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光ファイバーレーザー
◆ 光ファイバーレーザーは、光ファイバーをその活性増幅媒質として利用する固体レーザーとして定義できます。ガラスシリケートまたはリン酸塩で作られたファイバーは、ポンプレーザーダイオードからの未処理の光を吸収し、特定の波長の集中したビームに変換します。光ファイバーは、これを可能にするためにドープ（ファイバーに希土類元素を組み込むこと）されています。異なるドーピング物質は、異なる波長のレーザービームを生成します。
- 概要
- 関連製品
ヒボ（聊城市ハイテクゾーン）貿易有限公司
ハイボレーザーは、北中国の「ベニス」として知られる水の都、聊城に位置しています。レーザー技術の応用、カスタマイズ、レーザー機器の販売とサービスを専門とするハイテク企業です。私たちはレーザー製品の生産と研究開発に取り組んでおり、20以上の発明特許を取得しています。
なぜ私たちを選ぶのか
● 豊富な経験
ハイボレーザーは、レーザー技術に特化したハイテク企業です。レーザー機器のカスタマイズ、販売、サービスを専門としています。研究開発への取り組みにより、レーザー製品の分野で20以上の特許発明を生み出しました。
● 当社の製品
レーザー彫刻、切断、マーキング、溶接機など、さまざまな製品を提供しています。
● 応用
私たちの製品は、衣料品や革、商標刺繍、広告アート、工芸品、アクリル板、モデル製造、包装および印刷、電子機器、ハードウェア機器など、さまざまな業界で広く使用されています。
● 私たちのサービス
私たちは、納品後の無料の校正、ガイダンス、デバッグを提供します。また、必要なすべての機械アクセサリーを提供し、アフターサポートについて心配する必要がないようにしています。ぜひ私たちの工場にお越しください。
光ファイバーレーザーとは何か
光ファイバーレーザーは、光ファイバーをその活性増幅媒質として利用する固体レーザーとして定義できます。ガラスシリケートまたはリン酸塩で作られたファイバーは、ポンプレーザーダイオードからの未処理の光を吸収し、特定の波長の集中したビームに変換します。これを可能にするために、光ファイバーはドープ（ファイバーに希土類元素を組み込むこと）されています。異なるドーピング物質は、異なる波長のレーザービームを生成します。
光ファイバーレーザーの利点
● 精度とビーム品質
光ファイバーレーザーは、その卓越した精度で称賛されており、詳細で複雑な切断を必要とする作業に最適です。この特定のレーザーの高いビーム品質は、非常に焦点を絞ったスポットを可能にし、最小限の材料廃棄物で鋭く、クリーンなエッジを実現します。
● エネルギー効率
光ファイバーレーザーの際立った特徴の一つは、その卓越したエネルギー効率です。彼らは、電力の大部分をレーザー光に変換することでこれを達成し、エネルギーの無駄を大幅に削減します。その結果、企業は運営コストの低下とカーボンフットプリントの減少を実感します。
● 柔軟性
光ファイバーレーザーは、鋼やアルミニウムなどの金属、プラスチックや木材などの非金属を含む多様な材料のマーキングに最適です。その精度と多様性により、詳細で耐久性のあるマーキングが必要な作業において好まれる選択肢となっています。
● コンパクトデザイン
多くの他のレーザータイプよりも小型のフットプリントを持つ光ファイバーレーザーは、スペース効率の良いデザインで知られています。このコンパクトな形状により、限られたスペースの施設でも既存のセットアップに簡単にフィットします。このデザインは、床面積を節約するだけでなく、既存のワークフローへの統合を簡素化するため、企業にとって利点となります。
● 高出力
高出力を持つ光ファイバーレーザーは、集中的なエネルギーを必要とする厳しいタスクに取り組む際に優れています。この機能により、高出力レベルでの連続運転が可能になり、スムーズで途切れのないパフォーマンスを提供します。
● 信頼性と低メンテナンス
光ファイバーを使用したレーザーシステムの最大の利点の一つは、最小限の手入れで非常に信頼性が高いことです。封じられた光路のおかげで、これらのレーザーはほこりやその他の粒子から保護されているため、頻繁なメンテナンスを心配する必要がありません。
