1. Laser a disco
La proposta del concetto di design del laser a disco ha risolto efficacemente il problema dell'effetto termico dei laser a stato solido e ha raggiunto la perfetta combinazione di elevata potenza media, elevata potenza di picco, elevata efficienza e alta qualità del fascio dei laser a stato solido. I laser a disco sono diventati una nuova sorgente di luce laser insostituibile per la lavorazione nei settori automobilistico, navale, ferroviario, aeronautico, energetico e in altri campi. L'attuale tecnologia laser a disco ad alta potenza ha una potenza massima di 16 kilowatt e una qualità del fascio di 8 mm milliradianti, che consente la saldatura laser remota robotizzata e il taglio laser ad alta velocità di grande formato, aprendo ampie prospettive per i laser a stato solido nel campo dilavorazione laser ad alta potenzaMercato delle applicazioni.
Vantaggi dei laser a disco:
1. Struttura modulare
Il laser a disco adotta una struttura modulare e ogni modulo può essere sostituito rapidamente in loco. Il sistema di raffreddamento e il sistema di guida della luce sono integrati con la sorgente laser, con struttura compatta, ingombro ridotto e installazione e collaudo rapidi.
2. Eccellente qualità del fascio e standardizzato
Tutti i laser a disco TRUMPF con potenza superiore a 2 kW hanno un prodotto dei parametri del fascio (BPP) standardizzato a 8 mm/mrad. Il laser è invariante rispetto alle variazioni della modalità operativa ed è compatibile con tutte le ottiche TRUMPF.
3. Poiché la dimensione del punto nel laser a disco è grande, la densità di potenza ottica sopportata da ciascun elemento ottico è piccola.
La soglia di danneggiamento del rivestimento degli elementi ottici è generalmente di circa 500 MW/cm², mentre quella del quarzo è di 2-3 GW/cm². La densità di potenza nella cavità risonante del laser a disco TRUMPF è solitamente inferiore a 0,5 MW/cm², e la densità di potenza sulla fibra di accoppiamento è inferiore a 30 MW/cm². Una densità di potenza così bassa non danneggia i componenti ottici e non produce effetti non lineari, garantendo in tal modo l'affidabilità operativa.
4. Adottare un sistema di controllo a feedback in tempo reale della potenza del laser.
Il sistema di controllo a feedback in tempo reale mantiene stabile la potenza che raggiunge il raccordo a T, garantendo un'eccellente ripetibilità dei risultati di lavorazione. Il tempo di preriscaldamento del laser a disco è pressoché nullo e la gamma di potenza regolabile va dall'1% al 100%. Poiché il laser a disco risolve completamente il problema dell'effetto lente termica, la potenza del laser, la dimensione dello spot e l'angolo di divergenza del fascio rimangono stabili nell'intera gamma di potenza, senza che il fronte d'onda del fascio subisca distorsioni.
5. La fibra ottica può essere collegata e utilizzata immediatamente, senza interrompere il funzionamento del laser.
Quando una determinata fibra ottica si guasta, per sostituirla è sufficiente chiudere il percorso ottico della fibra senza spegnere il sistema, e le altre fibre ottiche possono continuare a emettere luce laser. La sostituzione della fibra ottica è semplice, plug and play, senza bisogno di attrezzi o regolazioni di allineamento. All'ingresso è presente un dispositivo antipolvere per impedire rigorosamente l'ingresso di polvere nell'area dei componenti ottici.
6. Sicuro e affidabile
Durante il processo, anche se l'emissività del materiale in lavorazione è così elevata da provocare la riflessione della luce laser verso il laser stesso, ciò non avrà alcun effetto sul laser né sul processo di lavorazione, e non vi saranno limitazioni alla lavorazione del materiale o alla lunghezza della fibra. La sicurezza del funzionamento del laser è stata certificata in Germania.
7. Il modulo a diodo di pompaggio è più semplice e veloce
Anche l'array di diodi montato sul modulo di pompaggio è a struttura modulare. I moduli dell'array di diodi hanno una lunga durata e sono garantiti per 3 anni o 20.000 ore. Non è richiesto alcun tempo di inattività, sia in caso di sostituzione programmata che di sostituzione immediata a seguito di un guasto improvviso. In caso di guasto di un modulo, il sistema di controllo emette un allarme e aumenta automaticamente la corrente degli altri moduli in modo appropriato per mantenere costante la potenza di uscita del laser. L'operatore può continuare a lavorare per dieci o addirittura decine di ore. La sostituzione dei moduli di diodi di pompaggio in loco è molto semplice e non richiede alcuna formazione specifica per l'operatore.
