1.ディスクレーザー
ディスクレーザー設計コンセプトの提案は、固体レーザーの熱効果問題を効果的に解決し、固体レーザーの高平均出力、高ピーク出力、高効率、高ビーム品質の完璧な組み合わせを実現しました。ディスクレーザーは、自動車、船舶、鉄道、航空、エネルギーなどの分野で加工を行うための、かけがえのない新しいレーザー光源となっています。現在の高出力ディスクレーザー技術は、最大出力16キロワット、ビーム品質8ミリラジアンを実現しており、ロボットレーザー遠隔溶接や大型レーザー高速切断を可能にし、固体レーザーの分野で幅広い展望を切り開いています。高出力レーザー加工アプリケーション市場。
ディスクレーザーの利点：
1. モジュール構造
ディスクレーザーはモジュール構造を採用しており、各モジュールは現場で迅速に交換可能です。冷却システムとライトガイドシステムはレーザー光源と一体化されており、コンパクトな構造、省スペース設計、迅速な設置とデバッグを実現しています。
2. 優れたビーム品質と標準化
TRUMPF社製の2kWを超えるディスクレーザーはすべて、ビームパラメータ積（BPP）が8mm/mradに標準化されています。このレーザーは動作モードの変更に対して不変であり、すべてのTRUMPF社製光学部品と互換性があります。
3. ディスクレーザーのスポットサイズが大きいため、各光学素子が受ける光パワー密度は小さい。
光学素子のコーティングの損傷閾値は通常約500MW/cm2、石英の損傷閾値は2～3GW/cm2です。TRUMPFディスクレーザー共振器内のパワー密度は通常0.5MW/cm2未満、結合ファイバー上のパワー密度は30MW/cm2未満です。このような低いパワー密度は光学部品に損傷を与えず、非線形効果も発生させないため、動作の信頼性が確保されます。
4. レーザー出力リアルタイムフィードバック制御システムを採用する。
リアルタイムフィードバック制御システムにより、T字型コネクタに到達する電力を安定させることができ、加工結果の再現性が非常に優れています。ディスクレーザーの予熱時間はほぼゼロで、調整可能な出力範囲は1%～100%です。ディスクレーザーは熱レンズ効果の問題を完全に解決しているため、レーザー出力、スポットサイズ、ビーム発散角は全出力範囲で安定しており、ビームの波面は歪みません。
5. 光ファイバーは、レーザーが稼働し続けていてもプラグアンドプレイで接続できます。
特定の光ファイバーが故障した場合、光ファイバーを交換する際は、シャットダウンせずにその光ファイバーの光路を閉じるだけでよく、他の光ファイバーはレーザー光を出力し続けることができます。光ファイバーの交換は操作が簡単で、プラグアンドプレイ方式で、工具や位置調整は不要です。道路入口には防塵装置があり、光学部品エリアへの埃の侵入を厳しく防止しています。
6. 安全で信頼できる
加工中、加工対象物の放射率が非常に高く、レーザー光がレーザー内部に反射されて戻ってきた場合でも、レーザー自体や加工効果に影響はなく、加工対象物やファイバー長に制限はありません。レーザー動作の安全性は、ドイツの安全認証を取得しています。
7. ポンピングダイオードモジュールはよりシンプルで高速です。
ポンピングモジュールに搭載されているダイオードアレイもモジュール構造です。ダイオードアレイモジュールは長寿命で、3年間または20,000時間の保証が付いています。計画的な交換でも、突然の故障による緊急交換でも、ダウンタイムは不要です。モジュールが故障すると、制御システムがアラームを発し、レーザー出力パワーを一定に保つために他のモジュールの電流を自動的に適切に増加させます。ユーザーは10時間、あるいは数十時間も作業を続けることができます。生産現場でのポンピングダイオードモジュールの交換は非常に簡単で、オペレーターのトレーニングも不要です。
2.2ファイバーレーザー
ファイバーレーザーは、他のレーザーと同様に、3つの部分から構成されています。光子を生成できる利得媒体（ドープファイバー）、光子を利得媒体にフィードバックして共振増幅させる光共振器、そして光子遷移を励起するポンプ光源です。
特徴: 1. 光ファイバーは「表面積/体積」比が高く、放熱効果が高く、強制冷却なしで連続動作が可能です。 2. 光ファイバーは導波路媒体として、コア径が小さく、ファイバー内部のパワー密度が高い傾向があります。そのため、ファイバーレーザーは変換効率が高く、閾値が低く、利得が高く、線幅が狭く、光ファイバーとは異なり、結合損失が小さいです。 3. 光ファイバーは柔軟性が高いため、ファイバーレーザーは小型で柔軟性があり、構造がコンパクトで、コスト効率が高く、システムへの統合が容易です。 4. 光ファイバーは調整可能なパラメータと選択性が非常に多く、非常に広い調整範囲、良好な分散と安定性を得ることができます。
ファイバーレーザーの分類：
1. 希土類元素添加ファイバーレーザー
2. 現在比較的成熟した活性光ファイバーに添加されている希土類元素：エルビウム、ネオジム、プラセオジム、ツリウム、イッテルビウム。
3. ファイバー誘導ラマン散乱レーザーの概要：ファイバーレーザーは基本的に波長変換器であり、励起波長を特定の波長の光に変換し、レーザー光として出力します。物理的な観点から見ると、光増幅の原理は、動作材料が吸収できる波長の光を提供することで、動作材料が効果的にエネルギーを吸収して活性化できるようにすることです。したがって、ドーピング材料によって対応する吸収波長も異なり、励起光の波長に対する要求も異なります。
2.3 半導体レーザー