光ファイバーレーザーの種類は何ですか？
一般的に、ファイバーレーザーは以下の基準を使用して分類できます：
● レーザー源：ファイバーレーザーは、レーザー源と混合される材料によって異なります。いくつかの例として、イッテルビウムドープファイバーレーザー、トリウムドープファイバーレーザー、エルビウムドープファイバーレーザーがあります。これらのレーザーのすべては、異なる波長を生成するため、異なる用途に使用されます。
● 動作モード：異なるタイプのレーザーは、レーザービームを異なる方法で放出します。レーザービームは、設定された繰り返し率でパルス化され、高ピークパワーに達することができます（パルスファイバーレーザー）。これは「qスイッチ」、「ゲインスイッチ」、「モードロック」レーザーの場合です。また、連続的であることもあり、同じ量のエネルギーを継続的に送信します（連続波ファイバーレーザー）。
● レーザー出力：レーザー出力はワットで表され、レーザービームの平均出力を示します。たとえば、20Wのファイバーレーザー、50Wのファイバーレーザーなどがあります。高出力レーザーは、低出力レーザーよりも速くより多くのエネルギーを生成します。
● モード：モードは光ファイバー内のコアのサイズ（光が通る場所）を指します。モードには2種類あります：シングルモードファイバーレーザーとマルチモードファイバーレーザー。シングルモードレーザーのコア直径は小さく、通常8から9マイクロメートルの間ですが、マルチモードレーザーでは大きく、通常50から100マイクロメートルの間です。一般的に、シングルモードレーザーはレーザー光をより効率的に伝達し、ビーム品質が優れています。
光ファイバーレーザーの出力のスケーリング方法
光ファイバーレーザーの出力をスケールする能力は、ブリルアン散乱やラマン散乱、さらにはレーザー自体の短い長さによって制約されています。増幅器、スイッチ、ロジック要素など、多くのコンポーネントは非線形ファイバー構成を必要とします。
光ファイバーにおける非線形効果には二つのクラスがあります。最初のものはケル効果、つまり媒質の屈折率の強度依存性によって引き起こされます。この現象は、入力信号の種類に応じて、クロスフェーズ変調（CPM）、自己フェーズ変調（SPM）、または四波混合（FWM）のいずれかの三つの効果として現れます。
二つ目の非線形効果は、光場が非線形媒質に非弾性散乱を介してエネルギーの一部を移動させるときに発生します。このような非弾性散乱は、刺激されたブリルアン散乱（SBS）や刺激されたラマン散乱（SRS）などの現象を引き起こす可能性があります。
いかなる形の刺激散乱作用も、ファイバーの増幅源となる可能性があります。両方のプロセスにおいて、入射パワーが特定の閾値を超えると、散乱光の強度は指数関数的に増加します。比較的大きな周波数シフトと広い増幅帯域幅のため、ラマン増幅はより有利です。彼らの主な違いは、ブリルアンでは光波が低周波の音響フォノンと相互作用するのに対し、ラマンでは指向性の光波が高周波の光フォノンと相互作用することです。もう一つの重要な違いは、SRSは両方向で発生する可能性があるのに対し、SBSは光ファイバー内では後方方向にのみ発生することです。
光ファイバーレーザーとCO2レーザーの違いは何ですか？
ファイバーレーザーとCO2レーザーの主な違いは、レーザービームが生成されるソースにあります。ファイバーレーザーでは、レーザーソースは希土類元素と混合されたシリカガラスです。CO2レーザーでは、レーザーソースは二酸化炭素を含むガスの混合物です。
両方のタイプのレーザーは材料を切断するのに非常に適していますが、実際には異なる機能的な強調点があります。一方、CO2レーザーはプラスチックなどの非金属材料を切断するのに非常に適したツールです。相対的に高い効率と良好なビーム品質により、この業界で最も広く使用されているレーザータイプとなっています。