I laser a fibra, come altri laser, sono composti da tre parti: un mezzo di guadagno (fibra drogata) in grado di generare fotoni, una cavità risonante ottica che permette ai fotoni di essere retroazionati e amplificati in modo risonante nel mezzo di guadagno, e una sorgente di pompaggio che eccita le transizioni dei fotoni.
Caratteristiche: 1. La fibra ottica ha un elevato rapporto "superficie/volume", un buon effetto di dissipazione del calore e può funzionare ininterrottamente senza raffreddamento forzato. 2. Come mezzo di guida d'onda, la fibra ottica ha un piccolo diametro del nucleo ed è soggetta ad un'elevata densità di potenza al suo interno. Pertanto, i laser a fibra hanno una maggiore efficienza di conversione, una soglia inferiore, un guadagno maggiore e una larghezza di riga più stretta, e a differenza delle fibre ottiche tradizionali, presentano una bassa perdita di accoppiamento. 3. Grazie alla loro flessibilità, i laser a fibra sono piccoli e flessibili, compatti, economici e facili da integrare nei sistemi. 4. La fibra ottica offre inoltre numerosi parametri di regolazione e selettività, consentendo di ottenere un'ampia gamma di sintonizzazione, una buona dispersione e stabilità.
Classificazione dei laser a fibra:
1. Laser a fibra drogata con terre rare
2. Elementi delle terre rare dopati nelle fibre ottiche attive attualmente relativamente mature: erbio, neodimio, praseodimio, tulio e itterbio.
3. Riassunto del laser a diffusione Raman stimolata da fibra: Il laser a fibra è essenzialmente un convertitore di lunghezza d'onda, in grado di convertire la lunghezza d'onda della pompa in luce di una specifica lunghezza d'onda e di emetterla sotto forma di laser. Da un punto di vista fisico, il principio di amplificazione della luce consiste nel fornire al materiale di lavoro luce di una lunghezza d'onda che esso può assorbire, in modo che il materiale di lavoro possa assorbire efficacemente energia ed essere attivato. Pertanto, a seconda del materiale drogante, anche la corrispondente lunghezza d'onda di assorbimento è diversa, e di conseguenza anche i requisiti di lunghezza d'onda della luce di pompaggio sono diversi.
2.3 Laser a semiconduttore
Nel 1962, il laser a semiconduttore fu attivato con successo e nel 1970 raggiunse un'emissione continua a temperatura ambiente. Successivamente, a seguito di miglioramenti, furono sviluppati i laser a doppia eterogiunzione e i diodi laser a struttura a strisce (diodi laser), ampiamente utilizzati nelle comunicazioni in fibra ottica, nei dischi ottici, nelle stampanti laser, negli scanner laser e nei puntatori laser. Attualmente sono i laser più prodotti. I vantaggi dei diodi laser sono: alta efficienza, dimensioni ridotte, peso contenuto e prezzo contenuto. In particolare, l'efficienza del tipo a pozzi quantici multipli è del 20-40%, mentre il tipo PN raggiunge valori compresi tra il 15% e il 25%. In breve, l'elevata efficienza energetica è la sua caratteristica principale. Inoltre, la lunghezza d'onda di emissione continua copre l'intervallo dall'infrarosso alla luce visibile, e sono stati commercializzati anche prodotti con potenza di emissione a impulsi ottici fino a 50 W (durata dell'impulso 100 ns). È un esempio di laser molto facile da utilizzare come sorgente di luce di eccitazione o per lidar. Secondo la teoria delle bande di energia dei solidi, i livelli energetici degli elettroni nei materiali semiconduttori formano delle bande di energia. La banda ad alta energia è la banda di conduzione, quella a bassa energia è la banda di valenza, e le due bande sono separate dalla banda proibita. Quando le coppie elettrone-lacuna non in equilibrio introdotte nel semiconduttore si ricombinano, l'energia rilasciata viene irradiata sotto forma di luminescenza, che è la luminescenza di ricombinazione dei portatori di carica.
Vantaggi dei laser a semiconduttore: dimensioni ridotte, peso contenuto, funzionamento affidabile, basso consumo energetico, elevata efficienza, ecc.
