파이버 레이저란?
파이버 레이저는 희토류 원소가 도핑된 유리 섬유를 이득 매질로 사용하는 고체 레이저로, 높은 광전 변환 효율, 간단한 구조, 양호한 빔 품질을 특징으로 합니다. 레이저 기술 개발 및 산업 응용의 주류 흐름이 되었습니다. 광섬유의 작은 풋프린트로 인해 광범위한 경우에 사용할 수 있으며 하류 제조 및 가공 분야에서 높은 사용률을 보입니다. 파이버 레이저는 높은 가공 적응성을 가지고 있으며 모든 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 또한 빔 품질이 더 좋기 때문에 제조 기업의 비용 절감 및 효율성 개선 효과를 극대화할 수 있습니다.
파이버 레이저 특징
• 희토류 원소 흡수 스펙트럼의 해당 고출력, 저휘도 LD 광원을 이중 클래드 섬유 구조를 통해 펌핑하여 고휘도 단일 모드 레이저를 출력할 수 있습니다.
• 소형이고 유연한 설계, 높은 변환 효율, 우수한 냉각 시스템으로 혹독한 조건에서도 작동합니다.
• 우수한 품질, 높은 변환 효율, 낮은 임계값을 갖춘 빔을 생산합니다.
• 0.38-4um 대역의 레이저 출력은 다양한 희토류 원소를 사용하여 실현 가능하며, 파장 선택이 쉽고 조정 가능하며, 조정 범위가 넓습니다.
• 기존 광통신 시스템과의 높은 일치도 및 양호한 결합력.
• 광섬유 장치와 광섬유를 사용하면 비용이 저렴하여 구조적 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
구성 및 원리
다른 유형의 레이저와 마찬가지로 파이버 레이저는 이득 매질, 펌프 소스, 공진 공동의 3가지 부분으로 구성됩니다. 이득 매질로 코어에 희토류 원소가 도핑된 활성 파이버를 사용합니다. 일반적으로 반도체 레이저가 펌프 소스로 사용됩니다. 공진 공동은 일반적으로 거울, 파이버 끝면, 파이버 루프 거울 또는 파이버 격자로 구성됩니다. 구체적인 작업 프로세스는 다음과 같습니다. 작업 상태에서 활성 파이버(이득 파이버)는 펌프 소스에서 제공하는 에너지를 흡수하고 활성 파이버와 파이버 격자로 구성된 공진 공동에 의해 증폭된 후 출력 레이저를 증폭합니다.
씨앗 출처
신호원이라고도 하며, 레이저 증폭 시스템에서 방사선 증폭의 대상입니다. 저전력 신호를 제공하는 레이저는 "시드"로 사용되어 증폭 시스템이 이 "시드"의 상태에 따라 증폭할 수 있도록 합니다.
활성 광섬유
능동 광섬유는 이득 매체로 사용되며, 그 기능은 펌프 광을 신호 광으로 에너지 변환하여 증폭을 달성하는 것입니다.
수동 광섬유
수동 광섬유는 주로 광 전송 기능을 실현하며 파장 변환에는 참여하지 않습니다. 파이버 레이저 시스템에서는 주로 파이버 격자, 파이버 아이솔레이터의 수동 매칭 파이버, 레이저 에너지 전송 구성 요소의 수동 멀티모드 대코어 에너지 전송 파이버가 있습니다. 현재 국내 공급업체의 수동 광섬유 제품은 기본적으로 생산 수요를 충족할 수 있으며 초고전력 제품에 사용되는 수동 광섬유 중 소량만 여전히 수입 광섬유를 사용해야 합니다.
파이버 레이저 광학
펌프 소스
산업용 반도체 레이저의 직접 광원으로 사용하여 레이저 광을 출력할 수 있으며, 펌프 광원으로 사용하여 파이버 레이저의 고출력, 고휘도 펌프 광을 제공할 수도 있습니다.
펌프 콤바이너
다중 펌프 소스의 레이저를 광섬유에 결합하면 더 높은 전력의 펌프 레이저 출력을 얻을 수 있습니다.
에너지 결합기
여러 개의 고출력 파이버 레이저 모듈의 에너지를 중첩할 수 있으며, 다중모드 레이저 빔 결합 출력을 실현하는 핵심 장치입니다.
