Was sind die Eigenschaften von Hochleistungsfaserlasern?

Hochleistungsfaserlaserhaben auch ein großes Anwendungspotenzial in der Energieforschung, großen wissenschaftlichen Geräten, der Weltraumwissenschaft, der Umweltwissenschaft und anderen Bereichen gezeigt und werden zu einem leistungsstarken Werkzeug für den Menschen, um die Welt zu verstehen und zu verändern.

Die Vorteile von Hochleistungsfaserlasern sind wie folgt.

(1) Die Strahlqualität ist gut. Die Wellenleiterstruktur der Faser bestimmt, dass der Faserlaser leicht eine einzelne transversale Modenausgabe erzielen kann, weniger von externen Faktoren beeinflusst wird und eine Laserausgabe mit hoher Helligkeit erzielen kann.

(2) Hohe Effizienz. Faserlaser können eine hohe Licht-zu-Licht-Umwandlungseffizienz erreichen, indem sie als Pumpquelle einen Halbleiterlaser auswählen, der der Emissionswellenlänge und den Absorptionseigenschaften dotierter Seltenerdelemente entspricht. Für Ytterbium-dotierte Hochleistungsfaserlaser werden im Allgemeinen Halbleiterlaser von 915 nm oder 975 nm ausgewählt. Aufgrund der einfachen Energieniveaustruktur von Yb3 plus treten Phänomene wie Aufwärtskonvertierung, Absorption angeregter Zustände und Konzentrationslöschung selten auf und die Fluoreszenzlebensdauer ist lang. Energie kann effektiv gespeichert werden, um einen Hochleistungsbetrieb zu erreichen. Der elektrooptische Gesamtwirkungsgrad kommerzieller Faserlaser beträgt bis zu 25 Prozent, was zur Kostensenkung, Energieeinsparung und zum Umweltschutz beiträgt.

(3) Gute Wärmeableitungseigenschaften. Faserlaser verwenden längliche, mit Seltenerdelementen dotierte Fasern als Laserverstärkungsmedium, die ein sehr großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Er ist etwa 1000-mal so groß wie ein Festkörperlaser und bietet einen natürlichen Vorteil bei der Wärmeableitung. Bei mittlerer und geringer Leistung ist keine besondere Kühlung der Lichtwellenleiter erforderlich. Bei hohen Leistungen wird zur Wärmeableitung eine Wasserkühlung eingesetzt, wodurch auch die Verschlechterung der Strahlqualität und -effizienz durch thermische Effekte bei Festkörperlasern wirksam vermieden werden kann.

(4) Kompakte Struktur und hohe Zuverlässigkeit. Da der Faserlaser eine kleine und weiche Faser als Laserverstärkungsmedium verwendet, ist es vorteilhaft, das Volumen zu komprimieren und Kosten zu sparen. Die Pumpquelle verwendet außerdem einen Halbleiterlaser, der klein ist und sich leicht modularisieren lässt. Kommerzielle Produkte können grundsätzlich mit Pigtails ausgegeben werden. In Kombination mit faseroptischen Geräten wie Faser-Bragg-Gittern können alle diese Geräte vollständig optisch faserisiert werden, solange sie miteinander verschmolzen sind. Sie verfügen über eine hohe Immunität gegenüber Umgebungsstörungen und eine hohe Stabilität, wodurch Wartungszeit und -kosten gespart werden können.

Typische Anwendungen von Hochleistungsfaserlasern

Aufgrund der Vorteile einer guten Strahlqualität, eines hohen elektrooptischen Wirkungsgrads, einer kompakten Struktur und einer guten Zuverlässigkeit weisen Faserlaser eine hervorragende Leistung in allen Aspekten der industriellen Verarbeitung, medizinischen Behandlung, Fernerkundung, Sicherheit, wissenschaftlichen Forschung und anderen Bereichen auf.

Im industriellen Bereich können Faserlaser je nach Ausgangsleistung in drei Stufen eingeteilt werden: Faserlaser mit geringer Leistung (<50 watts), mainly used in microstructure processing, laser marking, resistance adjustment, precision drilling, metal engraving, etc.; medium-power fiber lasers (50-500 watts), mainly used in drilling, welding, cutting and surface treatment of thin metal plates; high-power fiber lasers (>1000 Watt), wird hauptsächlich zum Schneiden dicker Metallplatten, zur Metalloberflächenbeschichtung, zur dreidimensionalen Bearbeitung von Spezialplatten usw. verwendet. Die flexible Eigenschaft der optischen Faser lässt sich gut mit dem Roboterarm kombinieren, um die Anwendungsanforderungen verschiedener komplexer Industriezweige zu erfüllen Umgebungen. Insbesondere die in den letzten Jahren aufgekommene 3D-Drucktechnologie erfordert ein solches Lasersystem mit hoher Helligkeit.

