לייזר במצב יחיד לעומת ריבוי מצבים

מהו מצב יחיד? מה זה מולטימוד?

ההבדל המהותי בין אלייזר חד מצב ולייזר רב מצביםהוא שללייזר במצב יחיד יש רק מצב אחד בתבנית קרן הפלט, בעוד שללייזר רב-מודים יש מספר מצבים בתבנית קרן הפלט;

כלומר, מצב יחיד מתייחס למצב חלוקה יחיד של אנרגיית לייזר במישור הדו-ממדי, ומצב ריבוי מתייחס למספר מצבי חלוקה המונחים זה על זה ונוצרים על ידי מצב חלוקת האנרגיה המרחבית. לדוגמה, הלייזר שלך הוא 1064 ננומטר, נניח שפגעת בכל 1064, אבל למטרה, אם באותו זמן, יש יותר מנקודה אחת, כגון 10 טבעות 9 טבעות 7 טבעות 2 טבעות, הכל, אפילו חור גדול , כלומר מצב רב רוחבי. אבל אם אתה יורה את כל 10 הטבעות בנקודה אחת, זה מצב אופקי יחיד [1].

אתה יכול לדמיין מצב יחיד כאמצעי שהוא חץ וקשת, ומצב ריבוי כחלק התחתון שהוא חץ וקשת.

מבחינת חלוקת אנרגיה:

התעשייה אומרת לעתים קרובות מצב יחיד, מתייחס למצב הרוחבי של הלייזר, כלומר, יש רק מצב אחד בתוך החתך, שהוא התפלגות גאוסית, המוקד הוא המרכז לקצה החיצוני, וצפיפות אנרגיית הלייזר היא בסדר יורד. מולטי-מוד, לעומת זאת, מציג נקודות אנרגיה רבות בחתך, וככל שיש יותר מצבים, כך האנרגיה מתפזרת בצורה שטוחה יותר, באופן פיגורטיבי לעומת ציצית אדומה ומקל שן של זאב. .

ההבדל בין מצב יחיד לריבוי מצבים ביישומי ריתוךהוא זה: אם אתה רוצה לעבור ריתוך היתוך עמוק, זה מתאים למצב יחיד או פחות, למצב יחיד יש יתרונות בריתוך היתוך עמוק בחבור, ריתוך סטיק, ריתוך פילה וכו'. צפיפות אנרגיה גבוהה קל יותר להגיע לעומק היתוך .

מולטי-מוד מתאים לריתוך רדוד, שטוחות טובה ואנרגיית ריתוך אחידה, אך גם למנוע הפסדי איכות כגון אבלציה וניקוב במרכז הריתוך הנובעים מנקודת ההתכה הנמוכה של חומר הבסיס. [1]

כפי שמוצג לעיל: האיור השמאלי הוא התפלגות אנרגיה במצב בסיסי יחיד, התפלגות האנרגיה בכל כיוון מעבר למרכז המעגל היא בצורה של עקומה גאוסית (התפלגות נורמלית); הדמות הנכונה היא חלוקת אנרגיה מרובת מצבים, שמהותה היא חלוקת האנרגיה המרחבית הנוצרת על ידי סופרפוזיציה של מספר מצבי לייזר בודדים, התוצאה של סופרפוזיציה מרובת מצבים היא עקומת אנרגיה המתקרבת לפיזור עליון שטוח.

כפי שמוצג באיור: בהנחה שהקואורדינטה האנכית של העקומה מייצגת את צפיפות האנרגיה, התפלגות האנרגיה הגאוסית בכיתה הירוקה, התפלגות האנרגיה הרב-מודדית של הכיתה הכחולה, והקרן בעלת המעמד האדום, ניתן לראות שמצב יחיד הוא מרוכז יותר בצפיפות האנרגיה ובעל צפיפות אנרגיה גבוהה יותר ליחידה.

באופן כללי, ניתן להבחין בין מצבי ריבוי מצב יחיד לבין איכות קרן לייזר M²:

גורם ה-M² מחושב על ידי חלוקת המכפלה של רוחב האלומה בפועל וזווית הסטייה במכפלת רוחב האלומה האידיאלית וזווית הסטייה, כאשר האלומה האידיאלית מוגדרת על ידי האלומה גאוסית במצב היסוד ורוחב האלומה מוגדרת על ידי הרגע מסדר שני. כאשר קרן הלייזר עוברת דרך המערכת האופטית נטולת סטייה, גורם ה-M² שלה הוא משתנה השידור ו-M² גדול או שווה ל-1; ככל ש-M² סוטה מ-1, כך איכות קרן הלייזר גרועה יותר.

בהתאם ל-M2, ניתן לסווג לייזרים לשלושה סוגים; M2 < 1.3 הוא לייזר חד-מודד טהור, M2 בין 1.3 ל-2.0 הוא לייזר מעין-מוד יחיד, ו-M2 > 2.0 הוא לייזר רב-מודים.

קוטר הליבה של סיבי לייזר במצב יחיד קטן (14um), האנרגיה היא חלוקה גאוסית, נקודת המוקד קטנה, צפיפות אנרגיה גבוהה (אותו הספק, צפיפות האנרגיה היא פי 4-10 מרב מצבים), וה אזור מושפע החום קטן, במיוחד עבור אנטי סגסוגת גבוהה (אלומיניום, נחושת) יכול ליצור מיד חור מפתח מותך בבריכה (צפיפות האנרגיה גדולה בהרבה מסף ההיתוך הגבוה נגד סגסוגת), אין היפוך גבוה, לא קל לפגוע ב סיבים, והוא יכול להשיג גבוה נגד סגסוגת עיבוד במהירות גבוהה, אבל גם בחיבורים מיקרו יש יתרונות.

קלט חום: אנרגיית מצב יחיד מרוכזת יותר, אזור מושפע חום קטן, בריכת התכה קטנה, דפורמציה תרמית קטנה, עומק התכה גדול, קרן חד-מודית כמו סכין חדה, מצב רב כמו קצה כדור;

תהליך ריתוך: פתח חור המנעול במצב יחיד קטן, פתח חור המנעול רב מצב גדול, משתקף ביציבות הריתוך, ריתוך במהירות נמוכה במצב יחיד אינו יציב, קל לנתזים ונקבוביות, צריך להתאים את הראש המתנודד, מראה רטט, או ריתוך במהירות גבוהה, ניתז ריתוך במהירות נמוכה גדול יותר, ערימת צלחת דקה, ריתוך מקרטעת; משתקף במטאלוגרפי, למצב יחיד יש יחס עומק לרוחב גדול יותר (היחס בין עומק מטאלוגרפי לרוחב); מצב רב יכול להיות חופשי במיתוג ריתוך הולכה תרמית וריתוך היתוך עמוק, מתאים לחבור, ותואם מאוד לתנודות הפער;

הבדלי יישום: מצב יחיד עקב הכתם הקטן, ריכוז אנרגיה, חדירה טובה, שליטה עדינה יותר בכניסת החום, מתאים יותר לעיבוד מיקרו חיבור (3C, רפואי וכו') אך ההספק אינו גבוה (המקסימום הנוכחי 3{{ 4}} פרסומת בוגרת); multi-mode יכול לספק הספק גבוה יותר (10,000 וואט), מתאים לריתוך שטח גדול, תאימות גבוהה יותר לעיבוד עובי חומרים שונים, לעוביים שונים, פערים שונים, ניתן ליישם חומרים שונים. לעלות של ריבוי מצבים יש גם יתרונות.