ULS Laser Sources
ULS Laser Sources

ULS Laser Sources

Il existe trois principaux types de laser de CO 2 trouvés aujourd'hui sur le marché Universal Laser Systems sert. Ce sont des noyaux métalliques, des noyaux en céramique et des tubes en verre. Dans chaque catégorie laser, il existe plusieurs technologies différentes pour contrôler et alimenter les sources laser.

Evolution des lasers

Les lasers à noyau de céramique ont été développés dans les années 1970 pour des applications commerciales en tant que lasers à gaz ionisant refroidis à l'eau. Les lasers au coeur de verre utilisent des techniques archaïques de construction de verre pour produire des sources laser peu coûteuses. En revanche, la technologie laser métallique a son origine dans les développements militaires dans le cadre des contrats du ministère de la Défense pour les applications les plus exigeantes et les plus critiques. À la fin des années 1980, les programmes militaires étaient complets. Cependant, le développement laser à base de métal a continué afin de rendre les lasers hautement fiables et utilisables à prix abordable pour des applications commerciales et industrielles.

ULS Laser Innovation

En utilisant des technologies décennies d'expertise en matière de traitement des matériaux, de nombreuses technologies brevetées et des millions d'heures de service sur le terrain à travers le monde, ULS a conçu une solution hautement optimisée pour la découpe laser, la gravure et le marquage: un noyau métallique intégré à l'air, CO 2 Source laser, avec un résonateur de dalle à espace libre et une source d'alimentation RF intégrée. La combinaison de technologies impliquées dans cette conception rend non seulement les sources laser ULS compactes, mais aussi permet l'opération à impulsions et à ondes continues (CW). En outre, la combinaison de la construction de qualité militaire et la capacité de retraiter complètement le laser rend ces sources laser indéfiniment maintenables.

Ligne complète de Lasers ULS

ULS sources laser de 10 watts à 500 watts

ULS fabrique des lasers allant de 10 watts à 500 watts de puissance de sortie à 10,6 μm et 9,3 μm de longueur d'onde. Toutes les sources laser ULS ont intégré le refroidissement de l'air dans toute la gamme de puissance. Les sources laser fournissent plusieurs avantages de traitement au client:


Excellente qualité de découpage laser, de gravure et de marquage

Les sources laser ULS CO 2 fournissent la meilleure et la meilleure qualité de traitement de toute source laser refroidie par air sur le marché. Cela peut être mesuré en regardant trois aspects différents d'une source laser: distribution de puissance du faisceau, variations de faisceau sur le champ de traitement et la cohérence du pouvoir au fil du temps.


Distribution de puissance de faisceau


Les ULS Lasers ont une distribution de puissance très gaussienne avec un M 2 de 1.1. Ce type de faisceau est hautement souhaitable pour le traitement des matériaux laser, car il permet aux optiques de focalisation de concentrer la quantité maximale d'énergie sur le matériau avec la plus petite taille focale possible. La taille de la petite tache signifie des largeurs plus courtes dans les coupures, ainsi qu'une résolution plus élevée du marquage, de l'imagerie et de la gravure.

Faisceau gaussien
La répartition transversale de la puissance d'un faisceau Gaussien propre. Un faisceau gaussien produira des résultats cohérents indépendamment de la direction du déplacement et maximisera la densité de puissance du faisceau au foyer.

Variations de faisceau sur la zone de traitement


Dans le système typique de positionnement du faisceau de rayons XY utilisé par ULS et de nombreux autres fabricants, la distance entre la source laser et l'emplacement de traitement change lorsque le chariot de livraison du faisceau traverse la zone de traitement. Pour maintenir la cohérence du traitement, la taille des points focaux doit rester raisonnablement cohérente dans l'ensemble de la zone de traitement. Contrairement à d'autres fabricants, les sources laser ULS utilisent un résonateur à espace libre qui se traduit par une plus grande cohérence des points focaux sur l'ensemble de la zone de traitement laser. Cela signifie que le traitement du matériel laser avec des sources laser ULS aura des caractéristiques visuelles et dimensionnelles plus cohérentes quel que soit l'endroit où le traitement se déroule sur le terrain.