半導体レーザーは1962年に励起に成功し、1970年には室温で連続出力を実現しました。その後、改良が重ねられ、二重ヘテロ接合レーザーやストライプ構造レーザーダイオード（レーザーダイオード）が開発され、光ファイバー通信、光ディスク、レーザープリンター、レーザースキャナー、レーザーポインターなどに広く使用されています。これらは現在、最も多く生産されているレーザーです。レーザーダイオードの利点は、高効率、小型軽量、低価格です。特に、多重量子井戸型の効率は20～40%、PN型も数15～25%に達します。つまり、高エネルギー効率が最大の特徴です。さらに、連続出力波長は赤外線から可視光までをカバーし、最大50W（パルス幅100ns）の光パルス出力を持つ製品も商品化されています。ライダーや励起光源として非常に使いやすいレーザーの一例です。固体のエネルギーバンド理論によれば、半導体材料中の電子のエネルギー準位はエネルギーバンドを形成する。高エネルギー側は伝導帯、低エネルギー側は価電子帯と呼ばれ、この2つのバンドは禁制帯によって隔てられている。半導体中に導入された非平衡電子・正孔対が再結合すると、放出されたエネルギーが発光という形で放射される。これがキャリアの再結合発光である。
半導体レーザーの利点：小型、軽量、信頼性の高い動作、低消費電力、高効率など。
2.4YAGレーザー
YAGレーザーは、優れた総合特性（光学、機械、熱）を持つレーザーマトリックスの一種です。他の固体レーザーと同様に、YAGレーザーの基本構成要素は、レーザー動作材料、励起光源、共振器です。しかし、結晶にドープされる活性イオンの種類、励起光源と励起方法、使用される共振器の構造、およびその他の機能構造デバイスの違いにより、YAGレーザーは多くの種類に分類できます。たとえば、出力波形によって、連続波YAGレーザー、繰り返し周波数YAGレーザー、パルスレーザーなどに分類できます。動作波長によって、1.06μm YAGレーザー、周波数倍増YAGレーザー、ラマン周波数シフトYAGレーザー、可変YAGレーザーなどに分類できます。ドーピングによって、Nd:YAGレーザー、Ho、Tm、ErなどをドープしたYAGレーザーなどに分類できます。結晶の形状によって、棒状YAGレーザーと板状YAGレーザーに分けられます。出力パワーによって、高出力と中出力に分けられます。YAGレーザーなど。
固体YAGレーザー切断機は、波長1064nmのパルスレーザービームを拡大、反射、集束させ、材料表面に放射加熱します。表面の熱は熱伝導によって内部に拡散し、レーザーパルスの幅、エネルギー、ピーク出力、繰り返し周波数などのパラメータはデジタル制御によって精密に調整されます。これにより、材料を瞬時に溶融、蒸発、蒸発させることができ、CNCシステムによって所定の軌跡に沿った切断、溶接、穴あけ加工を実現します。
特徴: この機械は、ビーム品質が良好で、高効率、低コスト、安定性、安全性、精度が高く、信頼性が高いです。切断、溶接、穴あけなどの機能を1つに統合し、理想的な高精度で効率的なフレキシブル加工装置となっています。高速な加工速度、高効率、優れた経済効果、小さな直線エッジスリット、滑らかな切断面、大きな深さ対直径比、最小のアスペクト比対幅比の熱変形、硬質、脆性、軟質などのさまざまな材料を加工できます。加工中に工具の摩耗や交換の問題はなく、機械的な変更もありません。自動化を容易に実現できます。特殊な条件下での加工を実現できます。ポンプ効率は高く、約20%に達します。効率が上がると、レーザー媒体の熱負荷が減り、ビームが大幅に改善されます。品質寿命が長く、信頼性が高く、小型軽量で、小型化用途に適しています。
用途：炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、ニッケルモリブデン合金などの金属材料のレーザー切断、溶接、穴あけに適しています。航空、宇宙、兵器、船舶、石油化学、医療、計測機器、マイクロエレクトロニクス、自動車などの産業で幅広く使用されています。加工品質が向上するだけでなく、作業効率も向上します。さらに、YAGレーザーは、科学研究のための正確かつ迅速な研究方法も提供します。
他のレーザーと比較すると：
1. YAGレーザーはパルスモードと連続モードの両方で動作可能です。Qスイッチングとモード同期技術により、パルス出力は短パルスや超短パルスを得ることができ、CO2レーザーよりも加工範囲が広くなっています。
2. 出力波長は1.06μmで、CO2レーザーの波長10.06μmよりもちょうど1桁小さいため、金属との結合効率が高く、加工性能に優れています。
3. YAGレーザーは、コンパクトな構造、軽量、簡単で信頼性の高い使用、およびメンテナンス要件の低さを特徴としています。
4. YAGレーザーは光ファイバーと結合できます。時間分割多重化および電力分割多重化システムを利用することで、1つのレーザービームを複数のワークステーションまたはリモートワークステーションに簡単に送信でき、レーザー加工の柔軟性が向上します。したがって、レーザーを選択する際には、さまざまなパラメータと実際のニーズを考慮する必要があります。このようにして初めて、レーザーは最大の効率を発揮できます。Xinte Optoelectronicsが提供するパルスNd:YAGレーザーは、産業および科学用途に適しています。信頼性が高く安定したパルスNd:YAGレーザーは、1064nmで最大1.5Jのパルス出力と最大100Hzの繰り返し周波数を提供します。
投稿日時：2024年5月17日
