ال pمبدأ الليزر
يتكون الليزر من مصدر المضخة ووسيط كسب بمستوى طاقة غير مستقر ومرنان. على سبيل المثال ، باستخدام الليزر الليفي الذي يضخ أشباه الموصلات ، يمكن تقسيم العملية المحددة لتوليد الليزر إلى الخطوات الخمس التالية بالتفصيل:
في الخطوة الأولى ، يتم إدخال ضوء المضخة ، ويطلق ليزر أشباه الموصلات ، كمصدر مضخة الليزر ، ضوء المضخة مع خط عرض معين ويدخل الألياف بعد المرور عبر جهاز دمج الشعاع ؛
في الخطوة الثانية ، يتم تنشيط وسط الكسب ، وتمتص ألياف الكسب ضوء المضخة ذي الطول الموجي المحدد ، مما يجعل انتقال مستوى الطاقة للجسيم إلى حالة غير مستقرة ؛
في الخطوة الثالثة ، تتكون الفوتونات عن طريق الانبعاث التلقائي ، وتتحول جزيئات الحالة غير المستقرة تلقائيًا إلى أسفل لإطلاق الطاقة ، وتنتج الفوتونات باتجاهات ومراحل مختلفة ؛
الخطوة الرابعة هي تحقيق التضخيم البصري عن طريق الإشعاع المحفز. يمكن للفوتونات التي تتحرك على طول المحور أن تتحرك ذهابًا وإيابًا بين المرايا (الحواجز) (الفوتونات التي لا تعمل على طول المحور تهرب بسرعة) ، ويمكن للفوتونات أن تولد فوتونات متجانسة عندما تواجه جزيئات عالية الطاقة (قابلة للانتقال) في وسط الكسب ، وذلك من أجل تحقيق تأثير التضخيم البصري ؛
الخطوة الخامسة ، إخراج الليزر ، بعد الوصول إلى متطلبات معينة لتحقيق شكل مستمر أو نبضي من إخراج الليزر.
تصنيف الليزر
هناك أربعة تصنيفات مشتركة لليزرات: كسب الوسط ، وقوة الخرج ، ووضع التشغيل ، وعرض النبض.
وفقًا لوسيط الكسب: يشمل وسيط الكسب الليزر والغاز والسائل والصلب. يحدد وسيط الكسب المحدد طول موجة الليزر ، وقوة الخرج ، ومجال التطبيق. CO 2 ليزر الغاز هو ممثل في الغاز ، ليزر الياقوت ، ليزر أشباه الموصلات ، ليزر الألياف ، ليزر YAG ممثلة في المواد الصلبة.
وفقًا لقوة الإخراج: يمكن تقسيمها إلى طاقة صغيرة (0-100 واط) ، طاقة متوسطة (100-1 كيلو واط) ، وطاقة عالية (فوق 1 كيلوواط) ؛ ولكن في بعض الأحيان يتم تعريفها على أنها طاقة متوسطة في نطاق 1 00-1. 5 kw. تتكيف قوة الليزر المختلفة مع سيناريوهات التطبيق المختلفة.
وفقًا لوضع العمل: يمكن تقسيمها إلى ليزر مستمر و ليزر نبضي. يمكن لليزر CW أن يخرج بشكل مستمر لفترة طويلة من الزمن ، مع تشغيل مستقر وتأثير حراري عالي. يتم إخراج نبض الليزر على شكل نبض ، يتميز بقوة ذروة عالية وتأثير حراري صغير. وفقًا لطول مدة النبض ، يمكن تقسيم ليزر النبض أيضًا إلى أجزاء من الثانية ، ميكروثانية ، نانوثانية ، بيكوسوثانية وفيمتو ثانية. بشكل عام ، كلما كان وقت النبضة أقصر ، زادت طاقة النبضة المفردة ، وأضيق عرض النبضة ، وزادت دقة المعالجة.
وفقًا لطول الموجة الناتجة: يمكن تقسيمها إلى ليزر الأشعة تحت الحمراء ، الليزر المرئي ، ليزر الأشعة فوق البنفسجية ، إلخ. يمكن أن تمتص الهياكل المختلفة للمواد نطاق طول موجي مختلف ، على سبيل المثال ، المعدن لديه امتصاص أعلى بالقرب من الأشعة تحت الحمراء.
