עם הפופולריות שלמכונת חיתוך בלייזר, זו כבר לא טכנולוגיה מיוחדת לחברה של היום. עם זאת, ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית חיתוך הלייזר בשנים האחרונות, במיוחד השיפור המתמשך בכוח, קידמה את שדרוג מכונות החיתוך בלייזר. בין אם מדובר בטכנולוגיית חיתוך, טכנולוגיית קינון צינורות או טכנולוגיית חיתוך צינורות, חלו שינויים בדרגות שונות.מכונת חיתוך בלייזר סיביםהוא ציוד פופולרי מאוד עם יעילות עיבוד גבוהה. בהשוואה לציוד עיבוד מסורתי, הוא יכול לייצר ולחתוך חומרים בכמויות גדולות. כיום, עם ההתפתחות המהירה של הענף, נעשה בו שימוש חוזר מאוד בחברה.
מכונת חיתוך לייזר לייזר קונבנציונלית כוללת שלושה חלקים: חומר עבודה, מקור משאבה ומהוד אופטי.
חומר העבודה הוא הבסיס החומרי של הלייזר, החלק המרכזי של הלייזר, ומערכת החומר המשמשת למימוש היפוך מספר החלקיקים ויצירת קרינה מגורה. יש בדרך כלל שתי דרכים לסווג חומרי עבודה: האחת היא לסווג חומרי עבודה לפי צורותיהם הקיימות, אותן ניתן לחלק לגז, מוצק, נוזל ומוליך למחצה; השני הוא לנתח את מבנה רמת האנרגיה החל על תהליך יצירת הלייזר על פי תורת משוואות הקצב, שניתן לחלק למערכת תלת רמות ומערכת ארבע רמות.
בלייזר הגז, החלקיקים היוצרים את הלייזר של החותך לייזר סיביםהם מולקולות גז או אטומים. בלייזר המוצק, הגביש או הזכוכית המסוממים בכמות קטנה של יוני מתכת מעבר או יוני אדמה נדירים הם חומר העבודה, והיונים המסוממים הם החלקיקים הפועלים. לאחר שמספר החלקיקים מתהפך על ידי שאיבת אנרגיה חיצונית, ניתן ליצור קרינה מגורה. הקריסטל והזכוכית הם חומרי המטריצה.
חומר העבודה של לייזר נוזלי הוא נוזלי, והנפוץ הוא לייזר צבע. החומר העובד שלו הוא תמיסה המורכבת מצבע מומס בממס, מולקולות צבע הן חלקיקי עבודה, וממס שווה ערך למטריצה. חומר העבודה של לייזרים מוליכים למחצה הוא מוליכים למחצה. למרות שמוליכים למחצה הם מוצקים, מנגנון היווצרות של היפוך מספר החלקיקים של לייזרים מוליכים למחצה שונה מהותית מזה של לייזרים רגילים במצב מוצק, כך שהם בדרך כלל אינם מסווגים לקטגוריה אחת.
מקור המשאבה הוא מכשיר המספק אנרגיה להיפוך מספר החלקיקים. על פי צורות האנרגיה המשמשות במהלך עירור, מצבי השאיבה כוללים עירור פריקה, עירור אופטי, עירור אנרגיה תרמית, עירור אנרגיה כימית וכו'.
עירור פריקת גז היא שיטת עירור נפוצה עבור לייזר גז. מנגנון העירור שלו הוא שתחת מתח גבוה, מולקולות גז מייננות ומוליכות חשמל. במקביל, מולקולות גז (או אטומים ויונים) מתנגשות באלקטרונים המואצים על ידי השדה החשמלי, סופגות את האנרגיה של אלקטרונים, ואז קופצות לרמת האנרגיה הגבוהה, ויוצרות היפוך מספר החלקיקים; בנוסף, האלקטרונים המהירים שנוצרו על ידי אקדח האלקטרונים יכולים לשמש גם לשאיבת חומר העבודה ולהפוך אותו לרמת האנרגיה הגבוהה, הנקראת עירור קרן אלקטרונים; לייזרים מוליכים למחצה נשאבים באמצעות זרם הזרקה, הנקרא שאיבת הזרקה.
