، ويمكن استخدامه أيضًا كمصدر ضوء مضخة لتوفير ضوء مضخة عالي الطاقة وعالي السطوع لليزر الألياف.

مضخة مجمعة

يمكن ربط أشعة الليزر من مصادر المضخة المتعددة بالألياف الضوئية لتحقيق إنتاج ليزر مضخة ذو طاقة أعلى.

مجمع الطاقة

يمكنه فرض طاقة وحدات الليزر الليفي عالية الطاقة المتعددة، وهو الجهاز الأساسي لتحقيق إخراج الجمع بين شعاع الليزر متعدد الأوضاع.

شبكة الألياف

شبكة حيود تتكون من تعديل معامل الانكسار لقلب الألياف بشكل دوري محوريًا من خلال طريقة معينة. وهي تنتمي إلى جهاز ترشيح سلبي وهي أيضًا مكون ضروري للمرنان. وهي تحدد الطول الموجي الناتج وعرض النطاق الترددي لليزر، ويمكنها التحكم في وضع الليزر وجودة الشعاع.

رئيس ليزر

إنه مكون مهم يمكنه تحقيق إخراج مرن لمسافات طويلة لليزر عالي الطاقة في موقع التطبيق، وهو متوافق مع نظام التصنيع، بحيث يتم نقل الليزر الناتج عن الليزر إلى مادة المعالجة لإكمال تطبيق التصنيع بالليزر.

المعزل

يمكنه حماية الليزر بشكل فعال ومنع الضوء المرتد من إتلاف المكونات البصرية الأخرى بشكل فعال.

متجرد

يمكنه إزالة ضوء الكسوة في الليزر بشكل فعال، وحماية الأجهزة ذات الصلة، وتحسين جودة شعاع الليزر الناتج. يتم استخدام المغير الصوتي البصري بشكل أساسي داخل الرنان، ويعدل نبضة الليزر المطلوبة من خلال تقنية تعديل محرك التردد اللاسلكي. إنه مكون أساسي من ليزر الألياف النبضي Q-switched.

مطابقة الأنماط

يمكن للجهاز الأساسي المستخدم لتوصيل نوعين مختلفين من الألياف الضوئية تقليل فقدان الاتصال بين أنواع مختلفة من الألياف الضوئية وتحسين مطابقة مجال وضع الليزر.

الأنواع والاستخدامات

وفقًا لطريقة العمل، هناك نوعان شائعان من ليزر الألياف: الليزر المستمر والليزر النبضي. ويمكن استخدامه في القطع واللحام والنقش والعلامات والتنظيف وغيرها من السيناريوهات.

الليزر المستمر

يصدر الليزر المستمر شعاع ضوء مستمر، بقوة قصوى تبلغ 120KW. يتم استخدامه في القطع واللحام واللحام باللحام والحفر. لا يزال الليزر شبه المستمر (QCW) نبضيًا في جوهره، ولكن بعرض نبضة أطول وقوة ذروة تبلغ 23KW، والذي يستخدم في القطع واللحام القوسي والحفر واللحام باللحام وإخماد المعادن (تحسين ليونة المعدن وتقليل مقاومة التيار المستمر)، وهو مناسب بشكل خاص لاستبدال ليزر YAG المضخوخ بالمصباح في تطبيقات اللحام النقطي واللحام بالدرز والحفر. يوجد تداخل معين مع الليزر المستمر المستخدم.

الليزر النبضي

يمكن تقسيم الليزر النبضي إلى ليزر نبضي نانوثانية وبيكو ثانية وفيمتو 2. يتمتع ليزر نانوثانية (عرض نبضة أطول) بقوة ذروة تبلغ 2 ميجاوات في النقش والحفر والحفر ومعالجة السطح والتبريد والوسم. يستخدم ليزر نانوثانية (عرض نبضة أقصر للتشطيب الدقيق) للتبريد وقطع رقاقة السيليكون والزجاج. يتمتع ليزر بيكوثانية (عرض النبضة يصل إلى مستوى بيكو 1) بقوة ذروة أكبر من 2 ميجاوات، والذي يستخدم في الاسود وقطع الياقوت والزجاج وقطع الخلايا الكهروضوئية وOLED. يتمتع ليزر فيمتوثانية (عرض النبضة حتى مستوى فيمتو 2) بقوة ذروة أكبر من 2 ميجاوات، والذي يستخدم في قطع الصفائح المعدنية والحفر والمعالجة عالية الدقة وجراحة العيون.

تكاليف الليزر الليفي

آلة النقش بالليزر الليفي

سعر ماكينة النقش والتصنيع بالليزر الليفي يبدأ من $3من 500 إلى $28,500 بناءً على قوى الليزر النبضي 20W, 30W, 50W, 60W, 70Wو 100W.

الألياف القاطع ليزر

تبلغ تكلفة آلة القطع بالليزر الليفي من $14,200 إلى $260,000 بناءً على قوى الليزر المستمرة 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W، وتصل إلى 40000W.

ماكينة لحام بألياف الليزر

تتراوح أسعار آلة لحام الليزر بالألياف من $5من 400 إلى $58,000 بناءً على أنواع مختلفة بما في ذلك اللحام المحمول (مسدس اللحام بالليزر المحمول باليد)، اللحام الأوتوماتيكي (وحدة التحكم CNC)، اللحام الآلي بقوة الليزر المستمرة 1000W, 1500W, 2000Wو 3000W.

منظف ​​ألياف الليزر

متوسط ​​السعر المدفوع مقابل جهاز تنظيف ألياف الليزر الجديد هو $5من 000 إلى $19,500 بناءً على قوى الليزر النبضي 50W, 100W, 200W, 300W، وقوى الليزر المستمرة 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.