Consistance du pouvoir au fil du temps


Les sources laser génèrent une charge thermique importante pendant le fonctionnement, entraînant de légères modifications mécaniques du résonateur optique et une augmentation de la température du support actif. Cela peut entraîner des modifications de la qualité du faisceau et de la puissance de sortie du laser. La gestion thermique du laser est la clé pour obtenir des résultats cohérents sur une large plage de fonctionnement thermique. Dans le passé, le refroidissement par eau était utilisé pour gérer la chaleur dans les lasers au CO 2 de plus de 25 watts. ULS a été le pionnier de l'utilisation du refroidissement par air dans les lasers au CO 2 en développant de nombreux progrès techniques qui ont permis à l'entreprise de fournir des lasers refroidis par air sur le marché jusqu'à 500 watts. ULS a également été l'un des premiers à reconnaître les avantages des lasers refroidis par air dans le traitement des matériaux laser. Le refroidissement par air élimine le besoin de refroidisseurs d'eau coûteux et difficiles à entretenir et réduit la complexité et l'empreinte d'un système de traitement des matériaux laser. ULS a été le premier fabricant à fournir une gamme complète de systèmes laser de coupe, de gravure et de marquage avec des sources laser refroidies par air.


ULS a intégré les trois principaux blocs fonctionnels d'une source laser: la résonance optique, l'alimentation et la solution de gestion thermique, dans un seul ensemble compact. En outre, la conception de résonateur breveté ULS utilise une configuration de réplication de mode hautement efficace qui utilise efficacement les médias actifs. Ce haut niveau d'intégration, d'efficacité et de toute construction métallique permet de refroidir les composants par un ou deux ventilateurs à grande vitesse à grande efficacité qui gèrent les fluctuations de température indépendamment de l'utilisation du laser et des conditions ambiantes. Avec d'autres technologies laser telles que les sources laser à base de céramique, le refroidissement devient beaucoup plus difficile car la conductivité thermique de la céramique est sensiblement inférieure à celle des métaux. Cela signifie que les sources laser ULS produiront une coupe laser consistante, une gravure,

Débit de traitement élevé

Le rôle joué par les sources laser au débit de traitement est principalement fonction de la puissance disponible, de la réponse au laser et de la gestion correcte de l'énergie laser appliquée au matériau en cours de traitement.


La puissance de crête disponible est une considération importante pour le débit de traitement des matériaux laser. Une plus grande puissance laser n'est pas toujours meilleure. Les résultats du traitement du matériel laser sont affectés par une combinaison complexe de nombreuses variables, y compris la puissance de crête disponible, la longueur d'onde, le débit d'alimentation, la densité de puissance, etc. Bien qu'un laser à puissance plus élevée puisse être modulé pour fournir la même puissance moyenne qu'une source laser évaluée plus bas , L'interaction laser-matériau ne sera pas toujours la même. Par exemple, les sources laser 10 et 50 watts peuvent toutes deux délivrer 10 watts de puissance moyenne. Cependant, un laser de 50 watts doit être allumé pendant 20% du temps et pour les 80% restants pour l'accomplir. Au cours des 20% sur le temps, le laser de 50 watts émet jusqu'à 50 watts de puissance laser maximale, pas 10 watts, comme on le voit dans l'illustration ci-dessous. L'énergie globale livrée au matériau est la même dans les deux cas, mais dans un cas, l'énergie est livrée en continu à un niveau de puissance plus faible, et dans l'autre cas, l'énergie est livrée en rafales courtes à des niveaux de puissance beaucoup plus élevés. Chaque méthode de délivrance d'énergie peut produire un résultat différent sur le matériau et le choix de la source laser pour une application donnée dépend du résultat souhaité. En général, il est préférable d'avoir les deux types de sources laser afin d'optimiser les interactions des matériaux laser dans une large gamme de matériaux. Chaque méthode de délivrance d'énergie peut produire un résultat différent sur le matériau et le choix de la source laser pour une application donnée dépend du résultat souhaité. En général, il est préférable d'avoir les deux types de sources laser afin d'optimiser les interactions des matériaux laser dans une large gamme de matériaux. Chaque méthode de délivrance d'énergie peut produire un résultat différent sur le matériau et le choix de la source laser pour une application donnée dépend du résultat souhaité. En général, il est préférable d'avoir les deux types de sources laser afin d'optimiser les interactions des matériaux laser dans une large gamme de matériaux.

Pulsations de la même puissance moyenne
Une illustration montrant des impulsions de même puissance moyenne produites par des sources laser de 10 watts et 50 watts. Chaque rectangle représente la même quantité d'énergie d'impulsion 'E' et se produit sur la même quantité de temps. Bien que la puissance moyenne soit la même, la puissance de crête est différente pour chaque laser qui changera la manière dont l'énergie laser affecte le matériau en cours de traitement.

