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Laser à fibre optique
◆ Un laser à fibre optique peut être défini comme un laser à état solide qui utilise des fibres optiques comme son milieu de gain actif. Une fibre en silicate de verre ou en phosphate absorbe la lumière non traitée des diodes laser de pompage et la convertit en un faisceau concentré d'une certaine longueur d'onde. La fibre optique est dopée (incorporant un élément des terres rares dans la fibre) pour rendre cela possible. Différentes substances de dopage produisent des faisceaux laser de longueurs d'onde différentes.
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Hibo (Liaocheng High-tech Zone) Trading Co., Ltd
Haibo Laser est situé à Liaocheng, une ville d'eau dans le Jiangbei connue sous le nom de "Venise du Nord de la Chine". C'est une entreprise de haute technologie spécialisée dans l'application de la technologie laser, la personnalisation, la vente et le service d'équipements laser. Nous nous engageons à la production et à la recherche et développement de produits laser, et avons obtenu plus de 20 brevets d'invention.
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Hibo Laser est une entreprise de haute technologie qui se concentre sur la technologie laser. Nous sommes spécialisés dans la personnalisation, la vente et le service d'équipements laser. Notre engagement envers la recherche et le développement a conduit à la création de plus de 20 inventions brevetées dans le domaine des produits laser.
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Qu'est-ce qu'un laser à fibre optique
Un laser à fibre optique peut être défini comme un laser à état solide qui utilise des fibres optiques comme son milieu de gain actif. Une fibre en silicate de verre ou en phosphate absorbe la lumière non traitée des diodes laser de pompe et la convertit en un faisceau concentré d'une certaine longueur d'onde. La fibre optique est dopée (incorporant un élément des terres rares dans la fibre) pour rendre cela possible. Différentes substances de dopage produisent des faisceaux laser de longueurs d'onde différentes.
Avantages du laser à fibre optique
● Précision et Qualité du Faisceau
Les lasers à fibre optique sont célébrés pour leur précision remarquable, ce qui les rend idéaux pour des tâches nécessitant des coupes détaillées et complexes. La haute qualité du faisceau de ce laser particulier permet d'obtenir un point finement focalisé, ce qui se traduit par des bords nets et propres avec un minimum de déchets matériels.
● Efficacité Énergétique
L'une des caractéristiques remarquables des lasers à fibre optique est leur efficacité énergétique exceptionnelle. Ils y parviennent en convertissant une grande partie de l'énergie électrique en lumière laser, ce qui réduit considérablement le gaspillage d'énergie. En conséquence, les entreprises constatent des coûts opérationnels réduits et une empreinte carbone diminuée.
● La polyvalence
Les lasers à fibre optique sont idéaux pour marquer une grande variété de matériaux, y compris des métaux comme l'acier et l'aluminium, ainsi que des non-métaux comme les plastiques et le bois. Leur précision et leur polyvalence en font le choix privilégié pour des tâches nécessitant des marques détaillées et durables.
● Design Compact
Avec un encombrement plus petit que de nombreux autres types de lasers, les lasers à fibre optique sont connus pour leur conception peu encombrante. Ce facteur de forme compact leur permet de s'intégrer facilement dans des configurations existantes, même dans des installations avec un espace limité. Les entreprises bénéficient de cette conception car elle permet non seulement de conserver l'espace au sol, mais aussi de simplifier l'intégration dans les flux de travail existants.
● Haute Puissance de Sortie
Lorsqu'il s'agit de tâches exigeantes nécessitant une énergie intense et concentrée, les lasers à fibre optique excellent grâce à leur haute puissance de sortie. Cette caractéristique permet un fonctionnement continu à des niveaux de puissance élevés, offrant des performances fluides et ininterrompues.
● Fiabilité et Faible Entretien
L'un des plus grands avantages des systèmes laser utilisant des fibres optiques est leur fiabilité avec un entretien minimal. Grâce à leur chemin optique fermé, ces lasers sont protégés de la poussière et d'autres particules, vous n'avez donc pas à vous soucier d'un entretien fréquent.
Quels sont les types de lasers à fibre optique ?
En général, les lasers à fibre peuvent être classés selon les critères suivants :
● Source laser : Les lasers à fibre varient en fonction du matériau avec lequel la source laser est mélangée. Certains exemples incluent les lasers à fibre dopés au ytterbium, les lasers à fibre dopés au thulium et les lasers à fibre dopés à l'erbium. Tous ces types de lasers sont utilisés pour différentes applications car ils produisent différentes longueurs d'onde.