2.4laser YAG
Il laser YAG, un tipo di laser, è una matrice laser con eccellenti proprietà complessive (ottiche, meccaniche e termiche). Come altri laser a stato solido, i componenti base dei laser YAG sono il materiale di lavoro laser, la sorgente di pompaggio e la cavità risonante. Tuttavia, a causa dei diversi tipi di ioni attivati drogati nel cristallo, delle diverse sorgenti di pompaggio e dei metodi di pompaggio, delle diverse strutture della cavità risonante utilizzate e di altri dispositivi strutturali funzionali utilizzati, i laser YAG possono essere suddivisi in molti tipi. Ad esempio, in base alla forma d'onda di uscita, possono essere suddivisi in laser YAG a onda continua, laser YAG a frequenza ripetuta e laser a impulsi, ecc.; in base alla lunghezza d'onda operativa, possono essere suddivisi in laser YAG a 1,06 μm, laser YAG a frequenza raddoppiata, laser YAG a frequenza Raman spostata e laser YAG sintonizzabile, ecc.; in base al drogaggio, i diversi tipi di laser possono essere suddivisi in laser Nd:YAG, laser YAG drogati con Ho, Tm, Er, ecc. In base alla forma del cristallo, si dividono in laser YAG a forma di asta e a forma di lastra; in base alle diverse potenze di uscita, si dividono in laser YAG ad alta potenza e a bassa e media potenza, ecc.
La macchina per il taglio laser a YAG solido espande, riflette e focalizza il raggio laser pulsato con una lunghezza d'onda di 1064 nm, quindi irradia e riscalda la superficie del materiale. Il calore superficiale si diffonde all'interno per conduzione termica e la larghezza, l'energia, la potenza di picco e la ripetizione dell'impulso laser sono controllate digitalmente con precisione. La frequenza e altri parametri consentono di fondere, vaporizzare ed evaporare istantaneamente il materiale, realizzando così il taglio, la saldatura e la foratura di traiettorie predeterminate tramite il sistema CNC.
Caratteristiche: Questa macchina offre un'ottima qualità del fascio, elevata efficienza, basso costo, stabilità, sicurezza, maggiore precisione e alta affidabilità. Integra in un unico dispositivo le funzioni di taglio, saldatura, foratura e altre, rendendola un'apparecchiatura di lavorazione flessibile, precisa ed efficiente, ideale. Velocità di lavorazione elevata, alta efficienza, buoni vantaggi economici, piccole fenditure a bordo dritto, superficie di taglio liscia, elevato rapporto profondità/diametro e minima deformazione termica del rapporto aspetto/larghezza, e può lavorare su vari materiali come quelli duri, fragili e morbidi. Non vi è alcun problema di usura o sostituzione degli utensili durante la lavorazione e non vi sono modifiche meccaniche. È facile da automatizzare. Può eseguire lavorazioni in condizioni speciali. L'efficienza della pompa è elevata, fino a circa il 20%. Con l'aumento dell'efficienza, il carico termico del mezzo laser diminuisce, quindi il fascio è notevolmente migliorato. Ha una lunga durata, elevata affidabilità, dimensioni ridotte e peso contenuto, ed è adatta per applicazioni di miniaturizzazione.
Applicazione: Adatto per il taglio, la saldatura e la foratura laser di materiali metallici come acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, acciaio legato, alluminio e leghe, rame e leghe, titanio e leghe, leghe di nichel-molibdeno e altri materiali. Ampiamente utilizzato nei settori aeronautico, aerospaziale, delle armi, navale, petrolchimico, medicale, della strumentazione, della microelettronica, automobilistico e altri. Non solo migliora la qualità della lavorazione, ma anche l'efficienza lavorativa; inoltre, il laser YAG può fornire un metodo di ricerca accurato e veloce per la ricerca scientifica.
Rispetto ad altri laser:
1. Il laser YAG può funzionare sia in modalità pulsata che continua. La sua emissione pulsata può ottenere impulsi brevi e ultrabrevi tramite la tecnologia Q-switching e mode-locking, ampliando così il suo campo di applicazione rispetto a quello dei laser a CO2.
2. La sua lunghezza d'onda di uscita è di 1,06 µm, che è esattamente un ordine di grandezza inferiore alla lunghezza d'onda del laser a CO2 di 10,06 µm, quindi ha un'elevata efficienza di accoppiamento con il metallo e buone prestazioni di lavorazione.
3. Il laser YAG ha una struttura compatta, un peso ridotto, un utilizzo facile e affidabile e basse esigenze di manutenzione.
4. Il laser YAG può essere accoppiato con la fibra ottica. Grazie al sistema di multiplexing a divisione di tempo e di potenza, un singolo raggio laser può essere facilmente trasmesso a più postazioni di lavoro o a postazioni remote, il che aumenta la flessibilità del processo laser. Pertanto, nella scelta di un laser, è necessario considerare diversi parametri e le proprie esigenze specifiche. Solo in questo modo il laser può esprimere la sua massima efficienza. I laser Nd:YAG pulsati forniti da Xinte Optoelectronics sono adatti per applicazioni industriali e scientifiche. Affidabili e stabili, i laser Nd:YAG pulsati forniscono impulsi con una potenza fino a 1,5 J a 1064 nm e frequenze di ripetizione fino a 100 Hz.
Data di pubblicazione: 17 maggio 2024