Im medizinischen Bereich beträgt die ideale Laserwellenlänge 1,3 Mikrometer, die für die diagnostische Bildgebung verwendet werden kann; Zwischen 1,5 Mikrometer (Absorptionsspitze von Wasser) und 4 Mikrometer können für chirurgische Eingriffe verwendet werden. Für medizinische Anwendungen liegt der größte Vorteil von Faserlasern in ihrer kompakten, biegsamen Geometrie. Eine Lichtquelle mit kurzer kohärenter Wellenlänge, einem breiten Spektralbereich und hoher Ausgangsleistung ist der Schlüssel für ein schnelles, ultrahochauflösendes optisches Kohärenztomographiesystem. Erbium-dotierte Faserlaser und Ytterbium-dotierte Raman-Faserlaser haben die typischen Anforderungen für die optische Kohärenztomographie: klein und kompakt, robust, erschwinglich, relativ hohe Leistung und hohe Auflösung ohne optische Ausrichtung. Hochleistungs-Erbium-dotierte Faserlaser und Thulium-dotierte Faserlaser eignen sich gut für medizinische und chirurgische Anwendungen. Die Forscher fanden heraus, dass der Laser nicht nur Weichgewebe schnell schneiden und koagulieren kann, sondern auch eine blutstillende Funktion bei der Wellenlänge von 1,94 Mikrometern hat. Und dank der hervorragenden Strahlqualität von Faserlasern erfolgt die Operation mit hoher Präzision.

Im Bereich der Fernerkundung liegt die Ausgangswellenlänge von Faserlasern im mittleren Infrarotbereich wie Erbium-dotierten Faserlasern und Thulium-dotierten Faserlasern im atmosphärischen Fenster, das die Atmosphäre verlustarm passieren kann. Insbesondere mit Thulium-dotierten Faserlasern ist es einfacher, eine hohe Ausgangsleistung im augensicheren Bereich zu erzielen, und sie bieten größere Vorteile bei der Leistungsverstärkung. Ein weiterer Vorteil von Faserlasern besteht darin, dass sie kompakt und tragbar sind, was dazu beiträgt, die Belastung von Luft- und Raumfahrtfahrzeugen zu verringern.

Im Bereich der Landesverteidigung und des Militärs werden Laser häufig zur Radarerkennung, sicheren Kommunikation, Führung und Tötung eingesetzt. Seit der Geburt des Faserlasers hat er sich aufgrund seiner einzigartigen Vorteile zu einer beliebten Lichtquelle für die neue Generation von Laserwaffen entwickelt. Die hohe Strahlqualität des Faserlasers eignet sich besonders für die Übertragung von Energiesämlingen über große Entfernungen. Im Vergleich zu anderen Lichtquellen trägt seine geringere Größe zur hohen Mobilität der Startplattform bei und verbessert die Anpassungsfähigkeit und Überlebensfähigkeit auf dem Schlachtfeld. Auf dem Schlachtfeld in Afghanistan hat das Laser-Minenräumsystem „Zeus“ von SPATA Minenräumaufgaben durchgeführt. Seit 2009 setzt die US-Marine wiederholt Faserlasersysteme ein, um unbemannte Luftfahrzeuge, Artilleriegranaten und kleine Schiffe zu zerstören, und 2014 wurden sie auf Kriegsschiffen installiert. Im Jahr 2012 startete Rheinmetall, ein deutscher Rüstungshändler, ein duales System. Rohrlasersystem mit einer Ausgangsleistung von 50 Kilowatt, das in Demonstrationsexperimenten Ziele wie Drohnen und Artilleriegranaten abfing und zerstörte.

Laserwaffe

Laserwaffen sind eine Art neues Waffenkonzept, das sich rasant weiterentwickelt. Laserwaffen senden hochenergetisches Laserlicht mit Lichtgeschwindigkeit auf die Zieloberfläche und beschädigen wichtige Geräte wie fotoelektrische Erkennung, Navigation und Führung oder machen das Ziel „blind, blind“ oder brennen durch die Fahrzeughülle um es abzuschießen oder den Treibstoff zur Explosion zu bringen, damit es in der Luft explodiert, und die Schadensaufgabe kann in kurzer Zeit erledigt werden. Seit der Geburt der Laserwaffen hat ihre Entwicklung viele Höhen und Tiefen erlebt. Die Reife von Festkörperlasertechnologien wie Faserlasern hat der Entwicklung von Laserwaffen neue Impulse verliehen und ist zum Forschungsschwerpunkt großer Militärmächte geworden. Derzeit haben die Vereinigten Staaten, das Vereinigte Königreich, Russland, Deutschland, Indien und andere Länder mit der Entwicklung von Laserwaffen begonnen und entsprechende Tests durchgeführt. Laserwaffen werden bald ins Spiel kommen.

Die Faserlasertechnologie repräsentiert die Entwicklungsrichtung von Lasern mit hoher Leistung und hoher Helligkeit. Es integriert auf organische Weise Wellenleiterfasertechnologie und Halbleiterlaserpumptechnologie. Es wird erwartet, dass der Hochleistungsfaserlaser mit Glasfaser als Träger künftig den dringenden Bedarf an leistungsstarken und hocheffizienten Lasern in den Bereichen fortschrittliche Laserfertigung und militärische Verteidigung decken wird. Es handelt sich um eine Spitzentechnologie mit wichtiger strategischer Bedeutung für die Volkswirtschaft und die nationale Sicherheit. Hochleistungsfaserlaser haben auch großes Anwendungspotenzial in der Energieforschung, in großen wissenschaftlichen Geräten, in der Weltraumwissenschaft, in der Umweltwissenschaft und in anderen Bereichen gezeigt und werden für Menschen zu einem leistungsstarken Werkzeug werden, um die Welt zu verstehen und zu verändern.

Kontaktinformationen:

Wenn Sie Ideen haben, sprechen Sie uns gerne an. Egal wo unsere Kunden sind und welche Anforderungen wir haben, wir verfolgen unser Ziel, unseren Kunden hohe Qualität, niedrige Preise und den besten Service zu bieten.