● Mode de fonctionnement : Différents types de lasers émettent des faisceaux laser de manière différente. Les faisceaux laser peuvent soit être pulsés à un taux de répétition fixe pour atteindre des puissances de crête élevées (lasers à fibre pulsés), comme c'est le cas avec les lasers "q-switched", "gain-switched" et "mode-locked". Ou, ils peuvent être continus, ce qui signifie qu'ils envoient en continu la même quantité d'énergie (lasers à fibre en onde continue).
● Puissance laser : La puissance laser est exprimée en watts et représente la puissance moyenne du faisceau laser. Par exemple, vous pouvez avoir un laser à fibre de 20W, un laser à fibre de 50W, et ainsi de suite. Les lasers haute puissance génèrent plus d'énergie plus rapidement que les lasers basse puissance.
● Mode : Le mode fait référence à la taille du cœur (où la lumière voyage) dans la fibre optique. Il existe deux types de modes : les lasers à fibre monomode et les lasers à fibre multimode. Le diamètre du cœur pour les lasers monomode est plus petit, généralement entre 8 et 9 micromètres, tandis qu'il est plus grand pour les lasers multimode, généralement entre 50 et 100 micromètres. En règle générale, les lasers monomode transmettent la lumière laser plus efficacement et ont une meilleure qualité de faisceau.
Comment la puissance d'un laser à fibre optique évolue
La capacité des lasers à fibre optique à augmenter en puissance est limitée par la diffusion de Brillouin et de Raman ainsi que par la courte longueur des lasers eux-mêmes. De nombreux composants, y compris les amplificateurs, les commutateurs et les éléments logiques, nécessitent des configurations de fibre non linéaires.
Il existe deux classes d'effets non linéaires dans les fibres optiques. Le premier est provoqué par l'effet Kerr, ou la dépendance de l'intensité de l'indice de réfraction du milieu. Ce phénomène se manifeste sous l'une des trois formes, selon le type de signal d'entrée : modulation de phase croisée (CPM), modulation de phase auto (SPM) ou mélange de quatre ondes (FWM).
Le deuxième effet non linéaire se produit lorsque le champ optique transfère une partie de son énergie au milieu non linéaire par le biais de la diffusion inélastique. Une telle diffusion inélastique peut entraîner des phénomènes comme la diffusion de Brillouin stimulée (SBS) et la diffusion de Raman stimulée (SRS).
Toute forme d'action de diffusion stimulée peut potentiellement être une source de gain pour la fibre. Dans les deux processus, si la puissance incidente dépasse un seuil spécifique, l'intensité de la lumière dispersée augmente de manière exponentielle. En raison du décalage de fréquence relativement important et de la bande passante de gain plus large, l'amplification Raman est plus bénéfique. La principale distinction entre eux est que dans le Brillouin, l'onde optique interagit avec des phonons acoustiques à basse fréquence, tandis que dans le Raman, l'onde optique dirigée interagit avec des phonons optiques à haute fréquence. Une autre distinction clé est que la SRS peut se produire dans les deux directions alors que la SBS ne se produit que dans la direction inverse dans les fibres optiques.
Quelle est la différence entre un laser à fibre optique et des lasers CO2 ?
La principale différence entre les lasers à fibre et les lasers CO2 est la source où le faisceau laser est créé. Dans les lasers à fibre, la source laser est du verre de silice mélangé avec un élément des terres rares. Dans les lasers CO2, la source laser est un mélange de gaz qui comprend du dioxyde de carbone.
Bien que les deux types de lasers soient très adaptés à la découpe de matériaux, ils ont en réalité des emphases fonctionnelles différentes. D'une part, les lasers CO2 sont des outils très adaptés pour couper des matériaux non métalliques tels que les plastiques. Leur efficacité relativement élevée et leur bonne qualité de faisceau en font le type de laser le plus utilisé dans cette industrie.
D'autre part, les lasers à fibre ont fait des progrès significatifs dans la découpe de feuilles de métal (principalement en acier inoxydable) ces dernières années, principalement en raison de leur grande vitesse de découpe, qui est souvent 2 à 3 fois plus rapide que celle des lasers CO2 à des niveaux de puissance comparables. En général, lors de la découpe de métaux d'une épaisseur de 0,25" et moins, il vaut la peine de considérer les lasers à fibre pour la production de masse, mais lorsque le métal est plus épais que 0,375", les lasers CO2 bénéficient toujours de l'avantage de la vitesse et de qualités de découpe supérieures. Ainsi, il est peu probable que les lasers à fibre remplacent complètement les lasers CO2 pour la découpe de matériaux.
