Laser sợi, như một hướng chính trong sự phát triển của công nghệ laser, tự hào về hiệu suất tuyệt vời, hiệu quả chuyển đổi quang điện cao, chất lượng chùm tốt và hiệu suất ổn định.Chúng đã được sử dụng rộng rãi trong chế biến công nghiệpĐược thúc đẩy bởi nhu cầu thị trường mạnh mẽ cho xử lý laser, sức mạnh của laser sợi 10 kilowatt công nghiệp đã liên tục phá vỡ giới hạn trên,đạt được công suất laser 120 kW vào năm 2017Tuy nhiên, do các nút thắt trong quản lý nhiệt laser, hiệu ứng phi tuyến tính và công nghệ đo laser công suất cực cao,không có đột phá mới trong sức mạnh đầu ra của laser sợi cực cao.
BWT Beijing Ltd. (hereinafter referred to as "BWT") has achieved a breakthrough in the manufacturing process of high-power laser beam combining and output core optical components by studying efficient heat dissipation technology and high beam quality beam combining technology for fiber lasers, xây dựng một nền tảng quang học hiệu suất cao, và thực hiện đầu ra laser chất lượng chùm cao của 150 kW siêu cao công suất laser sợi.Các nhà nghiên cứu của BWT đã xây dựng một nền tảng đo năng lượng cực cao dựa trên nguyên tắc áp suất quang họcĐược chứng nhận bởi Viện Đo lường Quốc gia, Trung Quốc, nền tảng này có thể đạt được đo lường laser công suất đầy đủ 150 kW.
BWT 150 kW laser sợi cực cao công nghiệp áp dụng công nghệ kết hợp chùm cực cao công suất,sử dụng bộ kết hợp tín hiệu N × 1 để tổng hợp sức mạnh của nhiều nền tảng quang 6 kW tích hợp cao dựa trên công nghệ tích hợp chipKết hợp với công nghệ giám sát thông minh laser tổng hợp thông tin đa, nó đạt được đầu ra laser ổn định và có tỷ lệ công suất - khối lượng hàng đầu trong ngành (36,76 kW / m3).Kích thước bên ngoài là 1800 mm × 1300 mm × 1745 mmNhư thể hiện trong hình 1, mỗi nền tảng quang học tích hợp các lưới Raman công suất cao tự chế tạo, có hiệu quả ức chế sự phân tán Raman kích thích của quang phổ laser.Sau khi tổng hợp toàn năng, nó có thể đạt được tỷ lệ tín hiệu-tầm ồn Raman là 36,5 dB@150 kW, như được hiển thị trong hình bên trái của hình 2.Máy kết hợp tín hiệu công suất cao được sản xuất bằng cách sử dụng công nghệ thu nhỏ adiabatic và tổng hợp không mất mát, giải quyết các vấn đề khó khăn của ngành công nghiệp như hiệu quả kết hợp ánh sáng thấp và suy giảm chất lượng chùm.công nghệ làm mát bằng nước tích hợp giải quyết vấn đề sưởi ấm của mô-đun quang học, kết hợp tín hiệu, và đầu đầu ra công suất cao. Đầu đầu ra công suất cao sử dụng một sợi đầu ra đường kính lõi 200 μm, chiều dài 20 m,và sử dụng nén góc chênh lệch chùm và các công nghệ lọc chế độ cao hơn để đạt được công suất caoChất lượng chùm của toàn bộ máy đã được kiểm tra, và yếu tố chất lượng M2 = 24,42 (sản phẩm tham số chùm BPP 8,4 mm · mrad).Kết quả thử nghiệm và hình ảnh tại chỗ được hiển thị trong hình bên phải của hình 2.
Để đạt được phép đo chính xác của laser 150 kW, một hệ thống đo áp suất quang cực cao được xây dựng.một máy đo áp suất điện quang học, và một hệ thống thu thập laser công suất cao.Các laser collimated được đầu ra từ cửa sổ đầu ra sau ba phản xạ trong máy đo công suất và thu thập bởi một hệ thống thu thập laser cực cao tự chế tạo, như được hiển thị trong hình 3. Trong điều kiện đầu ra 100%, công suất đo của laser là 150,34 kW, như được hiển thị trong hình 4. Trong phạm vi công suất 20-100 kW,Một thí nghiệm xác minh so sánh đã được thực hiện với sáu điểm điện giữa máy đo công suất 120 kW (Ophir 120K-W) và máy đo công suất áp suất quang họcKết quả cho thấy rằng độ lệch điện giữa hai phương pháp đo lường vẫn tương đối nhất quán trong tất cả các phân đoạn công suất, với độ lệch tương đối tối đa ≤1,5%,chứng minh độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống thử nghiệm.
Tóm lại, laser sợi này có thể đạt được công suất sản xuất trung bình là 150 kW với tỷ lệ tín hiệu-tầm ồn Raman là 36,5 dB và yếu tố chất lượng chùm M2 = 24.42Nó có tính năng công suất cao, độ sáng cao và độ ổn định cao, đáp ứng nhu cầu xử lý tấm siêu dày và bơm thêm sức sống mới vào sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất.
