Fiberlaser är idealisk tillgång som uppnår alla krav på liten storlek, hög effektivitet, hög tillförlitlighet, hög strålkvalitet och hög effekt genom att förstärka ljus med specifika våglängder i fibern. Men vad är fiberlaser egentligen?
Optisk fiber är vanligtvis en fast glasfiber som dras från SiO2 som matrismaterial, som används allmänt i optisk fiberkommunikation. Principen för ljusstyrning är mekanismen för total inre reflektion av ljus. Det vill säga när ljuset faller in från det ljustäta mediet med ett stort brytningsindex till ett optiskt glesare medium med ett litet brytningsindex vid en vinkel som är större än den kritiska vinkeln, kommer total reflektion att uppstå och det infallande ljuset kommer allt att vara reflekteras till det ljustäta mediet med ett stort brytningsindex, och när brytningsindexet är litet.
Fiber kan delas in i singelmodsfiber och multimodfiber. Singelmodsfiber har en liten kärndiameter och kan bara överföra ett ljusläge, med liten spridning mellan olika lägen. Kärndiametern hos flermodsfiber är tjock, vilket kan överföra flera ljuslägen, men spridningen mellan lägena är relativt stor.
Transmissionsläget för fiberlasern är att använda fibern för att leda laserstrålen. Generellt sett är principen att linda ett lager av YAG-kristall i den optiska fiberns inre och yttre cirklar, så att ljuskällan kan belysa YAG-kristallen från den optiska fibern för att generera laser och samtidigt upprepad brytning ledning utförs i den optiska fibern.
Arbetsprincipen för fiberlaser är huvudsakligen baserad på dess speciella struktur. Lasern består av tre delar: arbetsmaterial, pumpkälla och resonator. Och de specifika funktionerna är som följer:
1. Förstärkningsfibern är förstärkningsmediet som genererar fotoner.
2. Pumpljuset fungerar som en extern energi för att få förstärkningsmediet att uppnå populationsinversion, det vill säga pumpkällan.
3. Den optiska resonatorn är sammansatt av två speglar, och rollen är att göra fotonåterkoppling och förstärkning i arbetsmediet.
Vad är skillnaderna mellan fiberlaser, CO2-laser och YAG-solid-state laser?
Fiberlaser tillhör solid-state laser. Den genererar en laserstråle med en frölaser, som sedan förstärks i en specialdesignad glasfiber för att ge energi genom en pumpdiod. Fiberlasern har en våglängd på 1,064 mikron, vilket kan ge mycket liten fokalpunktsdiameter. Intensiteten är mer än 100 gånger högre än en CO2-laserenhet med samma medeleffekt.
Dessutom har fiberlaser en exceptionellt lång livslängd på minst 25 000 timmar.
CO2-laser är en gaslaser baserad på en koldioxidgasblandning som exciteras av elektrisk urladdning. Den har en våglängd på 10,6 mikron och är främst lämplig för bearbetning av icke-metalliska material och de flesta plaster. CO2-laser har relativt hög effektivitet och har utmärkt strålkvalitet. Därför är det en av de mest använda laserenheterna.
YAG-laser är också en sorts solid state-laser, uppkallad efter det dopade elementet neodym och bärarkristall, som har en våglängd på 1.064 mikron, samma våglängd som fiberlaser, vilket gör den lämplig för märkning av metaller och plaster. Till skillnad från fiberlaser inkluderar denna typ av laseranordningar relativt dyra pumpdioder, som är förbrukningsvaror. Den måste bytas ut efter cirka 8 000 till 15 000 bearbetningstimmar. Jämfört med fiberlaser har YAG-laser en kortare livslängd och är mer lämplig för metall och belagd metall.
Här är några specifika parameterjämförelser.
Vad kan fiberlaserskärmaskin?
Som nämnts ovan bestämmer våglängden för CO2-laser och fast tillståndslaser som YAG eller fiberlaser att den förstnämnda lättare absorberas av icke-metaller och kan skära icke-metalliska material som trä, akryl, PP, organiskt glas , etc. med hög kvalitet, medan den senare inte lätt absorberas av icke-metaller. Dessutom skiljer sig våglängderna för de två med en storleksordning, vilket avsevärt ökar flexibiliteten för fiberlaserbearbetning.