Application du Laser à Fibre Optique
● Marquage laser
les lasers à fibre dopés au ytterbium avec une longueur d'onde d'émission de 1064 nm sont considérés comme idéaux pour les applications de marquage laser. Ces lasers peuvent laisser des empreintes nettes et durables sur des surfaces en plastique et en métal. Ils peuvent être personnalisés pour s'adapter à des cycles de production rapides et peuvent être manuels ou automatisés. L'équipement laser à fibre peut également être utilisé pour le recuit, la gravure et l'entaillage.
● Soudage au laser
Une autre application importante pour ces lasers est dans les services de soudage. Le soudage au laser à fibre optique est l'une des technologies émergentes les plus prometteuses qui gagne rapidement des parts de marché en raison des divers avantages que le processus offre. Le soudage laser fournit des vitesses plus rapides, une plus grande précision, une déformation réduite, une qualité et une efficacité supérieures par rapport aux méthodes traditionnelles.
● Nettoyage au laser
Le nettoyage laser, le processus d'élimination de la peinture, de l'oxyde et de la rouille des surfaces métalliques, fonctionne mieux en utilisant des lasers à fibre optique. La procédure peut être automatisée et personnalisée pour diverses conditions de ligne de fabrication.
● Découpe Laser
La découpe laser est l'un des domaines les plus recherchés de l'application des lasers à fibre optique. Elle peut gérer des découpes complexes avec une qualité de bord impressionnante. Cela la rend optimale pour des pièces avec des tolérances serrées. Son adoption augmente dans tous les secteurs chez les fabricants en raison de sa longue liste d'avantages.
Combien de temps dure un laser à fibre optique ?
La plupart des sources en ligne affirment que les lasers à fibre durent 100 000 heures tandis que les lasers CO2 durent 30 000 heures. Ce n'est pas tout à fait vrai. Ces chiffres se réfèrent à une valeur appelée "temps moyen entre pannes" (MTBF), qui n'est pas le même pour tous les lasers à fibre. En réalité, vous verrez des chiffres différents pour différents types de lasers à fibre.
Le MTBF mesure la fiabilité d'un laser en indiquant combien d'heures le laser est censé fonctionner avant qu'une panne ne se produise. Il est obtenu en testant plusieurs unités de laser, puis en divisant le nombre total d'heures de fonctionnement par le nombre total de pannes. Bien que cette valeur ne vous dise pas exactement combien de temps un laser à fibre peut durer, elle donne tout de même une bonne idée de la fiabilité du laser.
Quels matériaux peuvent être traités avec des lasers à fibre optique ?
Les lasers à fibre optique sont idéaux pour le traitement d'une large gamme de matériaux et, avec des années d'utilisation industrielle, ont prouvé leur fiabilité. Les lasers à fibre sont particulièrement populaires pour le traitement des métaux. Le type de métal impliqué est d'importance secondaire. Les lasers à fibre peuvent traiter l'acier doux, l'acier inoxydable, le titane, le fer et le nickel ainsi que des métaux réfléchissants tels que l'aluminium, le laiton, le cuivre et les métaux précieux (argent et or). Ils fonctionnent également bien avec des matériaux ayant des surfaces anodisées et peintes. Les lasers à fibre, et en particulier les lasers pulsés en nanosecondes, sont également utilisés pour le traitement du silicium, des pierres précieuses (y compris les diamants), des plastiques, des polymères, des céramiques, des composites, des couches minces, des briques et du béton.
Comment fonctionne un laser à fibre optique ?
Un laser à fibre optique fonctionne en utilisant une fibre optique comme résonateur pour amplifier le faisceau laser. Cela se fait en produisant une structure superposée de gaine de fibre dopée avec des ions Yb. Une excitation par diode laser est ensuite pompée à l'intérieur de la fibre pour générer un laser à haute sortie. En retour, le laser est optimal pour la gravure profonde, le recuit et la découpe – en particulier pour de grandes séries de production de tâches répétées qui nécessitent une réalisation rapide.
Cependant, en raison de la forte chaleur produite par les lasers à fibre, ils peuvent ne pas être le choix idéal pour le marquage sur des non-métaux. Certains non-métaux ont des points de fusion très bas, ce qui signifie que les lasers à fibre pourraient perturber leur intégrité structurelle en fondant au-delà de la zone cible. D'autre part, d'autres non-métaux ont des points de fusion élevés qui combattent le faisceau de la fibre. Avec le point de fusion élevé, le laser à fibre peut ne pas être en mesure d'atteindre la marque la plus sombre souhaitée. Dans ces cas, d'autres types de lasers peuvent être une meilleure option.
