"이중 효과" 종합 업그레이드로 더 높은 표준 창출
20 kW 이상의 초고출력 레이저 소스(절단 버전) 분야에서 Raycus는 고객 요구를 충족하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 광범위한 고객 사용 데이터와 주요 절단 헤드 제조업체와의 다수 기술 교류 및 테스트를 바탕으로 Raycus는 업계 및 국제 기준을 능가하는 더 높은 기업 표준을 확립했습니다. 이 성과는 시스템 수준의 매칭을 통해 절단 효율과 성능을 종합적으로 향상시킬 수 있게 합니다.
파이버 코어 및 M2 표준 by Raycus
초고출력 레이저 소스의 경우, 우수한 적용 결과를 달성하려면 단순한 파이버 코어 출력 이상의 것이 필요합니다. 최적의 적용 성능을 달성하려면 파이버 코어와 M2 값의 일치가 필수적입니다. 레이저 소스 시스템의 전반적인 품질이 보통이고 빔 품질(M2 또는 BPP)이 비례적으로 감소하지 않은 상태에서 단순히 파이버 코어만 줄이면 만족스러운 절단 결과를 얻기 매우 어렵습니다. 예를 들어, 20,000 W 레이저 소스에서 100 μm 출력을 고려할 때, 최상의 절단 결과와 두꺼운 판과 얇은 판과의 호환성을 위해 최적의 M2 값은 약 11이어야 합니다.
20 kW에서 60 kW 레이저 소스에 대해 100 μm에서 150 μm의 파이버 코어 출력을 제공하며, M2 범위를 엄격히 제어합니다. 이 접근법은 저출력에서 고출력까지 절단 공정의 원활한 조정을 가능하게 하여 동일 유형 모델 간 변동을 최소화합니다.
Raycus의 M2 표준：
그림 1: 빔 품질 테스트 설명
그림 2: Raycus 40 kW 레이저 소스의 측정된 빔 품질
종합 발산 각도 표준:
M2가 에너지 분포의 86.5%를 나타내지만, 단일 모드 또는 근접 단일 모드 레이저 소스를 설명하는 데만 적합합니다. 다중 모드 레이저 소스의 특성을 해결하기 위해 Raycus는 99.84% 설명을 활용하여 전체 에너지 발산 각도를 포괄하는 종합 발산 각도 개념을 개척했습니다. 이 표준은 과도한 보호로 인한 과열, 콜리메이터의 직접 가열, 보호 모드에서의 과도한 산란, 조리개 연소 및 노즐 가열과 같은 기존 레이저 소스에서 흔히 발생하는 문제를 제거합니다. Raycus의 고출력 파이버 레이저 소스는 이 엄격한 표준 덕분에 시장을 선도하며 국내 최고 출하량을 달성하고 있습니다.
Raycus의 발산 각도 기준: 20 kW에서 60 kW, 전체 발산 각도(99.84%, 반각) ≤ 0.13
그림 3: 과도한 발산 각도로 인한 빔 개구 연소 및 반사 예시
개구 손상 해결 및 안정적인 절단 성능 보장
포괄적인 발산 각도 기준을 설정한 이유는 시장의 대부분 고출력 절단 헤드가 약 0.13의 광학 개구를 가지기 때문입니다. 따라서 콜리메이터는 개구 전 레이저 소스 빛을 제한하여 초과 또는 산란광을 제한합니다. 초과 빛(산란광)의 비율이 너무 높으면 레이저 소스의 전체 발산 각도가 너무 커서 개구 손상을 초래할 수 있습니다. 또한 개구 가장자리의 회절로 인해 일부 산란광이 콜리메이터를 조사하여 심각한 열 효과와 불안정한 절단을 유발합니다.
그림 4: Raycus 기준에 따른 빛 경로의 예시, 최소한의 산란광
비선형 기준
대형 및 두꺼운 판재의 효율적인 가공 수요 증가에 대응하기 위해 레이저 소스 시스템의 출력이 증가하고 있습니다. 그러나 이는 섬유 코어 크기 감소와 길이 증가로 인해 전송 광섬유에서 비선형 효과와 자극 라만 산란(SRS)이 증가하는 결과를 초래했습니다.
