Aplikasi dan Klasifikasi Laser

1. laser cakram

Konsep desain Laser Disk yang diusulkan secara efektif memecahkan masalah efek termal pada laser solid-state dan mencapai kombinasi sempurna antara daya rata-rata tinggi, daya puncak tinggi, efisiensi tinggi, dan kualitas pancaran tinggi dari laser solid-state. Laser disk telah menjadi sumber cahaya laser baru yang tak tergantikan untuk pemrosesan di bidang otomotif, perkapalan, perkeretaapian, penerbangan, energi, dan bidang lainnya. Teknologi laser disk daya tinggi saat ini memiliki daya maksimum 16 kilowatt dan kualitas pancaran 8 mm milliradian, yang memungkinkan pengelasan jarak jauh laser robot dan pemotongan kecepatan tinggi laser format besar, membuka prospek luas untuk laser solid-state di bidang tersebut.pemrosesan laser daya tinggiPasar aplikasi.

Keunggulan laser cakram:

1. Struktur modular

Laser cakram mengadopsi struktur modular, dan setiap modul dapat diganti dengan cepat di lokasi. Sistem pendingin dan sistem pemandu cahaya terintegrasi dengan sumber laser, dengan struktur kompak, ukuran yang kecil, serta pemasangan dan debugging yang cepat.

2. Kualitas pancaran yang sangat baik dan terstandarisasi

Semua laser cakram TRUMPF di atas 2kW memiliki produk parameter berkas (BPP) yang distandardisasi pada 8mm/mrad. Laser ini tidak berubah terhadap perubahan mode operasi dan kompatibel dengan semua optik TRUMPF.

3. Karena ukuran titik pada laser cakram besar, kepadatan daya optik yang ditanggung oleh setiap elemen optik menjadi kecil.

Ambang batas kerusakan lapisan elemen optik biasanya sekitar 500MW/cm2, dan ambang batas kerusakan kuarsa adalah 2-3GW/cm2. Kepadatan daya dalam rongga resonansi laser cakram TRUMPF biasanya kurang dari 0,5MW/cm2, dan kepadatan daya pada serat kopling kurang dari 30MW/cm2. Kepadatan daya yang rendah seperti itu tidak akan menyebabkan kerusakan pada komponen optik dan tidak akan menghasilkan efek nonlinier, sehingga memastikan keandalan operasional.

4. Mengadopsi sistem kontrol umpan balik waktu nyata daya laser.

Sistem kontrol umpan balik waktu nyata dapat menjaga daya yang mencapai T-piece tetap stabil, dan hasil pemrosesannya memiliki pengulangan yang sangat baik. Waktu pemanasan awal laser cakram hampir nol, dan rentang daya yang dapat disesuaikan adalah 1%–100%. Karena laser cakram sepenuhnya memecahkan masalah efek lensa termal, daya laser, ukuran titik, dan sudut divergensi berkas stabil di seluruh rentang daya, dan muka gelombang berkas tidak mengalami distorsi.

5. Serat optik dapat dipasang dan dilepas (plug-and-play) sementara laser tetap beroperasi.

Ketika serat optik tertentu rusak, saat mengganti serat optik tersebut, Anda hanya perlu menutup jalur optik serat optik tanpa mematikan sistem, dan serat optik lainnya dapat terus memancarkan cahaya laser. Penggantian serat optik mudah dioperasikan, cukup pasang dan mainkan, tanpa alat atau penyesuaian penyelarasan apa pun. Terdapat perangkat anti debu di pintu masuk untuk mencegah debu masuk ke area komponen optik.

6. Aman dan dapat diandalkan

Selama proses pengolahan, meskipun emisivitas material yang diproses sangat tinggi sehingga cahaya laser dipantulkan kembali ke laser, hal itu tidak akan berpengaruh pada laser itu sendiri atau efek pengolahan, dan tidak akan ada batasan pada pengolahan material atau panjang serat. Keamanan pengoperasian laser telah mendapatkan sertifikat keamanan Jerman.

7. Modul dioda pemompa lebih sederhana dan lebih cepat.

Susunan dioda yang terpasang pada modul pemompaan juga memiliki konstruksi modular. Modul susunan dioda memiliki masa pakai yang lama dan bergaransi selama 3 tahun atau 20.000 jam. Tidak diperlukan waktu henti, baik untuk penggantian yang direncanakan maupun penggantian mendesak karena kerusakan mendadak. Ketika sebuah modul rusak, sistem kontrol akan memberikan alarm dan secara otomatis meningkatkan arus modul lain secara tepat untuk menjaga daya keluaran laser tetap konstan. Pengguna dapat terus bekerja selama sepuluh atau bahkan puluhan jam. Penggantian modul dioda pemompaan di lokasi produksi sangat sederhana dan tidak memerlukan pelatihan operator.

