लेझर अनुप्रयोग आणि वर्गीकरण

१. डिस्क लेझर

डिस्क लेझर डिझाइन संकल्पनेच्या प्रस्तावाने सॉलिड-स्टेट लेझर्सच्या औष्णिक परिणामाची समस्या प्रभावीपणे सोडवली आणि सॉलिड-स्टेट लेझर्सची उच्च सरासरी शक्ती, उच्च शिखर शक्ती, उच्च कार्यक्षमता आणि उच्च बीम गुणवत्ता यांचे परिपूर्ण संयोजन साधले. ऑटोमोबाईल, जहाजे, रेल्वे, विमानचालन, ऊर्जा आणि इतर क्षेत्रांमधील प्रक्रियेसाठी डिस्क लेझर्स एक अपरिहार्य नवीन लेझर प्रकाश स्रोत बनले आहेत. सध्याच्या उच्च-शक्तीच्या डिस्क लेझर तंत्रज्ञानामध्ये १६ किलोवॅटची कमाल शक्ती आणि ८ मिमी मिलिरॅडियनची बीम गुणवत्ता आहे, ज्यामुळे रोबोट लेझर रिमोट वेल्डिंग आणि मोठ्या-आकाराचे लेझर हाय-स्पीड कटिंग शक्य होते, आणि सॉलिड-स्टेट लेझर्ससाठी या क्षेत्रात व्यापक संधी निर्माण झाल्या आहेत.उच्च-शक्ती लेझर प्रक्रियाअनुप्रयोग बाजार.

डिस्क लेझरचे फायदे:

१. मॉड्यूलर रचना

डिस्क लेझरमध्ये मॉड्यूलर रचना वापरली आहे आणि प्रत्येक मॉड्यूल जागेवरच त्वरीत बदलता येतो. कूलिंग सिस्टीम आणि लाईट गाईड सिस्टीम लेझर सोर्समध्येच एकात्मिक केलेल्या आहेत, ज्यामुळे याची रचना संक्षिप्त, कमी जागा व्यापणारी आणि इन्स्टॉलेशन व डीबगिंग जलद होते.

२. उत्कृष्ट बीम गुणवत्ता आणि मानकीकृत

२ किलोवॅटपेक्षा जास्त क्षमतेच्या सर्व ट्रम्पफ डिस्क लेझर्सचा बीम पॅरामीटर प्रॉडक्ट (BPP) ८ मिमी/मिलीरॅडवर प्रमाणित केलेला आहे. हा लेझर ऑपरेटिंग मोडमधील बदलांना प्रतिरोधक असून सर्व ट्रम्पफ ऑप्टिक्सशी सुसंगत आहे.

३. डिस्क लेसरमध्ये स्पॉटचा आकार मोठा असल्यामुळे, प्रत्येक ऑप्टिकल घटकाला सहन करावी लागणारी ऑप्टिकल पॉवर डेन्सिटी कमी असते.

ऑप्टिकल घटकांच्या कोटिंगची नुकसान मर्यादा साधारणपणे ५०० मेगावॅट/सेमी² असते, आणि क्वार्ट्झची नुकसान मर्यादा २-३ गिगावॅट/सेमी² असते. ट्रम्प डिस्क लेझरच्या अनुनाद पोकळीतील शक्ती घनता साधारणपणे ०.५ मेगावॅट/सेमी² पेक्षा कमी असते, आणि कपलिंग फायबरवरील शक्ती घनता ३० मेगावॅट/सेमी² पेक्षा कमी असते. अशा कमी शक्ती घनतेमुळे ऑप्टिकल घटकांचे नुकसान होत नाही आणि अरेखीय परिणाम निर्माण होत नाहीत, त्यामुळे कार्यान्वयन विश्वसनीयता सुनिश्चित होते.

४. लेझर पॉवर रिअल-टाइम फीडबॅक नियंत्रण प्रणालीचा अवलंब करा.

रिअल-टाइम फीडबॅक कंट्रोल सिस्टीम टी-पीसपर्यंत पोहोचणारी पॉवर स्थिर ठेवू शकते आणि प्रक्रियेच्या परिणामांमध्ये उत्कृष्ट पुनरावृत्तीक्षमता असते. डिस्क लेझरचा प्रीहीटिंग वेळ जवळजवळ शून्य असतो आणि त्याची ॲडजस्टेबल पॉवर रेंज १%–१००% आहे. डिस्क लेझर थर्मल लेन्स इफेक्टची समस्या पूर्णपणे सोडवत असल्यामुळे, संपूर्ण पॉवर रेंजमध्ये लेझर पॉवर, स्पॉट साईज आणि बीम डायव्हर्जन्स अँगल स्थिर राहतात आणि बीमच्या वेव्हफ्रंटमध्ये कोणताही बदल होत नाही.