עירור אופטי הוא להשתמש באור כדי להקרין את חומר העבודה, ואת חומר העבודה שלמכונת חיתוך לייזר סיביםייצור היפוך מספר החלקיקים לאחר ספיגת אנרגיית האור. מקור האור לעירור אור יכול להיות מנורה פולטת אור ביעילות גבוהה ובעוצמה גבוהה, אנרגיה סולארית או לייזר. לייזרים מוצקים ונוזליים נרגשים בדרך כלל על ידי אור.
עירור אנרגיה תרמית הוא להגדיל את מספר חלקיקי הגז ברמת האנרגיה הגבוהה על ידי חימום בטמפרטורה גבוהה, ואז לפתע להפחית את טמפרטורת הגז. מכיוון שזמן ההרפיה התרמית של רמות אנרגיה גבוהות ונמוכות שונה, זמן ההרפיה של רמת אנרגיה נמוכה הוא קצר, וזמן ההרפיה של רמת אנרגיה גבוהה הוא ארוך, כדי לממש את ההיפוך של מספר החלקיקים בין גבוהים ורמות אנרגיה נמוכות.
עירור אנרגיה כימית משתמש באנרגיה הכימית המשתחררת בתהליך התגובה הכימית כדי לשאוב חלקיקים לרמת האנרגיה העליונה ולבסס היפוך מספר החלקיקים. בניגוד לעירור הפריקה הנ"ל, עירור אופטי ועירור תרמי, עירור כימי דורש אנרגיה חיצונית בעת העבודה. לכן, בכמה מקומות מיוחדים חסרי אספקת חשמל, לייזרים כימיים יכולים לתת משחק ליתרונות שלהם של חותך לייזר סיבים.
תהודה אופטית תהודה אופטית (בקיצור תהודה אופטית) הוא התנאי החיצוני להפקת לייזר, ומהווה חלק חשוב בלייזר. המהוד האופטי הפשוט ביותר מורכב משתי מראות מצופות בחומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה הממוקמים כראוי בשני קצותיו של מדיום ההפעלה. עם המאפיינים של כיווניות גבוהה, מונוכרומטיות גבוהה, קוהרנטיות גבוהה ובהירות גבוהה, מכונת חיתוך לייזר סיבים אינה ניתנת להפרדה מהמהוד האופטי.
לתהודה האופטית יש פונקציות כפולות של משוב חיובי ובחירת מצב. המשוב החיובי כביכול, כלומר, עוצמת האור הראשונית נעה הלוך ושוב בין המראות, שווה ערך להגדלת אורך המדיום הפעיל, ולבסוף ניתן להבטיח גודל מסוים של עוצמת האור. מה שנקרא בחירת מצב היא לשלוט במאפייני האלומה המתנודדת בחלל, כך שהתנודה של חותך הלייזר הסיבים שהוקם בחלל מוגבלת למספר מצבים מהותיים שנקבעים על ידי החלל, כדי להגדיל את המספר של פוטונים במצב יחיד ולקבל אור קוהרנטי חזק עם מונוכרומטיות וכיווניות טובה.
לייזר הוא גל אלקטרומגנטי. המהוד האופטי של הלייזר מגביל את הגל האלקטרומגנטי בטווח מוגבל של שטח. על פי תיאוריית השדות האלקטרומגנטיים של מקסוול, יכולה להיות רק סדרה של מצבים עצמיים מפוצלים של הגל המתקדם החשמלי בטווח מסוים של מרחב. מצבים עצמיים אלה הם המצבים של המהוד האופטי. מצב הלייזר הוא גם המצבים העצמיים המובחנים של ההתפרצות החשמלית בחלל האופטי, אשר נקבע על ידי מבנה החלל.
לסיכום, הלייזר של המכונת חיתוך לייזר סיביםמורכב בעצם משלושה חלקים: חומר העבודה, מקור המשאבה והמהוד האופטי. לשלושת החלקים הללו יש תפקידים משלהם ומשתפים פעולה זה עם זה כדי לקדם את עבודת מכונת חיתוך הלייזר.
על אודותHGTECH: HGTECH היא החלוצה והמנהיגה של יישומי לייזר תעשייתיים בסין, והספקית הסמכותית של פתרונות עיבוד לייזר גלובליים. סידרנו באופן מקיף ציוד חכם בלייזר, קווי ייצור מדידה ואוטומציה, ובנייה חכמה של מפעלים כדי לספק פתרונות כוללים לייצור חכם.