一方、ファイバーレーザーは、主にステンレス鋼の金属シートの切断において、近年大きな進展を遂げています。これは主に、高い切断速度によるもので、同等の出力レベルのCO2レーザーよりも2〜3倍速いことがよくあります。一般的に、厚さが0.25インチ以下の金属を切断する場合、大量生産のためにファイバーレーザーを検討する価値がありますが、金属が0.375インチよりも厚い場合、CO2レーザーは依然として速度の利点と優れた切断品質を享受しています。したがって、ファイバーレーザーが材料切断のためにCO2レーザーを完全に置き換えることは考えにくいです。
光ファイバーレーザーの応用
● レーザーマーキング
1064 nmの発光波長を持つイッテルビウムドープファイバーレーザーは、レーザーマーキングアプリケーションに理想的とされています。これらのレーザーは、プラスチックや金属の表面にシャープで耐久性のある印を残すことができます。迅速な生産サイクルに対応するようにカスタマイズ可能で、手動または自動化することができます。ファイバーレーザー装置は、アニーリング、エッチング、彫刻にも使用できます。
● レーザー溶接
これらのレーザーのもう一つの重要な応用は、溶接サービスです。光ファイバーレーザー溶接は、プロセスが提供するさまざまな利点により、市場シェアを急速に獲得している最も有望な新技術の一つです。レーザー溶接は、従来の方法と比較して、より速い速度、より高い精度、より低い変形、より高い品質と効率を提供します。
● レーザークリーニング
レーザークリーニングは、金属表面から塗料、酸化物、錆を除去するプロセスであり、光ファイバーレーザーを使用することで最も効果的に機能します。この手順は自動化され、さまざまな製造ラインの条件に合わせてカスタマイズできます。
● レーザー切断
レーザー切断は、光ファイバーレーザーの応用の中で最も研究されている分野の一つです。複雑な切断を印象的なエッジ品質で処理できます。これにより、厳しい公差を持つ部品に最適です。その長い利点のリストにより、製造業者の間での採用が増加しています。
光ファイバーレーザーはどのくらい持続しますか？
ほとんどのオンラインソースは、ファイバーレーザーの寿命が100,000時間であり、CO2レーザーの寿命が30,000時間であると主張していますが、これは完全には正しくありません。これらの数字は「平均故障間隔」（MTBF）と呼ばれる値を指しており、すべてのファイバーレーザーで同じではありません。実際には、異なるタイプのファイバーレーザーに対して異なる数字が見られます。
MTBFは、レーザーが故障する前に何時間機能することが期待されるかを示すことによって、レーザーの信頼性を測定します。これは複数のレーザーユニットをテストし、総運転時間を総故障数で割ることによって得られます。この値はファイバーレーザーがどれくらい持つかを正確に示すものではありませんが、レーザーの信頼性についての良いアイデアを提供します。
光ファイバーレーザーで処理できる材料は何ですか？
光ファイバーレーザーは、幅広い材料の加工に理想的であり、数年の産業使用により信頼性が証明されています。ファイバーレーザーは、特に金属の加工に人気があります。関与する金属の種類は二次的な重要性です。ファイバーレーザーは、軟鋼、ステンレス鋼、チタン、鉄、ニッケル、さらにはアルミニウム、真鍮、銅、貴金属（銀と金）などの反射金属を加工できます。また、陽極酸化処理や塗装された表面を持つ材料にも適しています。ファイバーレーザー、特にパルスナノ秒レーザーは、シリコン、宝石（ダイヤモンドを含む）、プラスチック、ポリマー、セラミック、複合材料、薄層、レンガ、コンクリートの加工にも使用されます。
光ファイバーレーザーはどのように機能しますか？
光ファイバーレーザーは、光ファイバーを共振器として使用してレーザービームを増幅することで機能します。これは、Ybイオンでドープされたファイバークラッディングの重なり合った構造を生成することによって行われます。その後、レーザーダイオード励起がファイバー内にポンプされ、高出力のレーザーを生成します。これにより、レーザーは深い彫刻、アニール、切断に最適であり、特に迅速な完了が必要な繰り返し作業の大規模生産バッチに適しています。