५. लेझर चालू असताना ऑप्टिकल फायबर थेट जोडता येतो.

जेव्हा एखादा ऑप्टिकल फायबर निकामी होतो, तेव्हा तो बदलताना, तुम्हाला सिस्टम बंद न करता फक्त त्या ऑप्टिकल फायबरचा ऑप्टिकल मार्ग बंद करावा लागतो आणि इतर ऑप्टिकल फायबरमधून लेझर प्रकाश बाहेर पडणे सुरू राहू शकते. ऑप्टिकल फायबर बदलणे सोपे आहे, ते प्लग अँड प्ले असून, त्यासाठी कोणत्याही साधनांची किंवा अलाइनमेंट ॲडजस्टमेंटची आवश्यकता नसते. ऑप्टिकल घटकांच्या भागात धूळ जाण्यापासून काटेकोरपणे रोखण्यासाठी, मुख्य प्रवेशद्वारावर एक धूळ-रोधक उपकरण बसवलेले आहे.

६. सुरक्षित आणि विश्वासार्ह

प्रक्रियेदरम्यान, जरी प्रक्रिया केल्या जाणाऱ्या पदार्थाची उत्सर्जनक्षमता इतकी जास्त असली की लेझर प्रकाश लेझरमध्येच परत परावर्तित होत असला, तरी त्याचा लेझरवर किंवा प्रक्रियेच्या परिणामावर कोणताही परिणाम होणार नाही आणि पदार्थ प्रक्रिया किंवा फायबरच्या लांबीवर कोणतेही निर्बंध येणार नाहीत. लेझरच्या कार्यान्वयनाच्या सुरक्षिततेला जर्मन सुरक्षा प्रमाणपत्र प्रदान करण्यात आले आहे.

७. पंपिंग डायोड मॉड्यूल अधिक सोपे आणि जलद आहे.

पंपिंग मॉड्यूलवर बसवलेला डायोड अॅरे देखील मॉड्यूलर रचनेचा आहे. डायोड अॅरे मॉड्यूल्सचे सेवा आयुष्य दीर्घ असते आणि त्यावर ३ वर्षे किंवा २०,००० तासांची वॉरंटी असते. नियोजित बदली असो किंवा अचानक बिघाडामुळे तात्काळ बदली असो, कोणत्याही डाउनटाइमची आवश्यकता नसते. जेव्हा एखादे मॉड्यूल निकामी होते, तेव्हा नियंत्रण प्रणाली अलार्म देते आणि लेझरची आउटपुट पॉवर स्थिर ठेवण्यासाठी इतर मॉड्यूल्सचा करंट आपोआप योग्यरित्या वाढवते. वापरकर्ता दहा किंवा अगदी अनेक तास काम करणे सुरू ठेवू शकतो. उत्पादन स्थळी पंपिंग डायोड मॉड्यूल्स बदलणे खूप सोपे आहे आणि त्यासाठी ऑपरेटरला कोणत्याही प्रशिक्षणाची आवश्यकता नसते.

२.२फायबर लेझर

फायबर लेझर, इतर लेझरप्रमाणेच, तीन भागांनी बनलेले असतात: फोटॉन निर्माण करू शकणारे गेन माध्यम (डोप्ड फायबर), फोटॉनना परत गेन माध्यमात अनुनादकपणे प्रवर्धित करण्यासाठी परवानगी देणारी ऑप्टिकल अनुनादक पोकळी, आणि फोटॉन संक्रमणांना उत्तेजित करणारा पंप स्रोत.

वैशिष्ट्ये: १. ऑप्टिकल फायबरचे “पृष्ठभाग क्षेत्रफळ/घनफळ” गुणोत्तर जास्त असते, उष्णता बाहेर टाकण्याचा प्रभाव चांगला असतो आणि ते सक्तीच्या कूलिंगशिवाय सतत काम करू शकते. २. वेव्हगाईड माध्यम म्हणून, ऑप्टिकल फायबरचा कोअर व्यास लहान असतो आणि फायबरमध्ये उच्च पॉवर डेन्सिटी निर्माण होण्याची शक्यता असते. त्यामुळे, फायबर लेझर्समध्ये उच्च रूपांतरण कार्यक्षमता, कमी थ्रेशोल्ड, उच्च गेन आणि अरुंद लाइनविड्थ असते, आणि ते ऑप्टिकल फायबरपेक्षा वेगळे असतात. कपलिंग लॉस कमी असतो. ३. ऑप्टिकल फायबरमध्ये चांगली लवचिकता असल्यामुळे, फायबर लेझर्स लहान आणि लवचिक, रचनेत संक्षिप्त, किफायतशीर असतात आणि सिस्टीममध्ये समाकलित करण्यास सोपे असतात. ४. ऑप्टिकल फायबरमध्ये बरेच ट्यून करण्यायोग्य पॅरामीटर्स आणि निवडक्षमता देखील असते, आणि त्यामुळे बरीच विस्तृत ट्यूनिंग रेंज, चांगले डिस्पर्शन आणि स्थिरता मिळू शकते.

