Vytváření vyššího standardu s „dvojitým efektem“ komplexních vylepšení
V oblasti ultra vysokovýkonných laserových zdrojů (řezací verze) nad 20 kW je Raycus odhodlán vyhovět požadavkům zákazníků. Na základě rozsáhlých dat o používání klienty a mnoha technických výměn a testování s předními výrobci řezacích hlav vytvořil Raycus vyšší podnikový standard, který překračuje průmyslové a mezinárodní normy. Tento úspěch umožňuje komplexní zlepšení efektivity a výkonu řezání prostřednictvím systémového sladění.
Vlákno jádra a standard M2 od Raycus
Pro ultra vysokovýkonné laserové zdroje není dosažení vynikajících aplikačních výsledků závislé pouze na výstupu vláknového jádra. Je nutné sladění mezi vláknovým jádrem a hodnotou M2 pro dosažení optimální aplikační výkonnosti. Pokud je celková kvalita laserového zdrojového systému průměrná a vláknové jádro je jednoduše zmenšeno bez úměrného snížení kvality svazku (M2 nebo BPP), je velmi obtížné dosáhnout uspokojivých řezacích výsledků. Například u laserového zdroje s výkonem 20 000 W a výstupem 100 μm by optimální hodnota M2 měla být kolem 11, s ohledem na nejlepší řezací výsledky a kompatibilitu s tlustými i tenkými plechy.
Nabízíme výstupy vláknového jádra o průměru 100 μm až 150 μm pro laserové zdroje od 20 kW do 60 kW, přičemž přísně kontrolujeme rozsah M2. Tento přístup umožňuje plynulé přizpůsobení řezacích procesů od nízkého po vysoký výkon a minimalizuje rozdíly mezi modely stejného typu.
Standard M2 od Raycus：
Obrázek 1: Ilustrace testu kvality svazku
Obrázek 2: Naměřená kvalita svazku laserového zdroje Raycus 40 kW
Standard komplexního úhlu divergence:
Zatímco M2 představuje 86,5 % rozložení energie, je vhodný pouze pro popis jednorežimových nebo téměř jednorežimových laserových zdrojů. Pro řešení vlastností multimódových laserových zdrojů společnost Raycus zavedla koncept komplexního úhlu divergence — využívajícího popis 99,84 % k pokrytí celého úhlu divergence energie. Tento standard eliminuje problémy běžně se vyskytující u konvenčních laserových zdrojů, jako je přehřívání kvůli nadměrné ochraně, přímé zahřívání kolimátorů, nadměrné rozptylování v chráněném režimu, vypalování apertury a zahřívání trysky. Vysoce výkonné vláknové laserové zdroje Raycus vedou na trhu a díky tomuto přísnému standardu dosahují nejvyššího domácího objemu dodávek.
Standard úhlu divergence Raycus: 20 kW až 60 kW, celkový úhel divergence (99,84 %, poloviční úhel) ≤ 0,13
Obrázek 3: Ilustrace spálení a odrazu paprsku na otvoru kvůli nadměrnému úhlu divergence
Řešení poškození otvoru a zajištění stabilního řezacího výkonu
Důvodem zavedení komplexního standardu úhlu divergence je, že většina vysoce výkonných řezacích hlav na trhu má optický otvor kolem 0,13. Kolimátory tak omezují světlo laserového zdroje před otvorem, čímž omezují přebytečné nebo parazitní světlo. Pokud je podíl přebytečného světla (parazitního světla) příliš vysoký, znamená to, že celkový úhel divergence laserového zdroje je příliš velký, což může vést k poškození otvoru. Navíc kvůli difrakci na okraji otvoru bude část parazitního světla dopadat na kolimátor, což způsobí vážné tepelné efekty a nestabilní řezání.
Obrázek 4: Ilustrace světelné dráhy se standardem Raycus, minimální parazitní světlo
Nelineární standard
Aby bylo možné vyhovět rostoucí poptávce po efektivním zpracování velkoformátových a silných plechů, výkon laserových zdrojových systémů se zvyšuje. To však vede k nelineárním efektům a zvýšenému stimulovanému Ramanovu rozptylu (SRS) v přenosových optických vláknech kvůli zmenšení průměru jádra vlákna a prodloužení délky.