しかし、ファイバーレーザーによって生成される高い熱出力のため、非金属へのマーキングには理想的な選択肢ではないかもしれません。一部の非金属は非常に低い融点を持っており、これはファイバーレーザーがターゲットエリアを超えて溶けることによってその構造的完全性を損なう可能性があることを意味します。一方、他の非金属はファイバーのビームに対抗する高い融点を持っています。高い融点では、ファイバーレーザーは好ましい最も暗いマークを達成できないかもしれません。このような場合、代替のレーザータイプがより良い選択肢となるかもしれません。
光ファイバーレーザーのメンテナンス方法
● 定期点検
定期点検は光ファイバーレーザーのメンテナンスにおいて重要な部分です。これには、電源ライン、電球、フィルター、センサーなどの主要なコンポーネントのチェックが含まれます。電源ラインの接続はしっかりしていて緩んではいけません; 電球は照明機器の重要な部分であり、定期的に交換する必要があります; フィルターはほこりや不純物をフィルタリングするための重要なコンポーネントであり、定期的に清掃または交換する必要があります; センサーは機器の状態を監視するための重要なコンポーネントであり、定期的にキャリブレーションまたは交換する必要があります。
● 安全な操作
メンテナンス中は、安全な操作が重要です。まず、偶発的な電気ショックやデバイスの損傷を避けるために、デバイスの電源を切り、プラグを抜いてください。非専門家は、不要な損失やリスクを避けるために、自分で修理を試みるべきではありません。同時に、メンテナンスプロセス中に、メンテナンスの手順と結果を記録することをお勧めします。これにより、将来のメンテナンスや管理が容易になり、他のメンテナンス担当者への参考や支援を提供できます。
● 予防保守
光ファイバーレーザーの出力減衰問題を軽減するために、定期的な予防保守をお勧めします。これには、設備の定期的な点検と清掃、潜在的な問題を特定し、迅速に解決することが含まれ、安定した設備の運用を確保します。予防保守は、設備の寿命を延ばすだけでなく、設備の運用効率を向上させます。
● 設備の環境を清潔で整頓された状態に保つ
機器自体の維持に加えて、その周囲の環境を整頓することも重要です。ほこりや汚れはデバイスの性能に悪影響を及ぼし、故障を引き起こす可能性もあります。したがって、機器とその周囲は定期的に清掃し、ほこりや汚れの蓄積がないようにする必要があります。同時に、機器が設置されている環境の温度と湿度を適切に保ち、機器の最適な動作状態を維持してください。
● ソフトウェアとハードウェアをタイムリーに更新する
技術の継続的な進歩に伴い、光ファイバーレーザーのソフトウェアとハードウェアも常に更新されています。デバイスの性能と互換性を維持するために、関連するソフトウェアとハードウェアは迅速に更新する必要があります。これにより、機器の運用効率が向上するだけでなく、安定性が高まり、故障の可能性が減少します。
FAQ
Q: 光ファイバーレーザーの制限は何ですか？
A: 限られたアクセス: ファイバーレーザーは、現在切断できる材料に関して制限があります。ほとんどの金属はこの方法で切断できますが、銅、真鍮、アルミニウムなどの特定の材料はプロセスと互換性がない場合があります。
Q: 光ファイバーレーザーは何時間持ちますか？
A: 光ファイバーレーザーの寿命は、使用パターン、メンテナンスの実践、環境要因によって異なる場合があります。平均して、高品質のファイバーレーザーは、重要な修理や交換が必要になる前に、50,000時間から100,000時間の操作が可能です。
Q: 光ファイバーレーザーはどの周波数に設定すべきですか？
A: 20ワットの固定パルス幅の光ファイバーレーザーの典型的なパルス周波数範囲は20-200 KHzです。役立つパルス周波数範囲は20-50 KHzのようなものです。約50 KHzを超えるパルス周波数では、各パルスで生成されるエネルギーが十分でなく、あまり作業ができません。
Q: 光ファイバーレーザーは時間とともに出力を失いますか？
A: どのタイプのレーザーでも一般的な懸念は、時間とともに出力が低下するかどうかです。幸いなことに、光ファイバーレーザーは長期間にわたって出力を維持するように設計されています。従来のCO2レーザーとは異なり、光ファイバーレーザーは固体設計を利用しており、出力低下のリスクを大幅に減少させます。
