Créer une norme supérieure avec des améliorations globales "à double effet"
Dans le domaine des sources laser ultra-haute puissance (versions découpe) au-dessus de 20 kW, Raycus s'engage à répondre aux demandes des clients. Sur la base de nombreuses données d'utilisation client et de multiples échanges techniques et tests avec les principaux fabricants de têtes de découpe, Raycus a établi une norme d'entreprise plus élevée qui dépasse les normes industrielles et internationales. Cette réalisation permet des améliorations globales de l'efficacité et des performances de découpe grâce à un appariement au niveau système.
Cœur de fibre et norme M2 par Raycus
Pour les sources laser ultra-haute puissance, obtenir d'excellents résultats d'application nécessite plus qu'une simple sortie de cœur de fibre. Il faut une correspondance entre le cœur de fibre et la valeur de M2 pour atteindre une performance optimale. Si la qualité globale du système de source laser est ordinaire et que le cœur de fibre est simplement réduit sans réduction proportionnelle de la qualité du faisceau (M2 ou BPP), il devient extrêmement difficile d'obtenir des résultats de découpe satisfaisants. Par exemple, pour une source laser de 20 000 W avec une sortie de 100 μm, en tenant compte des meilleurs résultats de découpe et de la compatibilité avec des plaques épaisses et fines, la valeur optimale de M2 devrait être d'environ 11.
Nous proposons des sorties de cœur de fibre de 100 μm à 150 μm pour des sources laser de 20 kW à 60 kW, en contrôlant strictement la plage de M2. Cette approche permet des ajustements sans interruption dans les processus de découpe de faible à haute puissance, minimisant les variations entre les modèles du même type.
Norme M2 par Raycus：
Figure 1 : Illustration du test de qualité de faisceau
Figure 2 : Qualité de faisceau mesurée de la source laser Raycus 40 kW
Norme d'angle de divergence global :
Alors que M2 représente 86,5 % de la distribution d'énergie, il convient uniquement pour décrire des sources laser monomodes ou quasi monomodes. Pour traiter les propriétés des sources laser multimodes, Raycus a innové avec le concept d'angle de divergence global—utilisant la description à 99,84 % pour couvrir l'angle de divergence énergétique complet. Cette norme élimine les problèmes courants des sources laser conventionnelles, tels que la surchauffe due à une protection excessive, le chauffage direct des collimateurs, la diffusion excessive en mode protégé, la brûlure de l'ouverture et le chauffage de la buse. Les sources laser à fibre haute puissance de Raycus dominent le marché et atteignent le plus grand volume d'expéditions nationales grâce à cette norme rigoureuse.
Norme d'angle de divergence par Raycus : 20 kW à 60 kW, angle de divergence total (99,84 %, demi-angle) ≤ 0,13
Figure 3 : Illustration de la brûlure et du retour de l'ouverture du faisceau dus à un angle de divergence excessif
Résoudre les dommages à l'ouverture et assurer une performance de découpe stable
La raison d'établir la norme complète de l'angle de divergence est que la plupart des têtes de découpe haute puissance sur le marché ont une ouverture optique d'environ 0,13. Ainsi, les collimateurs limitent la lumière de la source laser avant l'ouverture, restreignant la lumière excédentaire ou parasite. Si la proportion de lumière excédentaire (lumière parasite) est trop élevée, cela signifie que l'angle de divergence total de la source laser est trop grand, ce qui peut entraîner des dommages à l'ouverture. De plus, en raison de la diffraction au bord de l'ouverture, une partie de la lumière parasite va irradier le collimateur, provoquant des effets thermiques sévères et une découpe instable.
Figure 4 : Illustration du trajet lumineux avec la norme Raycus, lumière parasite minimale
Norme non linéaire
Pour répondre à la demande croissante de traitement efficace des plaques grand format et épaisses, la puissance des systèmes de source laser a augmenté. Cependant, cela a entraîné des effets non linéaires et une augmentation de la diffusion Raman stimulée (SRS) dans les fibres optiques de transmission en raison de la réduction de la taille du cœur de la fibre et de l'augmentation de la longueur.