Hình 1 Thiết kế sơ đồ của laser sợi cực cao công nghiệp 150 kW
Hình 2 Phạm vi quang học của laser sợi cao công suất 150 kW (trái) và thử nghiệm chất lượng chùm tia (b)
Hình 3 Sơ đồ sơ đồ của hệ thống đo laser cực cao dựa trên nguyên tắc áp suất ánh sáng
Hình 4 So sánh công suất đo giữa hệ thống đo laser dựa trên nguyên tắc áp suất ánh sáng
Laser sợi, như một hướng chính trong sự phát triển của công nghệ laser, tự hào về hiệu suất tuyệt vời, hiệu quả chuyển đổi quang điện cao, chất lượng chùm tốt và hiệu suất ổn định.Chúng đã được sử dụng rộng rãi trong chế biến công nghiệpĐược thúc đẩy bởi nhu cầu thị trường mạnh mẽ cho xử lý laser, sức mạnh của laser sợi 10 kilowatt công nghiệp đã liên tục phá vỡ giới hạn trên,đạt được công suất laser 120 kW vào năm 2017Tuy nhiên, do các nút thắt trong quản lý nhiệt laser, hiệu ứng phi tuyến tính và công nghệ đo laser công suất cực cao,không có đột phá mới trong sức mạnh đầu ra của laser sợi cực cao.
BWT Beijing Ltd. (hereinafter referred to as "BWT") has achieved a breakthrough in the manufacturing process of high-power laser beam combining and output core optical components by studying efficient heat dissipation technology and high beam quality beam combining technology for fiber lasers, xây dựng một nền tảng quang học hiệu suất cao, và thực hiện đầu ra laser chất lượng chùm cao của 150 kW siêu cao công suất laser sợi.Các nhà nghiên cứu của BWT đã xây dựng một nền tảng đo năng lượng cực cao dựa trên nguyên tắc áp suất quang họcĐược chứng nhận bởi Viện Đo lường Quốc gia, Trung Quốc, nền tảng này có thể đạt được đo lường laser công suất đầy đủ 150 kW.
BWT 150 kW laser sợi cực cao công nghiệp áp dụng công nghệ kết hợp chùm cực cao công suất,sử dụng bộ kết hợp tín hiệu N × 1 để tổng hợp sức mạnh của nhiều nền tảng quang 6 kW tích hợp cao dựa trên công nghệ tích hợp chipKết hợp với công nghệ giám sát thông minh laser tổng hợp thông tin đa, nó đạt được đầu ra laser ổn định và có tỷ lệ công suất - khối lượng hàng đầu trong ngành (36,76 kW / m3).Kích thước bên ngoài là 1800 mm × 1300 mm × 1745 mmNhư thể hiện trong hình 1, mỗi nền tảng quang học tích hợp các lưới Raman công suất cao tự chế tạo, có hiệu quả ức chế sự phân tán Raman kích thích của quang phổ laser.Sau khi tổng hợp toàn năng, nó có thể đạt được tỷ lệ tín hiệu-tầm ồn Raman là 36,5 dB@150 kW, như được hiển thị trong hình bên trái của hình 2.Máy kết hợp tín hiệu công suất cao được sản xuất bằng cách sử dụng công nghệ thu nhỏ adiabatic và tổng hợp không mất mát, giải quyết các vấn đề khó khăn của ngành công nghiệp như hiệu quả kết hợp ánh sáng thấp và suy giảm chất lượng chùm.công nghệ làm mát bằng nước tích hợp giải quyết vấn đề sưởi ấm của mô-đun quang học, kết hợp tín hiệu, và đầu đầu ra công suất cao. Đầu đầu ra công suất cao sử dụng một sợi đầu ra đường kính lõi 200 μm, chiều dài 20 m,và sử dụng nén góc chênh lệch chùm và các công nghệ lọc chế độ cao hơn để đạt được công suất caoChất lượng chùm của toàn bộ máy đã được kiểm tra, và yếu tố chất lượng M2 = 24,42 (sản phẩm tham số chùm BPP 8,4 mm · mrad).Kết quả thử nghiệm và hình ảnh tại chỗ được hiển thị trong hình bên phải của hình 2.
Để đạt được phép đo chính xác của laser 150 kW, một hệ thống đo áp suất quang cực cao được xây dựng.một máy đo áp suất điện quang học, và một hệ thống thu thập laser công suất cao.Các laser collimated được đầu ra từ cửa sổ đầu ra sau ba phản xạ trong máy đo công suất và thu thập bởi một hệ thống thu thập laser cực cao tự chế tạo, như được hiển thị trong hình 3. Trong điều kiện đầu ra 100%, công suất đo của laser là 150,34 kW, như được hiển thị trong hình 4. Trong phạm vi công suất 20-100 kW,Một thí nghiệm xác minh so sánh đã được thực hiện với sáu điểm điện giữa máy đo công suất 120 kW (Ophir 120K-W) và máy đo công suất áp suất quang họcKết quả cho thấy rằng độ lệch điện giữa hai phương pháp đo lường vẫn tương đối nhất quán trong tất cả các phân đoạn công suất, với độ lệch tương đối tối đa ≤1,5%,chứng minh độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống thử nghiệm.
Tóm lại, laser sợi này có thể đạt được công suất sản xuất trung bình là 150 kW với tỷ lệ tín hiệu-tầm ồn Raman là 36,5 dB và yếu tố chất lượng chùm M2 = 24.42Nó có tính năng công suất cao, độ sáng cao và độ ổn định cao, đáp ứng nhu cầu xử lý tấm siêu dày và bơm thêm sức sống mới vào sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất.
Hình 1 Thiết kế sơ đồ của laser sợi cực cao công nghiệp 150 kW
Hình 2 Phạm vi quang học của laser sợi cao công suất 150 kW (trái) và thử nghiệm chất lượng chùm tia (b)
Hình 3 Sơ đồ sơ đồ của hệ thống đo laser cực cao dựa trên nguyên tắc áp suất ánh sáng
Hình 4 So sánh công suất đo giữa hệ thống đo laser dựa trên nguyên tắc áp suất ánh sáng