फायबर लेझरचे वर्गीकरण:

१. दुर्मिळ मूलद्रव्य मिश्रित फायबर लेझर

२. सध्याच्या तुलनेने प्रगत सक्रिय ऑप्टिकल फायबरमध्ये मिसळलेले दुर्मिळ पृथ्वी मूलद्रव्ये: अर्बियम, निओडिमियम, प्रॅसिओडिमियम, थुलियम आणि यटरबियम.

३. फायबर स्टिम्युलेटेड रमन स्कॅटरिंग लेसरचा सारांश: फायबर लेसर हे मूलतः एक तरंगलांबी परिवर्तक आहे, जे पंप तरंगलांबीला एका विशिष्ट तरंगलांबीच्या प्रकाशात रूपांतरित करून लेसरच्या स्वरूपात बाहेर टाकते. भौतिक दृष्टिकोनातून, प्रकाश प्रवर्धन निर्माण करण्याचे तत्त्व म्हणजे कार्यकारी पदार्थाला अशा तरंगलांबीचा प्रकाश पुरवणे, जी तो शोषून घेऊ शकेल, जेणेकरून तो कार्यकारी पदार्थ प्रभावीपणे ऊर्जा शोषून सक्रिय होऊ शकेल. त्यामुळे, डोपिंग पदार्थावर अवलंबून, संबंधित शोषण तरंगलांबी देखील भिन्न असते आणि पंप प्रकाशाच्या तरंगलांबीसाठीच्या आवश्यकता देखील वेगवेगळ्या असतात.

२.३ सेमीकंडक्टर लेझर

१९६२ मध्ये सेमीकंडक्टर लेझर यशस्वीरित्या उत्तेजित करण्यात आला आणि १९७० मध्ये सामान्य तापमानावर सतत आउटपुट मिळवण्यात आला. नंतर, सुधारणांनंतर, डबल हेटरोजंक्शन लेझर आणि स्ट्राइप-स्ट्रक्चर्ड लेझर डायोड (लेझर डायोड) विकसित केले गेले, जे ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन, ऑप्टिकल डिस्क, लेझर प्रिंटर, लेझर स्कॅनर आणि लेझर पॉइंटरमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. सध्या ते सर्वाधिक उत्पादित होणारे लेझर आहेत. लेझर डायोडचे फायदे आहेत: उच्च कार्यक्षमता, लहान आकार, हलके वजन आणि कमी किंमत. विशेषतः, मल्टिपल क्वांटम वेल प्रकारची कार्यक्षमता २०~४०% असते आणि पीएन प्रकारची कार्यक्षमता देखील १५%~२५% पर्यंत पोहोचते. थोडक्यात, उच्च ऊर्जा कार्यक्षमता हे त्याचे सर्वात मोठे वैशिष्ट्य आहे. याव्यतिरिक्त, त्याची सतत आउटपुट तरंगलांबी इन्फ्रारेडपासून दृश्य प्रकाशापर्यंतची श्रेणी व्यापते आणि ५०W पर्यंत ऑप्टिकल पल्स आउटपुट (पल्स रुंदी १००ns) असलेली उत्पादने देखील व्यावसायिकरित्या उपलब्ध झाली आहेत. लिडार किंवा उत्तेजन प्रकाश स्रोत म्हणून वापरण्यास अतिशय सोप्या असलेल्या लेझरचे हे एक उदाहरण आहे. स्थायूंच्या ऊर्जा बँड सिद्धांतानुसार, अर्धसंवाहक पदार्थांमधील इलेक्ट्रॉनच्या ऊर्जा पातळ्या ऊर्जा बँड तयार करतात. उच्च ऊर्जेचा बँड हा वहन बँड (कंडक्शन बँड) असतो, तर कमी ऊर्जेचा बँड हा संयुजा बँड (व्हॅलेन्स बँड) असतो आणि हे दोन्ही बँड निषिद्ध बँडने (फॉरबिडन बँड) वेगळे केलेले असतात. जेव्हा अर्धसंवाहकामध्ये घातलेल्या असंतुलित इलेक्ट्रॉन-होल जोड्यांचा पुनर्संयोग होतो, तेव्हा मुक्त झालेली ऊर्जा प्रदीप्तीच्या (ल्युमिनेसन्स) स्वरूपात उत्सर्जित होते, जी वाहकांची पुनर्संयोग प्रदीप्ती (रिकॉम्बिनेशन ल्युमिनेसन्स) असते.

