Полное руководство по волоконным лазерам: технологии, применение и будущие тенденции

Введение

• Определение : Волоконные лазеры — это тип твердотельного лазера, в котором усиливающей средой является оптическое волокно, легированное редкоземельными элементами, такими как иттербий, эрбий или неодим. Лазерный свет генерируется и усиливается внутри оптического волокна, что делает установку более эффективной и компактной по сравнению с другими типами лазеров.
• Важность : Волоконные лазеры имеют большое значение благодаря своей универсальности, высокой эффективности и точности. Они произвели революцию в различных отраслях промышленности, предоставив надежное и высокопроизводительное решение для резки, сварки, маркировки и других задач.

Технические аспекты

1. Принцип работы

   • Оптическое волокно : Сердцевина оптического волокна легирована редкоземельными элементами, которые обеспечивают усиливающую среду для лазера. Структура волокна помогает поддерживать качественный луч на больших расстояниях.
   • Источник накачки : в качестве источника накачки используются диодные лазеры, которые вводят свет в легированное волокно для возбуждения атомов и генерации лазерного света. Свет накачки поглощается легированным волокном, что приводит к вынужденному излучению когерентного света.
   • Качество луча : структура волокна ограничивает свет небольшой сердцевиной, в результате чего получается высококачественный узкий луч. Это обеспечивает точную и стабильную выходную мощность лазера, что важно для детальных и точных применений.

2. Длины волн

   • Диапазон : Волоконные лазеры обычно излучают свет с длиной волны около 1,06 микрометра (с примесью Yb), но точная длина волны может варьироваться в зависимости от используемого легирующего материала. Волокна, легированные эрбием, излучают излучение длиной около 1,55 микрометра, обычно используемое в телекоммуникациях.
   • Регулируемость : длину волны можно регулировать путем выбора различных легирующих материалов и настройки источника накачки, что позволяет использовать широкий спектр применений в различных областях.

3. Выходная мощность

   • Высокая мощность : волоконные лазеры могут достигать высокой выходной мощности: от нескольких ватт, подходящих для маркировки и гравировки, до нескольких киловатт, используемых для резки и сварки толстых материалов.
   • Масштабируемость : выходную мощность можно масштабировать за счет увеличения длины легированного волокна или использования нескольких источников накачки, что делает волоконные лазеры пригодными как для мелкомасштабных, так и для крупномасштабных промышленных применений.

Преимущества

1. Эффективность

   • Электрическое преобразование в оптическое . Волоконные лазеры имеют высокую эффективность электрического преобразования в оптическое, часто превышающую 30%, по сравнению с другими типами лазеров. Это означает, что большая часть входной электрической мощности преобразуется в полезный лазерный свет, что снижает потребление энергии.
   • Требования к охлаждению : Благодаря своей высокой эффективности волоконные лазеры выделяют меньше тепла, часто требуя только простых систем воздушного или водяного охлаждения. Это снижает общую инфраструктуру охлаждения и эксплуатационные расходы.

2. Качество луча

   • Высокая точность : превосходное качество луча волоконных лазеров, характеризующееся низким значением M^2, позволяет получать высокосфокусированные лучи. Эта точность необходима для выполнения задач тонкой резки, гравировки и микрообработки.
   • Стабильность : волоконные лазеры обеспечивают стабильное качество луча в течение длительного периода времени, гарантируя надежные и повторяемые результаты, что имеет решающее значение для промышленных процессов.

3. Обслуживание

   • Низкие эксплуатационные расходы : волоконные лазеры имеют меньше движущихся частей и компонентов, подверженных износу, что приводит к снижению требований к техническому обслуживанию. Твердотельный характер лазера снижает потребность в частом обслуживании.
   • Долговечность : Прочная конструкция и минимальная потребность в оптической юстировке способствуют длительному сроку службы волоконных лазеров. Они менее восприимчивы к таким факторам окружающей среды, как вибрация и пыль.

Приложения

1. Промышленное производство

   • Резка и сварка : Волоконные лазеры широко используются для резки и сварки металлов, включая сталь, алюминий и медь. Их высокая мощность и точность делают их идеальными для автомобильной, аэрокосмической и тяжелой машиностроительной промышленности.
   • Маркировка и гравировка . Волоконные лазеры могут создавать высококачественную постоянную маркировку на различных материалах, включая металлы, пластики и керамику. Это полезно для создания серийных номеров, штрих-кодов и сложных дизайнов.

2. Медицинская сфера

   • Медицинские устройства . Волоконные лазеры используются в производстве медицинских устройств, таких как стенты, катетеры и хирургические инструменты, где точность и качество имеют решающее значение.
   • Хирургическое применение : В хирургии волоконные лазеры обеспечивают точные разрезы с минимальным термическим повреждением окружающих тканей. Они используются в таких процедурах, как глазные операции (например, LASIK), дерматологические процедуры и стоматологические операции.

3. Телекоммуникации

   • Передача данных : Волоконные лазеры являются неотъемлемой частью оптоволоконной связи, обеспечивая источник света для передачи данных на большие расстояния с высокой пропускной способностью и низкими потерями.
   • Усиление сигнала : Волоконные лазеры и усилители повышают мощность сигнала в сетях связи на большие расстояния, обеспечивая четкую и надежную передачу данных.

4. Научное исследование

   • Спектроскопия : Волоконные лазеры используются в различных методах спектроскопии для анализа свойств материалов. Их точная и настраиваемая производительность делает их идеальными для детального анализа материалов.
   • Метрология . В метрологии волоконные лазеры обеспечивают высокоточные измерения для таких приложений, как измерение расстояний, профилирование поверхности и калибровка инструментов.