2.2Laser serat

Laser serat optik, seperti laser lainnya, terdiri dari tiga bagian: medium penguat (serat yang didoping) yang dapat menghasilkan foton, rongga resonansi optik yang memungkinkan foton diumpan balik dan diperkuat secara resonansi dalam medium penguat, dan sumber pompa yang mengeksitasi transisi foton.

Fitur: 1. Serat optik memiliki rasio “luas permukaan/volume” yang tinggi, efek pembuangan panas yang baik, dan dapat bekerja terus menerus tanpa pendinginan paksa. 2. Sebagai medium pandu gelombang, serat optik memiliki diameter inti yang kecil dan cenderung memiliki kepadatan daya tinggi di dalam serat. Oleh karena itu, laser serat memiliki efisiensi konversi yang lebih tinggi, ambang batas yang lebih rendah, penguatan yang lebih tinggi, dan lebar garis yang lebih sempit, serta berbeda dari laser serat optik lainnya. Kerugian koplingnya kecil. 3. Karena serat optik memiliki fleksibilitas yang baik, laser serat berukuran kecil dan fleksibel, strukturnya kompak, hemat biaya, dan mudah diintegrasikan ke dalam sistem. 4. Serat optik juga memiliki cukup banyak parameter dan selektivitas yang dapat disetel, dan dapat memperoleh rentang penyetelan yang cukup luas, dispersi dan stabilitas yang baik.

Klasifikasi laser serat optik:

1. Laser serat optik yang didoping dengan unsur tanah jarang

2. Unsur tanah jarang yang ditambahkan ke dalam serat optik aktif yang saat ini relatif sudah mapan: erbium, neodymium, praseodymium, thulium, dan ytterbium.

3. Ringkasan laser hamburan Raman terstimulasi serat optik: Laser serat optik pada dasarnya adalah konverter panjang gelombang, yang dapat mengubah panjang gelombang pompa menjadi cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan mengeluarkannya dalam bentuk laser. Dari sudut pandang fisik, prinsip pembangkitan amplifikasi cahaya adalah untuk menyediakan bahan kerja dengan cahaya dengan panjang gelombang yang dapat diserapnya, sehingga bahan kerja dapat secara efektif menyerap energi dan diaktifkan. Oleh karena itu, tergantung pada bahan doping, panjang gelombang penyerapan yang sesuai juga berbeda, dan persyaratan panjang gelombang cahaya pompa juga berbeda.

2.3 Laser semikonduktor

Laser semikonduktor berhasil diaktifkan pada tahun 1962 dan mencapai output kontinu pada suhu ruangan pada tahun 1970. Kemudian, setelah perbaikan, laser heterojunction ganda dan dioda laser berstruktur strip (dioda laser) dikembangkan, yang banyak digunakan dalam komunikasi serat optik, cakram optik, printer laser, pemindai laser, dan pointer laser. Saat ini, dioda laser merupakan jenis laser yang paling banyak diproduksi. Keunggulan dioda laser adalah: efisiensi tinggi, ukuran kecil, ringan, dan harga rendah. Secara khusus, efisiensi tipe sumur kuantum ganda adalah 20~40%, dan tipe PN juga mencapai beberapa 15%~25%. Singkatnya, efisiensi energi yang tinggi adalah fitur terbesarnya. Selain itu, panjang gelombang output kontinunya mencakup rentang dari inframerah hingga cahaya tampak, dan produk dengan output pulsa optik hingga 50W (lebar pulsa 100ns) juga telah dikomersialkan. Ini adalah contoh laser yang sangat mudah digunakan sebagai lidar atau sumber cahaya eksitasi. Menurut teori pita energi zat padat, tingkat energi elektron dalam material semikonduktor membentuk pita energi. Pita energi tinggi adalah pita konduksi, pita energi rendah adalah pita valensi, dan kedua pita tersebut dipisahkan oleh pita terlarang. Ketika pasangan elektron-lubang yang tidak seimbang yang dimasukkan ke dalam semikonduktor bergabung kembali, energi yang dilepaskan dipancarkan dalam bentuk luminesensi, yang merupakan luminesensi rekombinasi pembawa muatan.

Keunggulan laser semikonduktor: ukuran kecil, ringan, pengoperasian andal, konsumsi daya rendah, efisiensi tinggi, dll.

2.4Laser YAG

Laser YAG, salah satu jenis laser, adalah matriks laser dengan sifat komprehensif yang sangat baik (optik, mekanik, dan termal). Seperti laser padat lainnya, komponen dasar laser YAG adalah material kerja laser, sumber pompa, dan rongga resonansi. Namun, karena berbagai jenis ion aktif yang didoping dalam kristal, berbagai sumber pompa dan metode pemompaan, berbagai struktur rongga resonansi yang digunakan, dan perangkat struktural fungsional lainnya yang digunakan, laser YAG dapat dibagi menjadi banyak jenis. Misalnya, menurut bentuk gelombang keluaran, dapat dibagi menjadi laser YAG gelombang kontinu, laser YAG frekuensi berulang, dan laser pulsa, dll.; menurut panjang gelombang operasi, dapat dibagi menjadi laser YAG 1,06μm, laser YAG pengganda frekuensi, laser YAG pergeseran frekuensi Raman, dan laser YAG yang dapat disetel, dll.; menurut doping, berbagai jenis laser dapat dibagi menjadi laser Nd:YAG, laser YAG yang didoping dengan Ho, Tm, Er, dll.; Berdasarkan bentuk kristalnya, laser YAG dibagi menjadi laser YAG berbentuk batang dan berbentuk lempengan; berdasarkan daya keluaran yang berbeda, laser YAG dapat dibagi menjadi laser YAG daya tinggi, daya rendah, dan daya menengah, dan sebagainya.

