Erforschung von Laser-Leistungsprinzipien und industriellen Anwendungen

In der Lasertechnologie ist die Leistung ein grundlegender Parameter, der die Auswahl der Ausrüstung und die Effizienz der Prozesse direkt beeinflusst.Laserleistung spielt eine zentrale Rolle bei der Bestimmung der Verarbeitungsgeschwindigkeit und -qualitätDie unterschiedlichen Ausdrücke von Laserleistung können jedoch oft zu Verwirrung führen.

Definition und Einheiten der Laserleistung

Laut den National Institutes of Health (NIH) wird die Laserleistung als "die Geschwindigkeit, mit der ein Laser Energie ausstrahlt", definiert.Die Standard-Einheiten für die Laserleistung sind Watt (W)Ein Watt zeigt an, dass ein Laser einen Joule Energie pro Sekunde freisetzen kann.

Es ist wichtig, zwischen Laserleistung und Leistungsdichte zu unterscheiden.der leistungsstärkere Laser beendet die Arbeit aufgrund seiner höheren Energieleistung pro Sekunde schnellerDie Laserleistung stellt lediglich die Gesamtenergie pro Zeiteinheit dar, nicht ihre Konzentration.

Kontinuierliche Welle vs. Pulsierte Laser

Laser fallen hauptsächlich in zwei Kategorien, die die Energie unterschiedlich nutzen:

• Lasern mit Dauerwellen:Diese emittieren Energie mit einer konstanten Geschwindigkeit. Zum Beispiel gibt ein kontinuierlicher Laser mit 50 Watt 50 Joule pro Sekunde ab.
• Pulsierte Laser:Diese setzen Energie in Bursts frei, wobei zwischen den Impulsen kurze Pausen stattfinden, um Energie zu sammeln.

Im Allgemeinen übertreffen Pulslaser kontinuierliche Wellenlaser bei Anwendungen wie Markierung, Reinigung und Ätzen aufgrund ihrer Fähigkeit, die hohen Spitzenenergien zu erzeugen, die für die Materialablation erforderlich sind.

Detaillierte Laserparameter

Impulsenenergie

Jeder Laserimpuls enthält eine spezifische Energie, die typischerweise in Millijoule (mJ) gemessen wird.

Dauer des Puls

Dies bezieht sich auf die Dauer jedes Impulses, was sich auf die Energiekonzentration auswirkt.von Femtosekunden bis Nanosekunden je nach Lasertyp.

Wiederholungsrate des Puls

Dies wird in Hertz (Hz) oder Kilohertz (kHz) gemessen und zeigt Impulse pro Sekunde an. Hochleistungslaser können mehr Impulse pro Sekunde emittieren.

Größe des Punktes

Laserstrahlen können verschiedene Formen (kreisförmig, quadratisch, rechteckig) mit nicht einheitlicher Energieverteilung haben.Kleinere Flecken erzeugen höhere Spitzenenergie und können mithilfe optischer Komponenten wie Fokuslinsen angepasst werden.

Profil des Strahls

Dies beschreibt, wie sich Energie über den Strahldurchmesser verteilt.während Flachprofile eine gleichmäßige Energieverteilung für sauberere Schnitte ermöglichenDie Strahlprofile werden mit speziellen Analysatoren gemessen.

Laser-Leistungsstufen

Das Verständnis der verschiedenen Leistungskonzepte zeigt, wie ein 100W-Laser eine viel höhere Wirkleistung erzeugen kann.

Durchschnittliche Leistung

Dies entspricht der durchschnittlichen Leistung eines Lasers über eine Sekunde.

Spitzenleistung

Die Konzentration von Energie in kurzen Impulsen erzeugt extrem hohe Spitzenleistungsebenen, berechnet durch Teilen der Impulsenenergie durch die Impulsdauer.

Leistungsdichte

Dieser Parameter, der auch Strahlungsdichte genannt wird, zeigt die Energiekonzentration an, indem er die Leistung auf die Strahlfläche bezieht.

Praktische Anwendungen

Die Einstellungen der Laserleistung variieren je nach Anwendung erheblich:

• Hochleistungsmarkierung:500 Watt-Faserlaser erzeugen tiefe, dauerhafte Spuren, indem sie hohe Energie in Materialien abgeben.
• Niedrigleistungsanheizung:Eine sanfte Erwärmung mit leichten Lasern induziert chemische Reaktionen, während die Oberflächenintegrität erhalten bleibt.

Schlussfolgerung

Durch sorgfältige Anpassung von Parametern wie Pulsenergie, Dauer, Wiederholungsrate, Fleckengröße und Strahlprofil,Die Betreiber können die Energieausgabe für verschiedene Anwendungen präzise steuernDie richtigen Leistungseinstellungen verbessern sowohl die Effizienz als auch die Qualität bei Laseraufgaben.