Рыночные тренды

1. Рост

   • Расширение рынка : Мировой рынок волоконных лазеров быстро растет из-за растущего спроса в промышленном производстве, телекоммуникациях и медицине. Инновации и новые приложения способствуют этому росту.
   • Инновации . Продолжающиеся исследования и разработки приводят к усовершенствованиям в технологии волоконных лазеров, таким как более высокая выходная мощность, лучшее качество луча и более эффективные конструкции, расширяющие возможности их применения.

2. Экономическая эффективность

   • Снижение затрат . Технологические достижения и эффект масштаба снижают стоимость волоконных лазеров, делая их более доступными для малых и средних предприятий.
   • Окупаемость инвестиций : высокая эффективность, низкие эксплуатационные расходы и долговечность волоконных лазеров приводят к благоприятному возврату инвестиций с течением времени, что делает их экономически эффективным решением для различных отраслей промышленности.

Будущие перспективы

1. Технологические достижения

   • Более высокие мощности : будущие разработки направлены на создание еще более мощных волоконных лазеров для резки более толстых материалов и создания новых промышленных применений.
   • Новые приложения . Новые области применения, такие как квантовые вычисления, передовое производство и биомедицинская инженерия, изучают новые возможности использования волоконных лазеров, что потенциально может произвести революцию в этих областях.

2. Устойчивое развитие

   • Энергоэффективность : волоконные лазеры способствуют более устойчивым производственным процессам благодаря их высокой энергоэффективности и меньшему выбросу углекислого газа по сравнению с традиционными методами.
   • Зеленые технологии : их способность выполнять точную и эффективную работу с минимальными отходами поддерживает экологически чистые методы работы в различных отраслях промышленности.

Лучшие бренды волоконных лазеров:

1. ИПГ Фотоника

• Обзор : IPG Photonics — мировой лидер в производстве мощных волоконных лазеров и усилителей. Они известны своими инновациями и высококачественной продукцией, которая используется в различных отраслях промышленности.
• Продукция : Предлагает широкий спектр волоконных лазеров, включая лазеры непрерывного действия (CW), квазинепрерывные волны (QCW) и импульсные лазеры с уровнями мощности от нескольких ватт до нескольких киловатт.
• Применение : используется при резке и сварке металла, маркировке, 3D-печати и телекоммуникациях.
• Преимущества : Высокая эффективность, отличное качество луча, прочная конструкция и низкие эксплуатационные расходы.

2. Последовательный

• Обзор : Coherent — известный производитель лазерных систем и компонентов, включая волоконные лазеры. Они предоставляют решения как для промышленного, так и для научного применения.
• Продукты : Их предложения по волоконным лазерам включают мощные непрерывные лазеры, импульсные волоконные лазеры и модули волоконных лазеров.
• Применение : Используется в обработке материалов, микрообработке, маркировке и в медицине.
• Преимущества : Точность, надежность и широкий спектр настраиваемых опций.

3. нСВЕТ

• Обзор : Компания nLIGHT специализируется на производстве мощных полупроводниковых и волоконных лазеров. Они известны своими передовыми технологиями и инновационными продуктами.
• Продукция : Включает непрерывные и импульсные волоконные лазеры, мощные диодные лазеры с волоконной связью.
• Применение : Широко используется в резке, сварке, 3D-печати и оборонной промышленности.
• Преимущества : Высокая эффективность, прочная конструкция и превосходное качество луча.

4. ТРУМПФ

• Обзор : TRUMPF — мировой лидер в области промышленных лазерных технологий, предлагающий широкий спектр лазерных систем, включая волоконные лазеры.
• Продукция : Предлагает мощные волоконные лазеры для резки, сварки и маркировки. Они также предоставляют лазерные системы, интегрированные с решениями по автоматизации.
• Применение : Используется в автомобилестроении, аэрокосмической промышленности и тяжелом машиностроении.
• Преимущества : Высокая производительность, интеграция с автоматизацией и отличная сервисная поддержка.

5. Максфотоника

• Обзор : Maxphotonics — китайский производитель, известный своей инновационной технологией волоконного лазера и обширным ассортиментом продукции.
• Продукция : Включает волоконные лазеры непрерывного действия, импульсные волоконные лазеры и волоконные лазеры MOPA.
• Применение : Широко используется при резке, сварке, маркировке и гравировке металла.
• Преимущества : Высокая производительность, экономичность и надежное качество.

6. Райкус

• Обзор : Raycus — ведущий китайский производитель волоконных лазеров, известный своими инновационными технологиями и обширным ассортиментом продукции.
• Продукция : Предлагает волоконные лазеры непрерывного действия, импульсные волоконные лазеры и волоконные лазеры MOPA с различными уровнями мощности.
• Применение : Используется при резке, сварке, маркировке и 3D-печати.
• Преимущества : Высокая эффективность, конкурентоспособные цены и надежная работа.

Компания Qiaolian laser technology co.ltd является профессиональным производителем станков для лазерной резки. Наша продукция включает в себя одностоловый станок для лазерной резки , сменный станок для лазерной резки , станок для лазерной резки листов и труб , профессиональный станок для лазерной резки труб, крупноформатный портальный станок для лазерной резки. и т. д. Мощность лазера: 6 кВт/12 кВт/15 кВт/20 кВт/30 кВт/40 кВт/60 кВт/80 кВт/100 кВт и т. д.
Наша продукция экспортируется в США, Мексику, Германию, Венгрию, Польшу, Россию, Казахстан, Испанию, Индию, Южную Корею, Малайзию, Сингапур, Индонезию, Тайвань и другие страны и регионы.

Пожалуйста, свяжитесь со мной, чтобы получить бесплатное предложение прямо сейчас.