Men både CO2- och YAG-laser är hjälplösa när de möter mycket reflekterande material som koppar och rent aluminium. Det misslyckas alltid med att skära ett mycket reflekterande material med CO2-laser, eftersom kraften eller strålen som överförs till materialet kommer att reflekteras tillbaka. YAG-lasern används endast för tunnplåtsskärning under 8 mm.
CNC-fiberlaserskärmaskin har inte dessa begränsningar.
Vi rekommenderar dock inte att använda fiberlaser för långtidsskärning av högreflekterande material. Den så kallade höga reflektionen har lite att göra med jämnheten hos arkets skäryta, främst på grund av att laserns våglängd inte ligger inom det ideala absorptionsintervallet för dessa material. Det mesta av energin reflekteras tillbaka, vilket är lätt att skada skyddslinsen framför laserhuvudet. Om den används under lång tid är skäreffekten inte som förväntat, men ökar också förbrukningen av förbrukningsvaror.
På samma sätt kan fiberlaserskärningsutrustning inte bearbeta icke-metaller som tyger, läder och stenar, och fördelarna med icke-metallskärning är inte uppenbara.
Vilka är fördelarna med fiberlaser?
Jämfört med tidigare solid-state laser har fiberlaser massor av fördelar.
1. Bra strålkvalitet
Vågledarstrukturen hos fibern bestämmer att fiberlasern är lätt att erhålla singeltransversella utdata och påverkas mindre av yttre faktorer, vilket kan uppnå laserutdata med hög ljusstyrka.
2. Hög effektivitet
Dess elektrooptiska omvandlingseffektivitet når 30%, vilket är flera gånger högre än för traditionell laserskärmaskin, medan den omfattande driftskostnaden bara är 15% av traditionell laserskärare.
3. Utmärkt värmeavledning
Fiberlaser använder smala sällsynta jordartsmetallfibrer som laserförstärkningsmedia, som har ett mycket stort förhållande mellan ytarea och volym. Den är ungefär 1000 gånger så stor som traditionell solid-state laser och har en naturlig fördel när det gäller värmeavledning. När det gäller medel- och lågeffekt krävs ingen speciell kylning av den optiska fibern, och vid hög effekt används vattenkylning för att effektivt undvika minskningen av strålkvaliteten och effektiviteten som orsakas av termiska effekter som vanligtvis ses i fast- tillståndslaser.
4. Kompakt struktur och hög tillförlitlighet
Pumpkällan är också en halvledarlaser som är liten till storleken och lätt att modulariseras. I kombination med Fiber Bragg Grating (FBG) och andra fiberoptiska enheter, så länge dessa enheter är svetsade till varandra, kan heltfiberlasrar realiseras. Hög störningsimmunitet och hög stabilitet kan spara tid och kostnader för ditt underhåll.
Vilka är nackdelarna med fiberlaser?
Varje mynt har två sidor. Här är några nackdelar med fiberlaser.
1. Priset är högre.
Kostnaderna för tillverkning och utveckling av fiberlaser samt reservdelar är mycket högre än andra lasrar.
2. På grund av fiberns lilla kärna är dess enkelpulsenergi mycket liten jämfört med halvledarlasrar.
3. Begränsningar för skärande plåtmaterial.
Vanligtvis bara begränsat till området metallbearbetning, och det är osannolikt att det kommer att göra någon skillnad i icke-metallbearbetning, såsom plast, papper eller tyg.
Vilken är den maximala tjockleken som fiberlaserskärmaskinen kan skära?
I den praktiska tillämpningen är skärförmågan hos fiberlaserskärutrustning också relaterad till skärmaskinens kvalitet, lasertyp, skärmiljö, skärhastighet och andra faktorer. Användningen av hjälpgas kan också förbättra en viss skärförmåga, så det finns ingen absolut standard för att bedöma dess skärtjocklek. Till exempel är skärning av kolstål huvudsakligen beroende av syreförbränning, och skärning av rostfritt stål beror huvudsakligen på kraft. I allmänhet kan en 1000w fiberlaserskärmaskin skära kolstålplattor med en tjocklek på cirka 10 mm, och rostfria stålplåtar är något svårare att skära. För att öka skärtjockleken sker det på bekostnad av eggeffekten och hastigheten.