Norme non linéaire par Raycus : 20 kW à 60 kW, Effet SRS : ≥ 30 dB @100% de puissance
Figure 5 : Spectre non linéaire de la source laser 30 kW, 100 μm, 30 m
Indépendance des normes
Chaque norme conserve son indépendance, et aucun compromis n'est fait sur une norme au détriment des autres. Les produits Raycus avec une puissance ultra-élevée de 20 kW à 60 kW, dotés d'un cœur de fibre de 100 μm à 150 μm, ne compromettent aucune norme, même avec une longueur de câble ou une puissance accrue. La configuration standard du câble pour les sources laser Raycus de haute qualité est de 20 m à 40 m et peut être personnalisée pour des longueurs plus importantes.
Atteindre des normes plus élevées, fondé sur des années d'accumulation technique
Pour atteindre des normes plus élevées, Raycus s'est appuyé sur des années d'accumulation technique et a réalisé une série de percées depuis 2021. Celles-ci incluent des avancées dans la technologie de contrôle de la qualité du faisceau, la technologie de contrôle actif de l'angle de divergence (désignée par "A") et la technologie de suppression non linéaire (désignée par "S").
Figure 6 : Comparaison avant et après le contrôle de la qualité du faisceau
Figure 7 : Comparaison avant et après le contrôle actif de l’angle de divergence
Figure 8 : Réseaux inclinés en cascade pour la suppression du SRS
Technologie de suppression non linéaire (Code interne Raycus S, suppression du SRS)
Le suppresseur Raman fonctionne en filtrant les graines Raman produites par le module via des réseaux de Bragg inclinés, empêchant l’amplification des graines Raman dans la partie de transmission de puissance non-source, tout en isolant la partie de transmission de puissance et le chemin optique externe du retour Raman vers le module. Cependant, il existe actuellement certains problèmes avec les réseaux Raman. Pour obtenir une bande passante de filtre profonde, un taux de chirp élevé et une grande longueur sont nécessaires. Cela nécessite une difficulté de gravure et des coûts nettement plus élevés, tandis qu’augmenter le rapport de filtre nécessite d’augmenter la profondeur de réglage, ce qui peut entraîner une perte accrue et même affecter la qualité du faisceau.
Par conséquent, Raycus, basé sur les inconvénients ci-dessus, a adopté un réseau incliné en cascade. En connectant en série deux réseaux inclinés, un effet de filtrage plus large et un coût inférieur peuvent être obtenus, maintenant ainsi une faible non-linéarité du module.
Figure 9 : Suppresseur Raman en cascade avec doubles réseaux
Un système de norme supérieure, offrant des résultats d’application impressionnants
Depuis l’introduction de la source laser de 60 kW en 2023, Raycus a suscité une attention significative sur le marché grâce à ses avantages exceptionnels en découpe. Une comparaison des vitesses de découpe pour l’acier inoxydable de différentes épaisseurs entre les sources laser de 60 kW, 40 kW et 30 kW révèle l’avantage remarquable de la source laser de 60 kW, en particulier pour les plaques d’acier inoxydable d’une épaisseur supérieure à 50 mm. Des images réelles de la source laser de 60 kW découpant de l’acier inoxydable de 70 mm et 125 mm d’épaisseur démontrent l’excellence de ses performances de découpe.
Figure 10 : Comparaison de la vitesse de découpe pour les sources laser de 60 kW, 40 kW et 30 kW sur acier inoxydable
Ouvrir la voie et établir la référence : développement de haute qualité des sources laser ultra-haute puissance
Alors que nous entrons en 2023, Raycus estime que le développement des sources laser à fibre industrielles va au-delà de la simple augmentation de la puissance—Raycus a déjà atteint la source laser de 100 kW en 2021. Le développement futur des sources laser au-delà d’un mégawatt devrait se concentrer sur une amélioration globale de la qualité de la source laser. Raycus reste engagé dans les percées techniques et l’innovation produit, créant activement un système de qualité supérieur, fournissant des produits de source laser à fibre de haute qualité aux clients mondiaux, et promouvant le développement de haute qualité des sources laser produites localement.
