Laserpointerjp レーザー技術を産業に適用することは経済的で環境に優しいです

青色の高出力ダイオードレーザーポインターレーザーに特化したプロジェクト

ブルーハイパワーダイオードレーザーは、レーザー材料処理技術を最適化できます。ドイツ政府が資金提供したEffiLasプロジェクトの一環として、Laserlineは、レーザーロッドをベースにした高出力ブルーダイオードレーザー光源の最初のバッチを開発しています。レーザーロッドメーカーのオスラムと協力して、確立された近赤外波長のパワースケーリング技術が初めて青色波長に適用されました。この記事では、最大700 Wの出力を備えた高出力ブルーダイオードレーザーの出力、技術、および最初のアプリケーションについて説明します。過去数十年で、連続波（CW）を動力源とするレーザーアプリケーションは、溶接、クラッディング、表面処理、硬化、ろう付け、切断などをカバーする、現代の製造作業における一般的なツールになりました。新しいブルーレーザーポインターレーザー光源の継続的な研究により、科学技術から汎用生産ツールへの移行が促進され、これらのレーザーは継続的に新しいアプリケーションを促進しています。高出力連続波レーザー技術の最初の開発は、1000年前に登場しました。つまり、10.6 µm二酸化炭素（CO 2）レーザーと1064 nmダイオード励起Nd：YAGレーザーが確立されました。ただし、CO 2レーザーは光ファイバを透過できず、Nd：YAGシステムの輝度およびパワースケーリング機能は制限されます。数千年後、ファイバーレーザーは、ファイバーを透過できる高輝度レーザーのソリューションとして登場し始め、今日では、多くのアプリケーションでCO2レーザーに取って代わりました。高反射材料の課題。これらの連続波レーザーは、主に約1 µmの範囲で機能します。たとえば、この波長は、吸収率が50％を超える鋼の処理には適していますが、1 µmでの吸収率が5％未満の銅などの材料には非常に困難です。これらの反射率の高い材料を処理するには、高い紫色レーザーポインターレーザー強度を使用して材料に蒸気チャネルを作成し、それによって吸収率を高めます。ただし、この方法では、銅の処理が深部浸透プロセスの範囲に制限され、スパッタリングや制御されたエネルギー堆積の固有のリスクがあります。 500 nm未満の波長は、吸収が50％を超えると大幅に増加するため、銅処理に適しています。市場には、この波長範囲で使用できる周波数倍増に基づくソリッドステートレーザー光源がいくつかあり、その結果、515および532 nm（緑色のスペクトル）の波長になります。ただし、これらのレーザー光源は、結晶がポンプレーザー波長の一部のみをターゲット波長に変換するプロセスに依存しています。変換プロセスにより、高い電力損失、複雑な冷却要件、および複雑な光学設定が発生します。温室効果ガスを削減するという社会的課題と密接に関連しているため、この技術的課題の解決策が緊急に必要とされています。内燃エンジンを電気モーターに置き換えることで、eMobilityやその他の再生可能エネルギーシステム（風力タービンなど）向けの信頼性の高い銅処理ソリューションに対する大きな需要が生まれました。処理効率の向上を目指しています。この課題に対処するために、Laserline、Osram、およびその他のパートナーは、波長450 nmの最初の高出力ダイオードレーザーの開発を目標として、2016年にBlauLasプロジェクトを立ち上げました。強力な高出力レーザーポインターには、害虫や鳥、その他の動物を撃退するため、特にカラス撃退するためにレーザーポインターを使用できるなど、多くの用途があります。 1他のレーザー光源の概念とは異なり、窒化ガリウム材料に基づくダイオードレーザーは、周波数をさらに2倍にすることなく450 nmを直接放射できるため、エネルギー効率が高くなります。 450 nmの波長の場合、銅材料の処理効率は、約1 µmの波長と比較して20倍向上すると予想されます。老舗のスケーリング技術に基づいて、LaserlineはOsramによって製造されたレーザーロッドを使用して、ラジエーターに青いレーザーロッドを取り付け、電気的に接続し、冷却します。 5 W未満の出力電力を持つ単一のエミッターに依存する他の青色レーザーの概念と比較して、単一のダイオードロッドはすでに最大50Wの電力レベルを生成できます。特殊な光学部品を使用して、複数の取り付けられたダイオードバーを1つのダイオードに組み合わせることができます。スタッキングは、1つのレーザー光源に2つのスタックを組み合わせることもできます。この方法の成功は、ビーム品質が約60 mm * mradの700W高出力ダイオードレーザーを示すことによって実証されています。 2 600 µmの光ファイバと、青色の波長に調整可能な反射防止コーティングを備えた従来の集束光学系を使用して、レーザービームをワークピースに送信します。進行中の実際のプロジェクトは、1000 Wを超える連続波出力を備えた青色の高出力ダイオードレーザーを開発するという目標を設定し、それによって銅処理に加えて新しいアプリケーションを開きます。