सेमीकंडक्टर लेझरचे फायदे: लहान आकार, हलके वजन, विश्वसनीय कार्यप्रणाली, कमी वीज वापर, उच्च कार्यक्षमता, इत्यादी.

२.४YAG लेझर

YAG लेझर, हा एक प्रकारचा लेझर असून, तो उत्कृष्ट सर्वसमावेशक गुणधर्म (प्रकाशिकी, यांत्रिकी आणि औष्णिक) असलेला एक लेझर मॅट्रिक्स आहे. इतर सॉलिड लेझर्सप्रमाणेच, YAG लेझर्सचे मूलभूत घटक म्हणजे लेझर वर्किंग मटेरियल, पंप सोर्स आणि रेझोनंट कॅव्हिटी. तथापि, क्रिस्टलमध्ये डोप केलेल्या सक्रिय आयनांचे वेगवेगळे प्रकार, वेगवेगळे पंप सोर्स आणि पंपिंग पद्धती, वापरलेल्या रेझोनंट कॅव्हिटीची वेगवेगळी रचना आणि वापरलेल्या इतर कार्यात्मक संरचनात्मक उपकरणांमुळे, YAG लेझर्सचे अनेक प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, आउटपुट वेव्हफॉर्मनुसार, त्याचे कंटीन्युअस वेव्ह YAG लेझर, रिपीटेड फ्रिक्वेन्सी YAG लेझर आणि पल्स लेझर इत्यादींमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते; ऑपरेटिंग वेव्हलेंथनुसार, त्याचे 1.06μm YAG लेझर, फ्रिक्वेन्सी डबल्ड YAG लेझर, रमन फ्रिक्वेन्सी शिफ्टेड YAG लेझर आणि ट्यूनेबल YAG लेझर इत्यादींमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते; डोपिंगनुसार वेगवेगळ्या प्रकारच्या लेझर्सचे Nd:YAG लेझर्स, Ho, Tm, Er इत्यादींनी डोप केलेले YAG लेझर्स यांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते; क्रिस्टलच्या आकारानुसार, त्यांचे रॉड-आकाराचे आणि स्लॅब-आकाराचे YAG लेझर्समध्ये विभाजन केले जाते; वेगवेगळ्या आउटपुट पॉवरनुसार, त्यांचे उच्च पॉवर आणि लहान व मध्यम पॉवर YAG लेझर्समध्ये विभाजन केले जाऊ शकते, इत्यादी.

सॉलिड YAG लेझर कटिंग मशीन १०६४nm तरंगलांबीच्या स्पंदित लेझर शलाकेला विस्तारते, परावर्तित करते आणि केंद्रित करते, त्यानंतर ती उष्णता उत्सर्जित करून पदार्थाच्या पृष्ठभागाला गरम करते. पृष्ठभागावरील उष्णता औष्णिक वहनाद्वारे आतल्या भागात पसरते आणि लेझर स्पंदनाची रुंदी, ऊर्जा, शिखर शक्ती आणि पुनरावृत्ती डिजिटल पद्धतीने अचूकपणे नियंत्रित केली जाते. वारंवारता आणि इतर पॅरामीटर्सच्या साहाय्याने पदार्थाला त्वरित वितळवता, त्याचे बाष्पीभवन करता येते, ज्यामुळे CNC प्रणालीद्वारे पूर्वनिश्चित मार्गांवर कटिंग, वेल्डिंग आणि ड्रिलिंग साध्य करता येते.