En outre, toutes les sources laser CO 2 nécessitent une petite quantité de temps pour que leur sortie optique atteigne sa puissance nominale et ne corresponde à aucune puissance de sortie. Le temps nécessaire pour que le laser subisse ces transitions s'appelle le temps de réponse et constitue le facteur le plus important dans le traitement du débit pour les applications d'imagerie raster. Les lasers à noyau métallique ULS CO 2 présentent d'excellents délais de réponse par rapport à la technologie laser à tube à verre plus ancienne. Un laser à tube de verre typique aura un temps de réponse qui est sensiblement plus long que l'équivalent du noyau métallique. Ceci est dû en partie à la construction du laser et en partie à l'électronique de commande. Cela réduit considérablement le débit d'image sur les systèmes laser à tubes en verre.


Lors de l'optimisation du débit pour les résultats du traitement du matériel laser, le temps de réponse au laser est important, mais ce n'est pas la seule considération. Plusieurs fabricants de systèmes laser au cours des dernières années ont favorisé les vitesses de déplacement de la mise au point pour le marquage raster dépassant 100 pouces / s (2,5 m / s). Les vitesses élevées du chariot de focalisation tentent d'augmenter le débit grâce à la force brute, mais des vitesses plus élevées peuvent avoir un effet négatif sur le débit, en particulier dans les applications d'imagerie. Le chevauchement entre les passages de trame est un critère important lors de l'imagerie raster. La quantité de chevauchement affecte la qualité du bord des images raster ainsi que la planéité d'une zone gravée. Des vitesses de traitement plus élevées réduisent la densité d'énergie appliquée au matériau et réduisent ainsi la largeur du matériau éliminé, réduisant ainsi le chevauchement entre les passes.


Dans l'ensemble, le temps de réponse au laser et le chevauchement réduit à des vitesses plus élevées indiquent un besoin de prudence lors de la conception d'une machine efficace de découpe laser, de gravure et de marquage. Une gestion adéquate de l'énergie laser est la clé pour optimiser le débit pour le traitement des matériaux laser. Un système laser avec une flexibilité pour gérer l'énergie laser de nombreuses façons offre aux utilisateurs une capacité considérablement accrue pour optimiser le débit des matériaux et des applications les plus variés. Les sources laser ULS sont conçues pour permettre de nombreuses technologies ULS qui permettent à l'utilisateur de gérer la livraison d'énergie laser de façon unique et efficace.

Permet de multiples fonctions universelles

Les sources laser ULS font partie intégrante de l'écosystème des produits et de la technologie et fonctionnent en conjonction avec plusieurs autres fonctionnalités universelles uniques pour offrir une solution de traitement optimale pour chaque client.


Rapid Reconfiguration 


Tous les lasers sont alignés en précision à l'usine selon une norme de référence commune, ce qui permet aux lasers CO 2 produits par ULS d'être compatibles avec pratiquement tous les systèmes de découpe au laser, de gravure et de marquage ULS. Les sources laser peuvent être ajoutées et supprimées du système en quelques secondes sans outil ni formation, avec une technologie ULS brevetée appelée Rapid Reconfiguration  , une autre fonctionnalité qui améliore considérablement la flexibilité et le débit de traitement. De nombreuses applications de découpe au laser, de gravure et de marquage sont sensibles à la densité d'énergie laser et à la longueur d'onde. La reconfiguration rapide permet de reconfigurer l'énergie totale du laser et la longueur d'onde, ce qui confère à l'utilisateur une flexibilité extrême pour optimiser une configuration du système laser pour une grande variété pour les besoins de traitement du matériel.


Double configuration laser


Les lasers ULS à noyau métallique au CO 2 , contrairement aux lasers en céramique ou au tube de verre, sont linéairement polarisés, ce qui permet aux systèmes de traitement laser ULS d'utiliser plus d'un laser à la fois sur le même système. Les lasers multiples ont plusieurs avantages pour l'utilisateur: ils peuvent augmenter la puissance globale du système, ce qui augmente le débit de traitement au besoin, et ils peuvent rendre les systèmes plus souples et capables de traiter une plus grande variété de matériaux en utilisant un ou les deux lasers en fonction de la puissance maximale Et les exigences de puissance moyenne du processus en cours. La technologie Dual Laser Configuration permet également l'utilisation de multiples sources de longueur d'onde pour augmenter encore la flexibilité du traitement. Certains matériaux présentent des interactions asymétriques avec une lumière polarisée, ce qui peut être indésirable dans certains cas. En combinant deux faisceaux linéairement polarisés à 90 degrés l'un de l'autre, toute asymétrie de traitement due à la polarisation peut être éliminée, ce qui entraîne une coupe, une gravure et un marquage laser cohérents, quel que soit le sens de déplacement. La technologie Dual Laser Configuration est offerte uniquement par ULS.