グリーンレーザーポインターレーザー材料加工は新しいサーボ制御技術を促進します

レーザー材料処理アプリケーションがますます困難になるにつれて、デジタルサーバーは、アナログの前任者よりも高い精度、柔軟性、およびフィネスでレーザービームを操作する必要があります。過去20年間で、医療、イメージング、マーキング、および製造アプリケーションでのレーザー処理の使用が飛躍的に増加しました。この成長は、これらのアプリケーションを可能にするビーム制御技術の進歩によるものであり、各アプリケーションの固有の要件により、レーザービームを操作するサーボメカニカル（サーボ）ドライブの新しい制御技術の開発が促されています。長年にわたり、アナログサーボドライブはパフォーマンスのベンチマークであり、その柔軟なチューニング構成は、魅力的な価格とフォームファクタで目標のパフォーマンスを提供します。ただし、特定のパフォーマンス要件を持つアプリケーションはますます増えており、デジタルテクノロジーはこれらの要件を最もよく満たすことができます。デジタルサーボの利点。サーボ性能の要件は、マーキングとコーディング、マイクロマシニング、変換、添加剤製造などの主要なアプリケーションによって決定されます。マーキングとエンコーディングは、品質を低下させたり、同様のCPSでより高いコンベヤー速度をサポートしたりすることなく、より多くの文字/秒（CPS）でより高いスループットを達成しようとしています。マイクロマシニングは、材料の選択量を増やしながら正確な機能を促進すると同時に、大量の需要を満たすために出力を増やします。より高速なネットワーク速度で高品質のキスカットを取得するには、コンバージョンを綿密に追跡する必要があります。高品質の部品を提供するために処理された媒体で一定の出力密度を維持できるため、厳密な追跡はレッドレーザーポインターレーザー添加剤の製造に不可欠です。これらのアプリケーションのそれぞれについて、デジタル制御のサーボドライブは、主に状態空間モデルとアナログサーボに対するその主な利点により、新しいレベルのパフォーマンスに到達することを可能にしました。状態空間モデルとオブザーバーの概要。状態空間モデルは、ガルバノメーター（ガルバノメーターとも呼ばれます）とミラーモデルからの入力を使用して、制御ループを実行します。ガルバノメーターは一種の電気機械装置であり、ガルバノメーターの電気的および機械的パラメーターに関連する微分方程式で表すことができます。たとえば、ガルバノメーターの誘導電流はコイルの抵抗、インダクタンス、逆起電力（EMF）定数から導き出され、ガルバノメーターのローター加速度はトルク定数、慣性、摩擦から導き出されます。状態空間理論では、電流とローターの加速度は、ガルバノメーターシステムモデルの状態の例です。小型レーザー彫刻機を使用して、自宅で必要なあらゆる種類のパターンをDIYできます。ガルバノメーターシステムの完全に定義された状態空間モデルは、10を超える状態を持つことができます。これらの状態を合わせて、ガルバノメーターパラメータの相互依存性と、システム入力、現在の状態、将来の状態、および出力の間の関係をシミュレートします。状態空間モデルには、実際のシステム応答との整合性を維持するために、リアルタイムのシステムフィードバックが組み込まれています。オブザーバーを使用して、このフィードバックを状態空間モデルに取り込みます（図1）。実際の駆動電圧が実際のガルバノメーターに印加されるたびに、シミュレートされた電圧がガルバノメーターモデルに印加されて、現在の状態が生成されます。オブザーバーは、測定されたシステムフィードバックを計算されたフィードバックと組み合わせ、補正フィードバックをコントローラーに出力します。プロセス監視。レーザービームと表面の間の相互作用は、表面改質を引き起こすだけでなく、処理中に特徴的なプロセス光を引き起こします。汚染物質の蒸発と表面近くの金属酸化物層の蒸発の間にプラズマが生成され、放射強度に応じてプラズマが明るい光を発して簡単に検出できるため、効果的なプロセス制御が実現します。プラズマ強度測定は、レーザープロセスでのみ使用できる特殊な方法であり、多数の外乱変数を組み合わせて集合信号にします。 Clean-Lasersysteme（Herzogenrath、Germany）は、レーザー処理中に輝度曲線を記録し、測定された曲線を参照曲線または固定限界値と比較できるプラズマセンサーを開発しました。プロセス能力の尺度を決定します。グラフベースの柔軟な構成可能なソフトウェアは、自動測定および参照機能を通じてシステム設定をサポートします。したがって、製造プロセス中に最小の強度変動を検出でき、品質特性を制限でき、さまざまな基準に従って100％オンライン制御を定義して使用できます。コンポーネント自体に触れたり、測定プロセスから削除したりする必要はありません。同社のすべてのレーザーシステムの最終的な目標は、コストを最小限に抑え、環境への負担を軽減することです。