Q: 光ファイバーレーザーの故障モードは何ですか？
A: ゆっくりとした劣化モードは、レーザー出力が運転時間とともに徐々に減少するプロセスであり、突然の故障モードは瞬時の出力低下によって特徴付けられます。
Q: 光ファイバーレーザーの精度はどのくらいですか？
A: 光ファイバーレーザーはその卓越した精度で知られており、しばしば±0.003インチという厳しい公差を達成します。焦点を絞ったビームスポットのサイズは非常に小さく、精巧な切断や詳細な作業を可能にします。
Q: 光ファイバーレーザーとCO2レーザーのどちらが優れていますか？
A: 光ファイバーレーザーは、特にステンレス鋼を切断する際に、CO2レーザーよりも薄いシート（< 8 mm）を切断するのが大幅に速いです。1 mmの場合、ファイバーレーザーはCO2レーザーの最大6倍の速度で切断できます。5 mmのシートでは、その差は約2倍の速さに減少します。
Q: 光ファイバーレーザーは換気が必要ですか？
A: はい、他のレーザーシステムと同様に、光ファイバーレーザーも適切な換気が必要です。有害な排出物の量に応じて、排気システムのサイズは異なる場合があります。
Q: 光ファイバーレーザーの湿度はどのくらいにすべきですか？
A: 光ファイバーレーザーには、別の空調の効いた部屋を備えます。運転環境の温度は10℃から40℃に制御し、相対湿度は70%以下に制御する必要があります。
Q: 光ファイバーレーザーはウォームアップが必要ですか？
A: 光ファイバーレーザーはウォームアップ時間を必要としません - 通常、高出力CO2レーザーを始動するのに約10分かかります。光ファイバーレーザーは、ミラーやレンズの清掃、ビームのキャリブレーションなどのビームメンテナンスを必要としません。CO2レーザーには、さらに週に4〜5時間かかることがあります。
Q: 光ファイバーレーザーで切断できますか？
A: 光ファイバーレーザーは、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、炭素鋼、合金鋼などの鉄金属および非鉄金属の切断に適しています。これらの金属はCO2ビームよりも光ファイバーレーザーのビームをより容易に吸収します。このため、光ファイバーレーザーは他の方法と比較して反射性金属の切断に優れています。
Q: 光ファイバーレーザーはガスを必要としますか？
A: 必要なガスの量は異なる場合がありますが、一般的には少量です。切断プロセス中、ガスは切断される金属と化学反応を起こし、作業能力を高め、スラグを吹き飛ばし、レーザー焦点レンズを保護します。
Q: 光ファイバーレーザーの2つのタイプは何ですか？
A: 光ファイバーレーザーのモードには、マルチモードとシングルモードの2種類があります。マルチモードレーザーのコア幅は通常50から100マイクロメートルの範囲で、シングルモードレーザーのコア直径は通常8から9マイクロメートルの間です。シングルモードレーザーは、より良いビームとより効率的なレーザー光の伝送を提供することが多いです。
Q: 光ファイバーレーザーには目の保護が必要ですか？
A: 光ファイバーレーザーを扱う場合は、常に適切なレーザー安全眼鏡やその他の保護具を着用することが重要です。安全に対する小さな怠慢が、視力喪失を含む深刻な結果を招く可能性があります。
Q: 光ファイバーレーザーは放射線を発生させますか？
A: 光ファイバーレーザーによって生成される波長は、レーザー光の電磁放射のレベルに対応しています。通常、光ファイバーレーザーは780 nmから2200 nmの間の波長を生成し、これは赤外線スペクトルに位置し、人間の目には見えません。
Q: 光ファイバーレーザーの許容範囲は何ですか？
A: 光ファイバーレーザーは優れた精度を誇り、常に±0.001から±0.003インチの厳しい公差を提供します。この精度のレベルは、精度が最も重要な要求の厳しい金属加工プロジェクトにおいて光ファイバーレーザーが好まれる選択肢となる理由です。
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構成とパッケージ