Technologie SuperSpeed 


La polarisation linéaire permet également l'utilisation de la technologie SuperSpeed  , une autre caractéristique Unique Universal qui peut plus que doubler le débit de traitement pendant le marquage et la gravure.


L'intégration du système et la base de données sur les matériaux intelligents


Les systèmes laser ULS et les sources laser sont en communication constante pour assurer un bon fonctionnement, traitement et sécurité du système. Le système laser lit la puissance nominale et la longueur d'onde de chaque laser installé, permettant à la base de données des matériaux de calculer les paramètres optimaux pour le traitement automatique. Les lasers sont également intégrés dans les entretoils de sécurité du système. Si une porte ou un panneau d'accès est ouvert, les lasers arrêteront instantanément l'opération, en gardant l'utilisateur et le système en sécurité. Les lasers maintiennent également une série d'informations de diagnostic qui peuvent s'avérer utiles si une source laser est compromise ou nécessite un service.

Sécurité opérationnelle

Les sources laser en céramique et en verre contiennent des éléments structurels fragiles qui peuvent facilement être endommagés s'ils subissent un quelconque impact. En contraste net, les lasers à noyau métallique de ULS sont fabriqués à partir d'aluminium de qualité robotique à l'aéronef, ce qui en fait des appareils extrêmement robustes. Ils peuvent facilement être déplacés, installés, expédiés et stockés sans crainte de dommages.


La conception compacte des sources laser ULS les rend également beaucoup plus faciles à manipuler: pas de tubes d'eau, de refroidisseurs, de fils à haute tension ou d'alimentation RF à distance pour gérer. L'eau et l'électronique haute tension présentent toujours un danger pour la sécurité lorsque l'un ou l'autre système ne fonctionne pas correctement, par exemple dans le cas d'une fuite d'eau. Les alimentations pour les lasers à tubes en verre ont des tensions de fonctionnement supérieures à 25 000 V et sont toujours connectées à distance à leur source d'alimentation à l'aide de câbles et de connecteurs à haute tension présentant un risque d'électrocution. En outre, les alimentations utilisées pour alimenter les sources laser à tube de verre fonctionnent dans une plage de courant électrique (30 à 150 mA) particulièrement dangereuse pour le cœur humain provoquant la défibrillation et la mort. Cette technologie nécessite ces tensions élevées pour ioniser les gaz dans le tube laser. Par contre,


Les lasers ULS ont également plusieurs fonctionnalités intégrées qui atténuent les problèmes de sécurité avant de pouvoir endommager le système, l'installation ou le personnel. Des capteurs de surchauffe et de sous-température sont présents dans chaque source laser et sont conçus pour arrêter l'opération si l'une ou l'autre condition est violée, ce qui augmente la durée de vie du laser. Les lasers sont également câblés dans le système de sécurité de verrouillage pour cesser le traitement si une porte ou un panneau d'accès est ouvert. Cela augmente encore la sécurité du client.

Haute fiabilité et facilité de maintenance

Les sources laser ULS ont une expérience incroyable pour une longue durée de vie. Des dizaines de milliers de lasers à base de CO 2 ont été fabriqués par ULS depuis 1997 , avec de nombreux lasers encore en service actif après une décennie d'opération. De plus, la construction métallique permet de réparer, de recharger et de redéployer les lasers pendant un temps indéfini, un avantage qui n'est pas possible avec les sources laser en céramique ou en verre car elles sont généralement collées ou fusionnées lorsqu'elles sont fabriquées et ne peuvent être démontées.


Lorsqu'une source laser nécessite une recharge, il convient de noter que ULS dispose également d'un programme d'échange laser unique dans l'industrie. Plutôt que de rénover un laser, ce qui peut entraîner un temps d'arrêt significatif, ULS fournit rapidement une source laser de remplacement au client pour l'échange. Une fois que la source laser d'échange arrive, il ne faut que quelques secondes pour l'installer et l'ancien laser est renvoyé à ULS, ce qui n'entraîne aucun temps d'arrêt pour le client. Une source laser d'échange de remplacement est généralement envoyée à un client dans les 24 heures qui suivent une demande de service.

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