Nelineární standard Raycus: 20 kW až 60 kW, SRS efekt: ≥ 30 dB @100% výkonu
Obrázek 5: Nelineární spektrum laserového zdroje 30 kW, 100 μm, 30 m
Nezávislost standardů
Každý standard si zachovává svou nezávislost a žádný standard není obětován na úkor jiných. Produkty Raycus s ultra vysokým výkonem od 20 kW do 60 kW, s vláknovým jádrem o průměru 100 μm až 150 μm, nekompromisně dodržují všechny standardy, i při prodloužení délky kabelu nebo zvýšení výkonu. Standardní délka kabelu pro vysoce kvalitní laserové zdroje Raycus je 20 m až 40 m a lze ji přizpůsobit na delší délky.
Dosahování vyšších standardů, založené na letech technických zkušeností
Aby Raycus dosáhl vyšších standardů, spoléhal na roky technických zkušeností a od roku 2021 dosáhl řady průlomů. Patří sem pokroky v technologii řízení kvality svazku, aktivní řízení úhlu divergence (označeno jako "A") a technologie potlačení nelinearit (označeno jako "S").
Obrázek 6: Porovnání před a po kontrole kvality svazku
Obrázek 7: Porovnání před a po aktivní kontrole úhlu divergence
Obrázek 8: Kaskádové nakloněné mřížky pro potlačení SRS
Technologie potlačení nelinearity (interní kód Raycus S, potlačení SRS)
Ramanův potlačovač funguje tak, že filtruje Ramanova semena produkovaná modulem pomocí nakloněných Braggových mřížek, čímž zabraňuje zesílení Ramanových semen v části přenosu výkonu mimo zdroj, a zároveň izoluje část přenosu výkonu a vnější optickou cestu od Ramanovy zpětné vazby do modulu. Nicméně v současnosti existují určité problémy s Ramanovými mřížkami. Pro dosažení hluboké filtrační šířky pásma je potřeba vysoká míra chirpu a velká délka. To vyžaduje výrazně vyšší obtížnost rytí a náklady, zatímco zvýšení filtračního poměru vyžaduje zvýšení hloubky nastavení, což může vést ke zvýšeným ztrátám a dokonce ovlivnit kvalitu svazku.
Proto Raycus, na základě výše uvedených nevýhod, přijal kaskádové nakloněné mřížky. Sériovým propojením dvou nakloněných mřížek lze dosáhnout širšího filtračního efektu a nižších nákladů, čímž se udržuje nízká nelinearita modulu.
Obrázek 9: Kaskádový Ramanův potlačovač s dvojitými mřížkami
Vyšší standard systému, přinášející ohromující výsledky aplikací
Od uvedení laserového zdroje 60 kW v roce 2023 získal Raycus na trhu značnou pozornost díky svým vynikajícím řezacím výhodám. Porovnání rychlostí řezání nerezové oceli různé tloušťky mezi laserovými zdroji 60 kW, 40 kW a 30 kW odhaluje pozoruhodnou výhodu laserového zdroje 60 kW, zejména u nerezových plechů s tloušťkou nad 50 mm. Skutečné záběry laserového zdroje 60 kW řežícího nerezovou ocel o tloušťce 70 mm a 125 mm ukazují brilantnost jeho řezacího výkonu.
Obrázek 10: Porovnání rychlosti řezání pro laserové zdroje 60 kW, 40 kW a 30 kW na nerezové oceli
Vedení cesty a stanovení měřítka: Vysoce kvalitní rozvoj ultra-vysokovýkonných laserových zdrojů
S příchodem roku 2023 Raycus věří, že vývoj průmyslových vláknových laserových zdrojů jde nad rámec pouhého zvyšování výkonu—Raycus již v roce 2021 dosáhl laserového zdroje o výkonu 100 kW. Budoucí vývoj laserových zdrojů nad jeden megawatt by se měl zaměřit na komplexní zlepšení kvality laserového zdroje. Raycus zůstává odhodlán technickým průlomům a inovacím produktů, aktivně vytváří vyšší standard systému kvality, poskytuje vysoce kvalitní produkty vláknových laserových zdrojů globálním zákazníkům a podporuje vysoce kvalitní rozvoj domácích laserových zdrojů.