Comment entretenir un laser à fibre optique
● Inspection régulière
L'inspection régulière est une partie clé de l'entretien des lasers à fibre optique. Cela inclut la vérification des composants clés tels que les lignes d'alimentation, les ampoules, les filtres et les capteurs. La connexion de la ligne d'alimentation doit être ferme et non lâche ; l'ampoule est une partie importante de l'équipement d'éclairage et doit être remplacée régulièrement ; le filtre est un composant important pour filtrer la poussière et les impuretés et doit être nettoyé ou remplacé régulièrement ; le capteur est un composant important pour surveiller l'état de l'équipement. Il doit être calibré ou remplacé régulièrement.
● Fonctionnement sûr
Pendant la maintenance, un fonctionnement sûr est crucial. Tout d'abord, assurez-vous que l'appareil est éteint et débranché pour éviter tout choc électrique accidentel ou dommage à l'appareil. Les non-professionnels ne devraient jamais tenter de réparations par eux-mêmes pour éviter des pertes et des risques inutiles. En même temps, pendant le processus de maintenance, il est recommandé d'enregistrer les étapes et les résultats de la maintenance pour faciliter la maintenance et la gestion futures et fournir des références et de l'aide à d'autres techniciens de maintenance.
● Maintenance préventive
Pour réduire les problèmes d'atténuation de la puissance des lasers à fibre optique, une maintenance préventive régulière est recommandée. Cela inclut des inspections et un nettoyage réguliers de l'équipement, l'identification et la résolution rapide des problèmes potentiels pour garantir un fonctionnement stable de l'équipement. La maintenance préventive prolonge non seulement la durée de vie de l'équipement, mais améliore également l'efficacité opérationnelle de l'équipement.
● Gardez l'environnement de l'équipement propre et bien rangé
En plus de maintenir l'équipement lui-même, il est également essentiel de garder son environnement environnant propre. La poussière et la saleté peuvent affecter négativement les performances de votre appareil et peuvent même provoquer des dysfonctionnements. Par conséquent, l'équipement et ses environs doivent être nettoyés régulièrement pour garantir qu'il n'y a pas d'accumulation de poussière et de saleté. En même temps, gardez la température et l'humidité de l'environnement où se trouve l'équipement appropriées pour maintenir les conditions de fonctionnement optimales de l'équipement.
● Mettre à jour le logiciel et le matériel en temps opportun
Avec l'avancement continu de la technologie, le logiciel et le matériel des lasers à fibre optique sont également constamment mis à jour. Pour maintenir les performances et la compatibilité de l'appareil, le logiciel et le matériel associés doivent être mis à jour rapidement. Cela améliore non seulement l'efficacité opérationnelle de l'équipement, mais renforce également sa stabilité et réduit la possibilité de pannes.
FAQ
Q : Quelles sont les limitations des lasers à fibre optique ?
A: Accès limité : Les lasers à fibre sont actuellement limités en termes de matériaux qu'ils peuvent couper. Bien que la plupart des métaux puissent être coupés en utilisant cette méthode, certains matériaux tels que le cuivre, le laiton et l'aluminium peuvent ne pas être compatibles avec le processus.
Q: Combien d'heures un laser à fibre optique dure-t-il ?
A: La durée de vie d'un laser à fibre optique peut varier en fonction des habitudes d'utilisation, des pratiques de maintenance et des facteurs environnementaux. En moyenne, les lasers à fibre de haute qualité peuvent durer entre 50 000 et 100 000 heures de fonctionnement avant de nécessiter des réparations ou un remplacement significatif.
Q: À quelle fréquence un laser à fibre optique doit-il être réglé ?
A: La plage de fréquence d'impulsions typique pour un laser à fibre optique à largeur d'impulsion fixe de 20 watts est de 20 à 200 KHz. La plage de fréquence d'impulsions utile est d'environ 20 à 50 KHz. À des fréquences d'impulsions supérieures à environ 50 KHz, il n'y a pas assez d'énergie produite dans chaque impulsion pour effectuer beaucoup de travail.
Q: Les lasers à fibre optique perdent-ils de la puissance avec le temps ?
A : Une préoccupation courante avec tout type de laser est de savoir s'il perd de la puissance au fil du temps. Heureusement, les lasers à fibre optique sont conçus pour maintenir leur puissance de sortie sur une période prolongée. Contrairement aux lasers CO2 traditionnels, les lasers à fibre optique utilisent un design à état solide, ce qui réduit considérablement le risque de perte de puissance.