वैशिष्ट्ये: या मशीनमध्ये उत्तम बीम गुणवत्ता, उच्च कार्यक्षमता, कमी खर्च, स्थिरता, सुरक्षितता, अधिक अचूकता आणि उच्च विश्वसनीयता आहे. यात कटिंग, वेल्डिंग, ड्रिलिंग आणि इतर कार्ये एकत्रित केली आहेत, ज्यामुळे हे एक आदर्श अचूक आणि कार्यक्षम लवचिक प्रक्रिया उपकरण बनते. जलद प्रक्रिया गती, उच्च कार्यक्षमता, चांगले आर्थिक फायदे, लहान सरळ कडांचे छेद, गुळगुळीत कटिंग पृष्ठभाग, मोठे खोली-ते-व्यास गुणोत्तर आणि कमीत कमी रुंदी-ते-रुंदी गुणोत्तर औष्णिक विकृती, आणि कठीण, ठिसूळ आणि मऊ अशा विविध पदार्थांवर प्रक्रिया केली जाऊ शकते. प्रक्रियेदरम्यान टूलची झीज किंवा बदलीची समस्या नाही आणि कोणताही यांत्रिक बदल होत नाही. ऑटोमेशन करणे सोपे आहे. हे विशेष परिस्थितीत प्रक्रिया करू शकते. पंपाची कार्यक्षमता उच्च आहे, सुमारे २०% पर्यंत. कार्यक्षमता वाढल्याने, लेझर माध्यमावरील उष्णतेचा भार कमी होतो, त्यामुळे बीममध्ये मोठ्या प्रमाणात सुधारणा होते. याचे आयुष्य दीर्घ आहे, विश्वसनीयता उच्च आहे, आकार लहान आणि वजन हलके आहे, आणि हे लघुकरण अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहे.

उपयोग: कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील, अलॉय स्टील, ॲल्युमिनियम आणि मिश्रधातू, तांबे आणि मिश्रधातू, टायटॅनियम आणि मिश्रधातू, निकेल-मोलिब्डेनम मिश्रधातू आणि इतर धातूंच्या लेझर कटिंग, वेल्डिंग आणि ड्रिलिंगसाठी उपयुक्त. विमानचालन, अंतराळ, शस्त्रे, जहाजे, पेट्रोकेमिकल, वैद्यकीय, उपकरणे, मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, ऑटोमोबाईल आणि इतर उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. यामुळे केवळ प्रक्रियेचा दर्जाच सुधारत नाही, तर कामाची कार्यक्षमताही वाढते; याव्यतिरिक्त, YAG लेझर वैज्ञानिक संशोधनासाठी एक अचूक आणि जलद संशोधन पद्धत देखील प्रदान करू शकतो.

इतर लेझर्सच्या तुलनेत:

१. YAG लेझर पल्स आणि कंटिन्युअस या दोन्ही मोडमध्ये काम करू शकतो. त्याच्या पल्स आउटपुटमधून क्यू-स्विचिंग आणि मोड-लॉकिंग तंत्रज्ञानाद्वारे लहान पल्स आणि अति-लहान पल्स मिळवता येतात, त्यामुळे त्याची प्रक्रिया श्रेणी CO2 लेझरपेक्षा मोठी होते.

२. त्याची आउटपुट तरंगलांबी १.०६ मायक्रॉन आहे, जी CO2 लेसरच्या १०.०६ मायक्रॉन तरंगलांबीपेक्षा नेमकी एका परिमाणाच्या क्रमाने लहान आहे, त्यामुळे त्याची धातूंसोबत उच्च युग्मन कार्यक्षमता आणि चांगली प्रक्रिया कामगिरी आहे.

३. YAG लेझरची रचना संक्षिप्त, वजन हलके, वापरण्यास सोपे व विश्वसनीय असून त्याला कमी देखभालीची आवश्यकता असते.

४. YAG लेझरला ऑप्टिकल फायबरसोबत जोडले जाऊ शकते. टाइम डिव्हिजन आणि पॉवर डिव्हिजन मल्टिप्लेक्स सिस्टीमच्या मदतीने, एक लेझर बीम अनेक वर्कस्टेशन्स किंवा रिमोट वर्कस्टेशन्सवर सहजपणे प्रसारित केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे लेझर प्रोसेसिंगमध्ये लवचिकता येते. म्हणून, लेझर निवडताना, आपण विविध पॅरामीटर्स आणि आपल्या प्रत्यक्ष गरजा विचारात घेतल्या पाहिजेत. केवळ याच मार्गाने लेझर आपली कमाल कार्यक्षमता दाखवू शकतो. Xinte Optoelectronics द्वारे प्रदान केलेले पल्स्ड Nd:YAG लेझर्स औद्योगिक आणि वैज्ञानिक अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहेत. विश्वसनीय आणि स्थिर पल्स्ड Nd:YAG लेझर्स १०६४nm वर १.५J पर्यंत पल्स आउटपुट आणि १००Hz पर्यंत रिपिटेशन रेट प्रदान करतात.