Mesin pemotong laser YAG solid memperluas, memantulkan, dan memfokuskan sinar laser berdenyut dengan panjang gelombang 1064nm, kemudian memancarkan dan memanaskan permukaan material. Panas permukaan menyebar ke bagian dalam melalui konduksi termal, dan lebar, energi, daya puncak, serta pengulangan pulsa laser dikontrol secara digital dengan tepat. Frekuensi dan parameter lainnya dapat langsung melelehkan, menguapkan, dan mengeringkan material, sehingga menghasilkan pemotongan, pengelasan, dan pengeboran lintasan yang telah ditentukan melalui sistem CNC.

Fitur: Mesin ini memiliki kualitas pancaran yang baik, efisiensi tinggi, biaya rendah, stabilitas, keamanan, presisi lebih tinggi, dan keandalan tinggi. Mesin ini mengintegrasikan pemotongan, pengelasan, pengeboran, dan fungsi lainnya menjadi satu, menjadikannya peralatan pemrosesan fleksibel yang ideal, presisi, dan efisien. Kecepatan pemrosesan cepat, efisiensi tinggi, manfaat ekonomi yang baik, celah tepi lurus kecil, permukaan pemotongan halus, rasio kedalaman terhadap diameter yang besar dan rasio aspek terhadap lebar minimum, deformasi termal, dan dapat diproses pada berbagai material seperti keras, rapuh, dan lunak. Tidak ada masalah keausan atau penggantian alat dalam pemrosesan, dan tidak ada perubahan mekanis. Mudah untuk mewujudkan otomatisasi. Dapat mewujudkan pemrosesan dalam kondisi khusus. Efisiensi pompa tinggi, hingga sekitar 20%. Seiring peningkatan efisiensi, beban panas media laser berkurang, sehingga pancaran sangat meningkat. Memiliki umur pakai yang panjang, keandalan tinggi, ukuran kecil dan ringan, dan cocok untuk aplikasi miniaturisasi.

Aplikasi: Cocok untuk pemotongan laser, pengelasan, dan pengeboran material logam: seperti baja karbon, baja tahan karat, baja paduan, aluminium dan paduannya, tembaga dan paduannya, titanium dan paduannya, paduan nikel-molibdenum, dan material lainnya. Banyak digunakan dalam industri penerbangan, kedirgantaraan, persenjataan, perkapalan, petrokimia, medis, instrumentasi, mikroelektronika, otomotif, dan industri lainnya. Tidak hanya kualitas pemrosesan yang ditingkatkan, tetapi juga efisiensi kerja ditingkatkan; selain itu, laser YAG juga dapat menyediakan metode penelitian yang akurat dan cepat untuk penelitian ilmiah.

Dibandingkan dengan laser lainnya:

1. Laser YAG dapat bekerja dalam mode pulsa dan kontinu. Keluaran pulsanya dapat menghasilkan pulsa pendek dan pulsa ultra-pendek melalui teknologi Q-switching dan mode-locking, sehingga jangkauan pemrosesannya lebih besar daripada laser CO2.

2. Panjang gelombang keluarannya adalah 1,06 µm, yang tepat satu orde besaran lebih kecil daripada panjang gelombang laser CO2 sebesar 10,06 µm, sehingga memiliki efisiensi kopling yang tinggi dengan logam dan kinerja pemrosesan yang baik.

3. Laser YAG memiliki struktur yang ringkas, ringan, mudah dan andal digunakan, serta persyaratan perawatan yang rendah.

4. Laser YAG dapat dihubungkan dengan serat optik. Dengan bantuan sistem multiplexing pembagian waktu dan pembagian daya, satu berkas laser dapat dengan mudah ditransmisikan ke beberapa stasiun kerja atau stasiun kerja jarak jauh, yang memfasilitasi fleksibilitas pemrosesan laser. Oleh karena itu, saat memilih laser, Anda harus mempertimbangkan berbagai parameter dan kebutuhan aktual Anda sendiri. Hanya dengan cara ini laser dapat memberikan efisiensi maksimumnya. Laser Nd:YAG berdenyut yang disediakan oleh Xinte Optoelectronics cocok untuk aplikasi industri dan ilmiah. Laser Nd:YAG berdenyut yang andal dan stabil memberikan output pulsa hingga 1,5J pada 1064nm dengan laju pengulangan hingga 100Hz.