Raycus의 비선형 기준: 20 kW에서 60 kW, SRS 효과: ≥ 30 dB @100% 출력
그림 5: 30 kW 레이저 소스, 100 μm, 30 m의 비선형 스펙트럼
기준의 독립성
각 기준은 독립성을 유지하며, 한 기준을 희생하여 다른 기준을 타협하지 않습니다. 20 kW에서 60 kW의 초고출력과 100 μm에서 150 μm 섬유 코어를 특징으로 하는 Raycus 제품은 케이블 길이나 출력이 증가해도 어떤 기준도 타협하지 않습니다. 고품질 Raycus 레이저 소스의 표준 케이블 구성은 20 m에서 40 m이며, 더 긴 길이로 맞춤 제작할 수 있습니다.
수년간의 기술 축적을 바탕으로 한 더 높은 기준 달성
더 높은 기준을 달성하기 위해 Raycus는 수년간의 기술 축적에 의존하여 2021년 이후 일련의 돌파구를 이루었습니다. 여기에는 빔 품질 제어 기술, 발산 각도 능동 제어 기술(“A”로 지정), 비선형 억제 기술(“S”로 지정)에서의 발전이 포함됩니다.
그림 6: 빔 품질 제어 전후 비교
그림 7: 발산각 능동 제어 전후 비교
그림 8: SRS 억제를 위한 계단식 경사 격자
비선형 억제 기술 (Raycus 내부 코드 S, SRS 억제)
라만 억제기는 경사 브래그 격자를 통해 모듈에서 생성된 라만 시드를 필터링하여 비소스 전력 전송 부분에서 라만 시드의 증폭을 방지하고, 전력 전송 부분과 외부 광 경로를 라만 피드백으로부터 모듈과 격리합니다. 그러나 현재 라만 격자에는 몇 가지 문제가 있습니다. 깊은 필터 대역폭을 달성하려면 큰 치프율과 긴 길이가 필요합니다. 이는 조각 난이도와 비용을 크게 증가시키며, 필터 비율을 높이려면 조정 깊이를 늘려야 하는데, 이는 손실 증가와 빔 품질 저하로 이어질 수 있습니다.
따라서 Raycus는 위의 단점을 바탕으로 계단식 경사 격자를 채택했습니다. 두 개의 경사 격자를 직렬로 연결함으로써 더 넓은 필터링 효과와 낮은 비용을 달성하여 모듈의 낮은 비선형성을 유지할 수 있습니다.
그림 9: 이중 격자를 갖춘 계단식 라만 억제기
더 높은 기준의 시스템, 놀라운 응용 결과 제공
2023년 60 kW 레이저 소스 도입 이후, Raycus는 탁월한 절단 이점으로 시장에서 큰 주목을 받았습니다. 60 kW, 40 kW, 30 kW 레이저 소스 간 스테인리스강 두께별 절단 속도 비교는 특히 50 mm 이상의 스테인리스강 판재에서 60 kW 레이저 소스의 뛰어난 우위를 보여줍니다. 60 kW 레이저 소스가 70 mm 및 125 mm 두께의 스테인리스강을 절단하는 실제 영상은 그 절단 성능의 탁월함을 보여줍니다.
그림 10: 스테인리스강에서 60 kW, 40 kW, 30 kW 레이저 소스의 절단 속도 비교
선도하고 기준을 설정하다: 초고출력 레이저 소스의 고품질 개발
2023년을 맞이하며, Raycus는 산업용 광섬유 레이저 소스의 개발이 단순히 출력 증가를 넘어서야 한다고 믿습니다—Raycus는 이미 2021년에 100 kW 레이저 소스를 달성했습니다. 1메가와트 이상의 레이저 소스의 미래 개발은 레이저 소스 품질의 종합적인 향상에 초점을 맞춰야 합니다. Raycus는 기술적 돌파구와 제품 혁신에 전념하며, 더 높은 품질 시스템 기준을 적극적으로 구축하고, 전 세계 고객에게 고품질 광섬유 레이저 소스 제품을 제공하며, 국내 생산 레이저 소스의 고품질 발전을 촉진하고 있습니다.
