Laserji vlaken v primerjavi z trdnimi laserji

V današnjem obdobju hitrega razvoja laserske tehnologije so trdni laserji in vlaknasti laserji, saj sta dva glavna laserska proizvoda izkazala svoj edinstven čar in prednosti na številnih področjih, kot so industrijska proizvodnja, znanstvene raziskave in vojaške aplikacije.

1. tehnična načela in razlike v uspešnosti

1.1 Pridobite medij

Laserji vlaken uporabljajo redko steklena vlakna, ki jo dopirajo zemlja, kot medije. Pod delovanjem svetlobe črpalke se v vlaknu oblikuje velika gostota moči, kar ima za posledico inverzijo populacijske ravni laserske energije in laserskega nihanja s pozitivno povratno zanko resonančne votline. Laserji iz vlaken so kompaktni in ne potrebujejo zapletenega hladilnega sistema, prilagodljivost vlaken pa jih naredi bolj ugodne v večdimenzionalnih aplikacijah za obdelavo prostora. Jedro laserja vlaken je optično vlakno, prilagodljivo, steklo z lasmi ali plastično nitko, znano po zmožnosti usmerjanja svetlobe na dolge razdalje z minimalno izgubo. Vlakna deluje kot aktivni dobiček laserja in je jedro operacije laserja. Vendar pa je za razliko od neopetih steklenih ali plastičnih vlaken, ki se uporabljajo v telekomunikacijah, optično vlakno v laserju vlaknin dopiran z redkimi zemeljskimi elementi, kot sta Erbium ali Ytterbium. To doping uvaja energijsko stanje, potrebno za lasersko delovanje, kar omogoča, da vlakna ne samo vodi svetlobe, ampak ga tudi ojača. V trdnem stanju (SSL) je osredotočen na svoj edinstven srednji, trden material in je ponavadi sestavljen iz štirih delov: srednjaka, hladilni sistem, optično resonančno votlino in vir črpalke. Medij za pridobivanje, kot sta rubina (CR: al₂o₃) ali neodimium dopirana aluminijska granata (ND: YAG), je duša trdnega stanja laserja. Aktivirani ioni (na primer ND³⁺), dopirani v njej, dosegajo inverzijo populacije pod delovanjem svetlobe črpalke in s tem ustvarijo lasersko svetlobo. Hladilni sistem je odgovoren za odstranjevanje toplote, nabrane znotraj dobička zaradi laserskega nastajanja, da se zagotovi stabilno delovanje laserja. Optični resonator tvori neprekinjene nihanja s pozitivnimi povratnimi informacijami fotonov, s čimer se oddaja zelo enobarvni in zelo usmerjen laserski žarek.

1.2 Laserji za zmogljivost in učinkovitost vlaken so znani po odlični električni učinkovitosti, zahvaljujoč naravi optičnih kablov, ki lahko vodijo svetlobo z minimalno izgubo. Zaradi te funkcije vlaknine laserji so neverjetno energetsko učinkoviti, pogosto dosegajo učinkovitost več kot 30%. V trdnih stanju so na splošno manj učinkoviti, verjetno zaradi večjih izgub njihovih večjih dobičkov in potrebe po visokointenzivnih svetilkah za črpanje.

1.3 Kakovost snopa: neposredno vpliva na učinkovitost laserjev pri natančnih aplikacijah z enodelnim delovanjem laserjev z vlakninami lahko zagotavlja neverjetno visoko kakovost snopa, za katero je značilno tesno ostrenje in minimalno razhajanje. V trdnih stanju so laserji, ki so sposobni zagotavljati kakovostne žarke, pogosto težko ujemati s kakovostjo snopa laserjev vlaken, zlasti pri višji ravni moči. Kljub manjši učinkovitosti in kakovosti snopa, trdni laserji niso brez njihovih prednosti. Imajo močne zmogljivosti za skaliranje moči in so zelo primerne za aplikacije z visoko močjo. V trdnih stanju so lahko zasnovani tako, da proizvajajo neverjetno visoke ravni moči s povečanjem velikosti dobička in moči črpalke, kar za laserje vlaken ni tako preprosto zaradi omejitev velikosti vlaken in odvajanja toplote.

1,4 Laserji za stabilnost vlaken imajo visoko stabilnost. Njihova struktura vlaken je neobčutljiva na okoljske spremembe (kot so temperatura, vlaga, vibracija itd.) In lahko ohranja stabilne delovne pogoje v težkih okoljih. Hkrati se laserji vlaken štejejo za trajnejše in prilagodljive za spremembe v okolju, ker uporabljajo strukturo v trdnem stanju in ne vsebujejo optičnih komponent prostega prostora. V trdnih državnih laserjih imajo razmeroma slabo stabilnost, spremembe v okoljskih dejavnikih pa lahko bolj vplivajo na njihovo uspešnost.

