シングルモードとは何ですか？ マルチモードとは何ですか?
の本質的な違いは、シングルモードレーザーとマルチモードレーザーシングルモード レーザーの出力ビーム パターンには 1 つのモードしかありませんが、マルチモード レーザーの出力ビーム パターンには複数のモードがあります。
すなわち、シングルモードとは、２次元面内におけるレーザエネルギーの単一の分布モードを指し、マルチモードとは、空間エネルギー分布モードが重畳されて形成される多数の分布モードを指す。 たとえば、レーザーは 1064nm で、1064 をすべて照射したとします。ただし、ターゲットに対して、10 リング、9 リング、7 リング、2 リングなど、すべて、さらには大きな穴など、複数の点が同時に存在する場合、それはマルチ横モードです。 ただし、10 個のリングすべてを一度に発射する場合、それは単一水平モードです [1]。
シングルモードは中央の弓と矢、マルチモードは一番下の弓と矢と想像してください。
エネルギー分布の観点から:
業界ではよくシングルモードと言いますが、これはレーザーの横モードを指します。つまり、断面内にモードが 1 つだけあり、それがガウス分布であり、焦点は中心から外縁にあり、レーザーのエネルギー密度は降順で。 一方、マルチモードでは、断面に多くのエネルギー ポイントが表示され、モードの数が増えるほど、比喩的に赤い房とオオカミの牙の棒に比べて、より多くのエネルギーが平らに分布します。 。
シングルモードとマルチモードの違い溶接用途つまり、深融着溶接を行う場合は、シングルモードまたはレスモードが適しています。シングルモードは、深融着溶接、スティック溶接、すみ肉溶接などの接合に利点があります。エネルギー密度が高いため、融着深さに到達しやすいです。 。
マルチモードは、浅い溶接、良好な平坦度、均一な溶接エネルギーに適していますが、母材の融点が低いために生じる溶接中心のアブレーションや穴あきなどの品質損失を回避するのにも適しています。 [1]
上に示したように、左の図は単一基本モードのエネルギー分布であり、円の中心を通過した任意の方向のエネルギー分布はガウス曲線 (正規分布) の形になっています。 正しい図はマルチモードのエネルギー分布であり、その本質は複数の単一レーザー モードの重ね合わせによって形成される空間エネルギー分布であり、マルチモードの重ね合わせの結果はフラットトップ分布に近似するエネルギー曲線になります。
図に示すように、曲線の垂直座標がエネルギー密度、緑色クラスのガウス エネルギー分布、青色クラスのマルチモード エネルギー分布、および赤色クラスのフラット トップ ビームを表すと仮定すると、シングルモード ビームがエネルギー密度がより集中しており、単位あたりのエネルギー密度が高くなります。
一般に、シングルモード マルチモードはレーザー ビームの品質 M² から区別できます。
M² 係数は、実際のビーム幅と発散角の積を理想的なビーム幅と発散角の積で割ることによって計算されます。ここで、理想的なビームは基本モードのガウス ビームによって定義され、ビーム幅は次のように定義されます。二次的な瞬間。 レーザービームが収差のない光学システムを通過するとき、その M² 係数は透過不変であり、M² は 1 以上です。 M² が 1 から離れるほど、レーザービームの品質は悪くなります。
M2 に応じて、レーザーは 3 つのタイプに分類できます。 M2 < 1.3 は純粋なシングルモード レーザー、M2 1.3 ～ 2 は準シングルモード レーザー、M2 > 2.0 はマルチモード レーザーです。
シングルモードレーザーファイバーのコア径は小さく（14um）、エネルギーはガウス分布で、焦点は小さく、エネルギー密度が高く（同じ出力、エネルギー密度はマルチモードの4-10倍）、熱の影響を受けるゾーンが小さく、特に高耐合金（アルミニウム、銅）の場合、瞬時に溶融池のキーホールが形成され（エネルギー密度が高耐合金の溶融閾値よりもはるかに大きい）、高い反転がなく、損傷しにくい。繊維が細く、高い耐合金性を実現できます。 高速加工はもちろん、微細接続にも利点があります。
入熱: シングルモードエネルギーはより集中しており、熱影響ゾーンが小さく、溶融プールが小さく、熱変形が小さく、溶融深さが大きく、鋭いナイフのようなシングルモードビーム、弾丸の先端のようなマルチモード。
溶接プロセス: シングルモードのキーホールの開口部は小さく、マルチモードのキーホールの開口部は大きく、溶接の安定性に反映されます。シングルモードの低速溶接は安定していません。スパッタと気孔が発生しやすく、振動ヘッドと一致する必要があります。振動ミラー、または高速溶接、低速溶接スパッタが大きい、薄板積層、スパッタリング溶接。 金属組織に反映され、シングルモードの深さ対幅の比 (金属組織の深さと幅の比) が大きくなります。 マルチモードは、熱伝導溶接と深融着溶接の切り替えが自由で、接続に適しており、ギャップ変動との高い互換性があります。
アプリケーションの違い: 小さなスポットによるシングルモード、エネルギー集中、良好な浸透、入熱のより細かい制御、マイクロ接続処理 (3C、医療など) により適していますが、出力は高くありません (現在の最大 3{{ 4}}W 成熟したコマーシャル); マルチモードは、より高い電力 (10,000 ワット) を提供でき、大面積溶接に適しており、さまざまな材料厚さの加工との高い互換性があり、さまざまな厚さ、さまざまなギャップ、さまざまな材料を適用できます。 マルチモードにはコスト面でも利点があります。