يتميز ليزر الألياف بمزايا بارزة في معالجة المواد
يعزز ليزر الألياف تطوير طرق معالجة الليزر في العرض والعمق. في المجال التقليدي ، يشجع الليزر عالي الطاقة على اختراق معدات الليزر في القطع واللحام والوسم وغيرها من الروابط للمعدات المتطورة مثل الطيران والنقل وما إلى ذلك. في المجال الناشئ ، يوسع الليزر الليفي عمق المعالجة بالليزر وتشكل سوقًا تدريجيًا ، تتضمن بشكل أساسي المعالجة الدقيقة في الإلكترونيات الاستهلاكية ، الكهروضوئية ، بطارية الليثيوم ، أشباه الموصلات ، وغيرها من المجالات.
من الناحية الفنية ، ليزر الألياف متفوق على الليزر الأخرى. المزايا التقنية لليزر الألياف للمعالجة هي: 1) جودة شعاع جيدة وسهلة لتحقيق طاقة عالية. 2) المساحة السطحية الكبيرة للألياف الضوئية وتبديد جيد للحرارة. 3) المسار البصري مغلق تمامًا ، مع استقرار جيد وعمر خدمة طويل وقلة صيانة. 4) حجم صغير وناقل مرن. 5) الطول الموجي في النطاق 700 نانومتر -2000 نانومتر ، وهو أكثر قابلية للتطبيق في مجال معالجة المواد.
من منظور التكلفة ، يتميز ليزر الألياف بميزة أداء عالية التكلفة للغاية. خذ ليزر CO 2 كمقارنة:
1) نظرًا لجودة الشعاع العالية ومعدل امتصاص المواد العالي ، فإن سرعة معالجة ألياف الليزر تكون أسرع. مع أخذ قطع الألواح الرقيقة كمثال ، يمكن أن تصل سرعة قطع ألياف الليزر إلى 2-3 مرات من ليزر CO 2 بنفس القوة ؛
2) معدل التحويل الكهروضوئي لألياف الليزر أكثر من 30٪ واستهلاك الطاقة منخفض. يعتمد المسار البصري CO 2 laser 0010010 # 39 على العاكس تمامًا. يتحلل المسار البصري بسرعة ويكون فقدان الطاقة أكثر. معدل التحويل الكهروضوئي أقل من 10٪ ؛
3) 0010010 نبسب ؛بنية الليزر الليفي بسيطة ومستقرة ، والمسار البصري الخارجي خالٍ من الصيانة ، ومتوسط الوقت بين الأعطال أكثر من 100000 ساعة ، ولا يوجد أي مواد قابلة للاستهلاك. إن هيكل نظام الليزر CO 2 معقد ، ويحتاج العاكس والمرنان إلى صيانة منتظمة ، وتكلفة استبدال محمل التوربينات باهظة التكلفة وتكلفة الصيانة عالية.
بمقارنة معلمات الأداء الرئيسية للليزر الصناعي بالكيلووات في السوق ، مقارنة بالليزر الأخرى ، يتميز ليزر الألياف بمزايا جودة شعاع الليزر ذات الإنتاج الجيد ، وكثافة الطاقة العالية ، والكفاءة الكهربائية الضوئية العالية ، وسهلة الاستخدام ، ومجموعة واسعة من المواد التي يمكن تشغيلها. ، تكلفة تشغيل شاملة منخفضة ، وما إلى ذلك ، لذلك يتم استخدامه على نطاق واسع في النحت / التعليم ، القطع / الحفر ، إلخ ، الكسوة / اللحام ، المعالجة السطحية ، النماذج الأولية السريعة ، وغيرها من مجالات معالجة المواد والاتصالات البصرية ، والمعروفة باسم {{1 }} quot ؛ الجيل الثالث من الليزر 0010010 quot؛ ، له إمكانات تطبيق واسعة.
يقع الليزر في وسط سلسلة صناعة الليزر ، وأصبحت الصين أكبر سوق للليزر وأكثرها نموًا في العالم. الليزر هو العنصر البصري الأساسي لمعدات الليزر الطرفية ، والذي يقع في الموضع المركزي للسلسلة الصناعية بأكملها. في نفس الوقت ، من وجهة نظر التكلفة ، تمثل تكلفة الليزر حوالي 30٪ - 50٪ من التكلفة الإجمالية للمعدات ، والتي تعد العنصر الأساسي الأكثر قيمة لمعدات الليزر.