โหมดเดียวคืออะไร? มัลติโหมดคืออะไร?
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเลเซอร์โหมดเดียวและเลเซอร์มัลติโหมดคือเลเซอร์โหมดเดียวมีโหมดเดียวในรูปแบบลำแสงเอาต์พุต ในขณะที่เลเซอร์มัลติโหมดมีหลายโหมดในรูปแบบลำแสงเอาต์พุต
นั่นคือ โหมดเดียวหมายถึงโหมดการกระจายพลังงานเลเซอร์แบบเดียวในระนาบสองมิติ และโหมดหลายโหมดหมายถึงโหมดการกระจายจำนวนหนึ่งที่ซ้อนทับกันและเกิดขึ้นจากโหมดการกระจายพลังงานเชิงพื้นที่ ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ของคุณคือ 1064 นาโนเมตร สมมติว่าคุณยิงออกไปครบ 1,064 จุด แต่ไปยังเป้าหมาย ถ้าพร้อมกัน มีจุดมากกว่า 1 จุด เช่น 10 วง 9 วง 7 วง 2 วง ทุกอย่าง แม้แต่รูขนาดใหญ่ นั่นคือโหมดหลายแนวขวาง แต่ถ้าคุณยิงวงแหวนทั้ง 10 วงในจุดเดียว นั่นคือโหมดแนวนอนเดียว [1]
คุณสามารถจินตนาการว่าโหมดเดี่ยวอยู่ตรงกลางซึ่งมีคันธนูและลูกศร และหลายโหมดอยู่ด้านล่างซึ่งเป็นคันธนูและลูกศร
ในแง่ของการกระจายพลังงาน:
อุตสาหกรรมมักจะพูดว่าโหมดเดียว หมายถึงโหมดแนวขวางของเลเซอร์ นั่นคือ มีเพียงโหมดเดียวภายในภาคตัดขวาง ซึ่งก็คือการกระจายแบบเกาส์เซียน โฟกัสคือศูนย์กลางไปยังขอบด้านนอก และความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์คือ ลดลงเป็นลำดับ ในทางกลับกัน โหมดหลายโหมดแสดงจุดพลังงานจำนวนมากในส่วนตัดขวาง และยิ่งมีโหมดมากเท่าไหร่ พลังงานก็ยิ่งกระจายในลักษณะแบนราบ เปรียบได้กับพู่สีแดงและแท่งฟันของหมาป่า .
ความแตกต่างระหว่างโหมดเดี่ยวและหลายโหมดในการใช้งานเชื่อมคือ: ถ้าคุณต้องการเชื่อมฟิวชั่นลึก มันเหมาะสำหรับโหมดเดียวหรือโหมดน้อย โหมดเดียวมีข้อได้เปรียบในการเชื่อมฟิวชั่นลึกประกบ การเชื่อมติด การเชื่อมเนื้อ ฯลฯ ความหนาแน่นของพลังงานสูงจะง่ายต่อการเข้าถึงความลึกของฟิวชั่น .
โหมดหลายโหมดเหมาะสำหรับการเชื่อมแบบตื้น ความเรียบที่ดี และพลังงานการเชื่อมที่สม่ำเสมอ แต่ยังเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียคุณภาพ เช่น การระเหยและการทะลุที่ศูนย์กลางของแนวเชื่อมซึ่งเกิดจากจุดหลอมเหลวต่ำของวัสดุฐาน [1]
ดังที่แสดงไว้ด้านบน: รูปด้านซ้ายเป็นการกระจายพลังงานโหมดพื้นฐานเดียว การกระจายพลังงานในทิศทางใดๆ ผ่านจุดศูนย์กลางของวงกลมจะอยู่ในรูปของเส้นโค้งเกาส์เซียน (การกระจายแบบปกติ); ตัวเลขที่ถูกต้องคือการกระจายพลังงานแบบหลายโหมด สาระสำคัญคือการกระจายพลังงานเชิงพื้นที่ที่เกิดจากการซ้อนทับของโหมดเลเซอร์เดี่ยวหลายโหมด ผลลัพธ์ของการซ้อนทับแบบหลายโหมดคือเส้นโค้งพลังงานที่ใกล้เคียงกับการกระจายแบบแบนราบ
ดังที่แสดงในรูป: สมมติว่าพิกัดแนวตั้งของเส้นโค้งแสดงถึงความหนาแน่นของพลังงาน การกระจายพลังงานแบบ Gaussian ระดับสีเขียว การกระจายพลังงานแบบมัลติโหมดระดับสีน้ำเงิน และลำแสงด้านบนแบนระดับสีแดง จะเห็นได้ว่าโหมดเดียว มีความเข้มข้นของความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าและมีความหนาแน่นของพลังงานต่อหน่วยสูงกว่า
โดยทั่วไป มัลติโหมดโหมดเดียวสามารถแยกความแตกต่างจากคุณภาพของลำแสงเลเซอร์ M²:
ปัจจัย M² คำนวณโดยการหารผลคูณของความกว้างของลำแสงจริงและมุมเบี่ยงด้วยผลคูณของความกว้างของลำแสงในอุดมคติและมุมเบี่ยง โดยที่ลำแสงในอุดมคติถูกกำหนดโดยโหมดพื้นฐาน Gaussian beam และความกว้างของลำแสงถูกกำหนดโดย ช่วงเวลาลำดับที่สอง เมื่อลำแสงเลเซอร์ผ่านระบบออพติคอลที่ปราศจากความคลาดเคลื่อน ปัจจัย M² ของมันคือค่าคงที่ของการส่งผ่าน และ M² มากกว่าหรือเท่ากับ 1; ยิ่ง M² เบี่ยงเบนไปจาก 1 มากเท่าใด คุณภาพของลำแสงเลเซอร์ก็ยิ่งแย่ลงเท่านั้น
ขึ้นอยู่กับ M2 เลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท; M2 < 1.3 เป็นเลเซอร์โหมดเดียวล้วน M2 ระหว่าง 1.3 ถึง 20 เป็นเลเซอร์กึ่งโหมดเดียว และ M2 > 20 เป็นเลเซอร์มัลติโหมด
เส้นผ่านศูนย์กลางแกนไฟเบอร์เลเซอร์โหมดเดียวมีขนาดเล็ก (14um) พลังงานเป็นแบบ Gaussian distribution จุดโฟกัสมีขนาดเล็ก ความหนาแน่นของพลังงานสูง (พลังงานเท่ากัน ความหนาแน่นของพลังงานมากกว่ามัลติโหมด 4-10 เท่า) และ โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดเล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมสูง (อลูมิเนียมทองแดง) สามารถสร้างรูกุญแจสระว่ายน้ำที่หลอมละลายได้ทันที (ความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าเกณฑ์การหลอมโลหะผสมสูง) ไม่มีการกลับรายการสูง ไม่ง่ายที่จะทำลาย เส้นใยและสามารถบรรลุการประมวลผลความเร็วสูงต่อต้านโลหะผสมสูง แต่ยังมีข้อได้เปรียบในการเชื่อมต่อไมโคร
อินพุตความร้อน: พลังงานโหมดเดียวมีความเข้มข้นมากขึ้น, โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดเล็ก, บ่อหลอมเหลวขนาดเล็ก, การเปลี่ยนรูปความร้อนขนาดเล็ก, ความลึกของการหลอมขนาดใหญ่, ลำแสงโหมดเดียวเหมือนมีดคม, หลายโหมดเหมือนปลายกระสุน;
กระบวนการเชื่อม: การเปิดรูกุญแจโหมดเดียวมีขนาดเล็ก การเปิดรูกุญแจหลายโหมดมีขนาดใหญ่ สะท้อนให้เห็นในเสถียรภาพการเชื่อม การเชื่อมความเร็วต่ำโหมดเดียวไม่เสถียร ง่ายต่อการมีสะเก็ดและรูพรุน ต้องตรงกับหัวสั่น กระจกสั่นสะเทือน หรือการเชื่อมความเร็วสูง สะเก็ดเชื่อมความเร็วต่ำมีขนาดใหญ่ แผ่นบางซ้อน เชื่อมสปัตเตอริง โหมดเดียวมีอัตราส่วนความลึกต่อความกว้างมากขึ้น (อัตราส่วนของความลึกต่อความกว้างของโลหะวิทยา); หลายโหมดสามารถเป็นอิสระในการเชื่อมด้วยการนำความร้อนและการสลับการเชื่อมแบบฟิวชั่นลึกเหมาะสำหรับการประกบและเข้ากันได้ดีกับความผันผวนของช่องว่าง
ความแตกต่างของการใช้งาน: โหมดเดียวเนื่องจากจุดเล็ก, ความเข้มข้นของพลังงาน, การเจาะที่ดี, การควบคุมอินพุตความร้อนที่ละเอียดกว่า, เหมาะสำหรับการประมวลผลการเชื่อมต่อขนาดเล็ก (3C, การแพทย์, ฯลฯ) แต่พลังงานไม่สูง (สูงสุด 3 ปัจจุบัน{{ 4}}W โฆษณาสำหรับผู้ใหญ่); หลายโหมดสามารถให้กำลังไฟที่สูงขึ้น (10,000 วัตต์) เหมาะสำหรับการเชื่อมในพื้นที่ขนาดใหญ่ ความเข้ากันได้ที่สูงขึ้นกับการประมวลผลความหนาของวัสดุที่แตกต่างกัน สำหรับความหนาที่แตกต่างกัน ช่องว่างที่แตกต่างกัน สามารถใช้วัสดุที่แตกต่างกันได้ ค่าใช้จ่ายของหลายโหมดก็มีข้อดีเช่นกัน