파이버 그레이팅
특정 방법을 통해 파이버 코어의 굴절률을 축방향으로 주기적으로 변조하여 형성된 회절 격자. 수동 필터 장치에 속하며 공진기의 필수 구성 요소이기도 합니다. 레이저의 출력 파장과 대역폭을 결정하고 레이저 모드와 빔 품질을 제어할 수 있습니다.
레이저 헤드
고출력 레이저의 장거리 유연한 출력을 응용 현장에서 실현할 수 있는 중요한 구성 요소이며, 가공 시스템과 호환되어 레이저에서 생성된 레이저가 가공 소재로 전달되어 레이저 가공 응용 프로그램을 완성합니다.
절연체
이는 레이저를 효과적으로 보호하고 반사광이 다른 광학 부품을 손상시키는 것을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
벗기는 사람
레이저의 클래딩 광을 효과적으로 벗겨내고 관련 장치를 보호하며 출력 레이저 빔의 품질을 개선할 수 있습니다. 음향 광학 변조기는 주로 공진기 내부에서 사용되며 무선 주파수 구동 변조 기술을 통해 필요한 레이저 펄스를 변조합니다. Q-스위치 펄스 파이버 레이저 핵심 구성 요소입니다.
패턴 매처
2가지 서로 다른 종류의 광섬유를 연결하는 데 사용되는 핵심 장치는 서로 다른 종류의 광섬유의 연결 손실을 최소화하고 레이저 모드 모드 필드의 매칭을 최적화할 수 있습니다.
유형 및 용도
작업 모드에 따라 가장 일반적으로 사용되는 파이버 레이저 유형은 연속 레이저와 펄스 레이저의 두 가지입니다. 절단, 용접, 조각, 표시, 세척 및 기타 시나리오에서 사용할 수 있습니다.
연속 레이저
연속 레이저는 피크 전력이 1인 광선을 연속적으로 방출합니다.20KW. 절단, 용접, 브레이징, 드릴링에 사용됩니다. 반연속 레이저(QCW)는 본질적으로 여전히 펄스이지만 펄스 폭이 더 길고 피크 전력은 2입니다.3KW, 절단, 아크 용접, 드릴링, 브레이징, 금속 담금질(금속 연성 개선, DC 저항 감소)에 사용되며, 특히 스팟 용접, 심 용접 및 드릴링 응용 분야에서 램프 펌핑 YAG 레이저를 대체하는 데 적합합니다. 사용 중인 연속 레이저와 어느 정도 중복됩니다.
펄스 레이저
펄스 레이저는 나노초, 피코초, 펨토초 펄스 레이저로 나눌 수 있습니다. 나노2nd 레이저(더 긴 펄스 폭)는 스크라이빙, 에칭, 드릴링, 표면 처리, 담금질, 마킹에서 2MW의 피크 전력을 갖습니다. 나노1nd 레이저(마이크로 마무리를 위한 더 짧은 펄스 폭)는 담금질, 실리콘 웨이퍼 및 유리 절단에 사용됩니다. 피코2nd 레이저(펄스 폭이 피코2nd 수준에 도달)는 2MW보다 큰 피크 전력을 가지며, 흑화, 사파이어 및 유리 절단, 태양광 및 OLED 절단에 사용됩니다. 펨토10nd 레이저(펄스 폭이 펨토2nd 수준까지)는 2MW보다 큰 피크 전력을 가지며, 판금 절단, 드릴링, 고정밀 가공 및 안과 수술에 사용됩니다.
파이버 레이저 비용
파이버 레이저 조각 및 제작 기계의 가격은 펄스 레이저 출력에 따라 3,500달러에서 28,500달러까지입니다. 20W, 30W, 50W, 60W, 70W및 100W.
파이버 레이저 절단기의 가격은 연속 레이저 출력에 따라 14,200달러에서 260,000달러까지입니다. 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W최대 40000W.
파이버 레이저 용접기의 가격대는 휴대용(핸드헬드 레이저 용접 건) 용접기, 자동(CNC 컨트롤러) 용접기, 연속 레이저 출력을 갖춘 로봇 용접기 등 다양한 유형에 따라 5,400달러에서 58,000달러까지입니다. 1000W, 1500W, 2000W및 3000W.
새로운 파이버 레이저 세척 장비에 대해 지불된 평균 가격은 펄스 레이저 전력을 기준으로 5,000달러에서 19,500달러입니다. 50W, 100W, 200W, 300W, 그리고 연속적인 레이저 파워 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