Q : Quels sont les modes de défaillance des lasers à fibre optique ?
A : Le mode de dégradation lente est un processus dans lequel la puissance du laser diminue progressivement avec le temps de fonctionnement, et le mode de défaillance soudain se caractérise par une chute instantanée de la puissance.
Q : Quelle est la précision d'un laser à fibre optique ?
A : Les lasers à fibre optique sont connus pour leur précision exceptionnelle, atteignant souvent des tolérances aussi serrées que ±0,003 pouces. La taille du point de faisceau focalisé peut être extrêmement petite, permettant des découpes complexes et un travail détaillé.
Q : Lequel est meilleur, le laser à fibre optique ou le laser CO2 ?
A: Les lasers à fibre optique sont significativement plus rapides pour couper des feuilles minces (< 8 mm) que les lasers CO2, en particulier lors de la découpe de l'acier inoxydable. Pour une épaisseur de 1 mm, un laser à fibre peut couper à des vitesses jusqu'à 6 fois plus élevées que celles d'un laser CO2. La différence diminue à environ 2 fois plus rapide pour une feuille de 5 mm.
Q: Les lasers à fibre optique ont-ils besoin de ventilation ?
A: Oui, tout comme tout autre système laser, le laser à fibre optique nécessite également une ventilation appropriée. En fonction du volume des émissions dangereuses, la taille du système d'échappement peut varier.
Q: Quelle humidité doit avoir un laser à fibre optique ?
A: Équipez le laser à fibre optique d'une salle climatisée séparée. La température de l'environnement de fonctionnement doit être contrôlée entre 10℃ et 40℃, et l'humidité relative doit être maintenue en dessous de 70%.
Q: Les lasers à fibre optique doivent-ils chauffer ?
A : Les lasers à fibre optique n'ont pas besoin de temps de préchauffage - généralement environ 10 minutes pour démarrer un laser CO2 haute puissance. Le laser à fibre optique ne nécessite pas d'entretien du faisceau tel que le nettoyage des miroirs ou des lentilles et l'étalonnage du faisceau. Il peut consommer encore 4 ou 5 heures par semaine sur le laser CO2.
Q : Peut-on couper avec un laser à fibre optique ?
A : Les lasers à fibre optique sont efficaces pour couper des métaux ferreux et non ferreux comme l'acier inoxydable, le cuivre, l'aluminium, l'acier au carbone, l'acier allié et d'autres métaux qui absorbent le faisceau laser à fibre plus facilement qu'ils ne le font avec un faisceau CO2. Pour cette raison, les lasers à fibre optique sont supérieurs pour couper des métaux réfléchissants par rapport à d'autres méthodes.
Q : Le laser à fibre optique a-t-il besoin de gaz ?
A : La quantité de gaz nécessaire peut varier, mais c'est généralement une petite quantité. Pendant le processus de coupe, le gaz réagit chimiquement avec le métal découpé pour augmenter la capacité de travail, éliminer les scories et protéger la lentille de mise au point du laser.
Q : Quels sont les deux types de lasers à fibre optique ?
A: Les deux types de modes de laser à fibre optique sont le mode multi-mode et le mode mono-mode. Les largeurs de cœur de laser multi-mode varient souvent de 50 à 100 micromètres, tandis que les diamètres de cœur de laser mono-mode se situent généralement entre 8 et 9 micromètres. Les lasers mono-mode offrent souvent de meilleurs faisceaux et une transmission de lumière laser plus efficace.
Q: Avez-vous besoin de protection oculaire pour le laser à fibre optique ?
A: Si vous travaillez avec des lasers à fibre optique, il est essentiel de toujours porter les bonnes lunettes de sécurité laser et d'autres équipements de protection. Un petit manquement à la sécurité pourrait entraîner de graves conséquences, y compris une perte de vision.
Q: Les lasers à fibre optique émettent-ils des radiations ?
A: La longueur d'onde produite par un laser à fibre optique correspond au niveau de radiation électromagnétique de la lumière laser. En général, les lasers à fibre optique produisent des longueurs d'onde comprises entre 780 nm et 2200 nm, qui se situent dans le spectre infrarouge et sont invisibles à l'œil humain.
Q: Quelle est la tolérance d'un laser à fibre optique ?
A : Les lasers à fibre optique offrent une précision supérieure, délivrant constamment des tolérances serrées allant de ±0,001 à ±0,003 pouces. Ce niveau de précision fait des lasers à fibre optique le choix privilégié pour les projets de fabrication métallique exigeants où la précision est primordiale.
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