ファイバーレーザーとは何ですか?
ファイバーレーザーは、希土類元素を添加したガラスファイバーを利得媒体とする固体レーザーであり、光電変換効率が高く、構造が簡単で、ビーム品質が良好という特徴があり、レーザー技術開発と産業応用の主流となっています。光ファイバーは設置面積が小さいため、幅広い場面で使用でき、下流の製造加工分野での使用率が高くなっています。ファイバーレーザーは加工適応性が高く、あらゆる用途に使用できます。また、ビーム品質が優れているため、製造企業のコスト削減と効率向上の効果を最大限に高めることができます。
ファイバーレーザーの特徴
• 希土類元素の吸収スペクトルに対応する高出力、低輝度 LD 光源をダブルクラッドファイバー構造を通して励起し、高輝度シングルモードレーザーを出力します。
• 小型で柔軟な設計、高い変換効率、優れた冷却システムにより過酷な条件下でも動作します。
• 高品質、高変換効率、低閾値のビームを生成しました。
• 0.38-4um 帯域のレーザー出力は、さまざまな希土類元素を使用することで実現でき、波長の選択は容易かつ調整可能で、調整範囲は広いです。
• 既存の光通信システムとの高い適合性と良好な結合性。
• 光ファイバーデバイスと光ファイバーにより低コストとなり、構造コストを大幅に削減できます。
構成と原理
他のタイプのレーザーと同様に、ファイバーレーザーは、ゲイン媒体、ポンプソース、および共振空洞の3つの部分で構成されています。コアに希土類元素をドープしたアクティブファイバーをゲイン媒体として使用します。通常、半導体レーザーがポンプソースとして使用されます。共振空洞は通常、ミラー、ファイバー端面、ファイバーループミラー、またはファイバーグレーティングで構成されます。具体的な動作プロセスは次のとおりです。動作状態では、アクティブファイバー（ゲインファイバー）がポンプソースから提供されるエネルギーを吸収し、アクティブファイバーとファイバーグレーティングで構成される共振空洞によって増幅された後、出力レーザーを増幅します。
シードソース
信号源とも呼ばれ、レーザー増幅システムにおける放射増幅の対象です。低出力信号を提供するレーザーは「シード」として使用され、増幅システムはこの「シード」の状態に応じて増幅を行います。
アクティブ光ファイバー
アクティブファイバーはゲイン媒体として使用され、その機能は、ポンプ光から信号光へのエネルギー変換を実現して増幅を達成することです。
パッシブ光ファイバー
パッシブ光ファイバーは主に光伝送の機能を実現し、波長変換には関与しません。ファイバーレーザーシステムでは、主にファイバーグレーティング、ファイバーアイソレーター内のパッシブマッチングファイバー、レーザーエネルギー伝送コンポーネント内のパッシブマルチモード大コアエネルギー伝送ファイバーがあります。現在、国内サプライヤーのパッシブ光ファイバー製品は基本的に生産ニーズを満たすことができ、超高出力製品に使用される少量のパッシブ光ファイバーのみが依然として輸入光ファイバーを使用する必要があります。
ファイバーレーザー光学
ポンプソース
産業用半導体レーザーの直接光源としてレーザー光を出力するほか、ファイバーレーザーの高出力・高輝度ポンプ光を供給するポンプ光源としても使用できます。
ポンプコンバイナー
複数のポンプ ソースのレーザーを光ファイバーに結合することで、より高い出力のポンプ レーザー出力を実現できます。
エネルギーコンバイナー
複数の高出力ファイバーレーザーモジュールのエネルギーを重ね合わせることができ、マルチモードレーザービーム合成出力を実現するための中核装置です。
ファイバーグレーティング
特定の方法によりファイバーコアの屈折率を軸方向に周期的に変調して形成される回折格子。受動フィルタデバイスに属し、共振器の必須コンポーネントでもあります。レーザーの出力波長と帯域幅を決定し、レーザーモードとビーム品質を制御できます。
レーザーヘッド
これは、応用現場で高出力レーザーの長距離フレキシブル出力を実現できる重要なコンポーネントであり、加工システムと互換性があり、レーザーによって生成されたレーザーが加工材料に伝達され、レーザー加工アプリケーションが完成します。
アイソレーター
レーザーを効果的に保護し、戻り光が他の光学部品に損傷を与えるのを効果的に防ぎます。
ストリッパー
レーザー内のクラッド光を効果的に除去し、関連デバイスを保護し、出力レーザービームの品質を向上させることができます。音響光学変調器は主に共振器内で使用され、無線周波数駆動変調技術を通じて必要なレーザーパルスを変調します。これはQスイッチパルスファイバーレーザーのコアコンポーネントです。
パターンマッチャー
2 種類の異なる光ファイバーを接続するために使用されるコア デバイスは、異なる種類の光ファイバーの接続損失を最小限に抑え、レーザー モードのモード フィールドのマッチングを最適化できます。
種類と用途
動作モードに基づいて、ファイバーレーザーには連続レーザーとパルスレーザーの 2 つの最も一般的なタイプがあります。切断、溶接、彫刻、マーキング、洗浄などのシナリオで使用できます。
連続レーザー
連続レーザーは、ピークパワー1の光線を連続的に放射します。20KW切断、溶接、ろう付け、穴あけなどに使用されます。半連続レーザー（QCW）は本質的にはパルスですが、パルス幅が長く、ピークパワーが2です。3KW切断、アーク溶接、穴あけ、ろう付け、金属焼入れ（金属の延性向上、直流抵抗低減）に使用され、スポット溶接、シーム溶接、穴あけ用途におけるランプ励起YAGレーザーの置き換えに特に適しています。使用されている連続レーザーとある程度重複しています。
パルスレーザー
パルスレーザーは、ナノ秒、ピコ秒、フェムト秒のパルスレーザーに分けられます。ナノ秒レーザー（パルス幅が長い）は、スクライビング、エッチング、穴あけ、表面処理、焼入れ、マーキングにおいて2MWのピークパワーを持ちます。ナノ秒レーザー（マイクロ仕上げ用の短いパルス幅）は、焼入れ、シリコンウェーハ、ガラス切断に使用されます。ピコ秒レーザー（パルス幅がピコ秒レベルに達する）は、ピークパワーが2MWを超え、黒化、サファイアおよびガラス切断、太陽光発電およびOLED切断に使用されます。フェムト秒レーザー（パルス幅がフェムト秒レベルに達する）は、ピークパワーが1MWを超え、板金切断、穴あけ、高精度加工、眼科手術に使用されます。
ファイバーレーザーのコスト
ファイバーレーザー彫刻機および製造機の価格は、パルスレーザーの出力に基づいて3,500ドルから28,500ドルです。 20W, 30W, 50W, 60W, 70W, 100W.
ファイバーレーザー切断機の価格は、連続レーザー出力に基づいて14,200ドルから260,000ドルです。 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W, 15000W, 20000W, 30000W、最大 40000W.
ファイバーレーザー溶接機は、ポータブル（ハンドヘルドレーザー溶接ガン）溶接機、自動（CNCコントローラー）溶接機、連続レーザー出力を備えたロボット溶接機など、さまざまなタイプに基づいて、5,400ドルから58,000ドルの価格帯があります。 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
新しいファイバーレーザー洗浄機の平均価格は、パルスレーザーの出力に基づいて5,000ドルから19,500ドルです。 50W, 100W, 200W, 300W、および連続レーザー出力 1000W, 1500W, 2000W, 3000W.