1,5 Laserji za razprševanje toplote imajo odlične zmogljivosti odvajanja toplote. Njen dobiček je optična vlakna, ki ima veliko razmerje med površino in prostornino, toploto pa lahko hitro razpršimo, tako da lahko dolgo deluje stabilno in lahko prenese veliko moč. Laserji v trdnih stanju je razmeroma težko razpršiti toploto in so nagnjeni k toplotnim učinkom, ko delujejo z veliko močjo, kar vpliva na delovanje in življenjsko dobo laserja.

1,6 Laserji za vlakno velikosti in vzdrževanja so zelo kompaktni in skoraj ne potrebujejo vzdrževanja. Majhna velikost vlaken in odsotnost zunanjih ogledal močno zmanjšata težave pri poravnavi, povezane s trdnimi laserji. Poleg tega odlične zmogljivosti za razprševanje toplote običajno ne potrebujejo aktivnega hlajenja, kar še zmanjšuje zahteve glede vzdrževanja. Hkrati so laserji vlaken na splošno varnejši za delovanje, ker je laser omejen znotraj vlakna, kar zmanjšuje tveganje za naključno izpostavljenost. Poravnava ogledal v trdnih laserjih je ključnega pomena za njihovo delovanje in zahteva redno pregledovanje in nastavitev, kar povečuje vzdrževalno delovno obremenitev. Poleg tega trdni laserji običajno potrebujejo aktivno hlajenje za upravljanje toplote, ki nastane v dobičku, kar ne samo poveča zapletenost sistema, ampak tudi poveča zahteve glede vzdrževanja. V trdnih državnih laserjih so ponavadi večji od laserjev vlaken. Potreba po velikih zrcalih in zunanjih ogledalih poveča njihovo velikost in težo, kar omejuje njihovo uporabnost v aplikacijah z omejenim prostorom.

2. Polja za prijavo

Laserji vlaken sijejo na področju industrijskega rezanja in varjenja z visoko močjo, visoko kakovostjo žarka, dobro zmogljivostjo odvajanja toplote in stabilnostjo. Laserji vlaken so še posebej primerni za debelo rezanje plošč in varjenje kovinskih materialov. Njihova visoka elektro-optična učinkovitost pretvorbe in brez prilagoditve in brez vzdrževanja močno zmanjšajo stroške uporabe in težave pri vzdrževanju. Hkrati visoka toleranca laserjev vlaken v ostrim delovnim okoljem, kot so prah, vibracija, vlaga itd. Nenehni laserji imajo visoko stopnjo penetracije na področju makro obdelave in na tem področju postopoma nadomeščajo tradicionalne metode obdelave. Laserji v trdnih stanju so edinstveni na področju ultra natančnosti in ultra-mikro obdelave z visoko največjo močjo, veliko impulzno energijo in kratko valovno dolžino (na primer zelena svetloba in ultravijolična svetloba). V procesih, kot so označevanje kovinskih/nedeljenih materialov, rezanje, vrtanje in varjenje, lahko laserji v trdnih stanju dosežejo večjo natančnost obdelave in širšo uporabnost materiala. Zlasti pri visokem natančnem varjenju in 3D-tiskanju neobdelanih materialov so trdni laserji postali prednostna oprema zaradi svojih laserjev s kratko valovno dolžino z majhnimi toplotnimi učinki in visoko natančnostjo obdelave. Laserji v trdnih stanju se uporabljajo predvsem na področju natančnega mikro-obdelave nedetalnih materialov in tankih, krhkih in drugih kovinskih materialov zaradi kratke valovne dolžine (ultravijolična, globoka ultravijolična), kratke širine pulza (pikosekund, femtosekund) in visoka največja moč. Poleg tega se trdni laserji pogosto uporabljajo pri vrhunskih znanstvenih raziskavah na področju okolja, medicine, vojaške in tako naprej.

3. Tržni delež Moja država je v procesu preobrazbe in nadgradnje proizvodne industrije iz proizvodnje nizke do višjega cenovnega razreda. Izdelava proizvodnje nizkega cenovnega razreda predstavlja visok delež. Trg za obdelavo makro zajema tako nizko proizvodnjo kot nekaj vrhunskega proizvodnje. Povpraševanje na trgu je veliko. Zato je tržna zmogljivost vlaknin laserjev razmeroma velika. Domači laserji z nizko močjo so zelo lokalizirani in veliko je obsežnih domačih proizvajalcev. Glede na "Poročilo o razvoju laserske industrije kitajske laserske industrije" so laserji z nizko močjo vlaken v celoti nadomestili domači izdelki; Glede na laserje z neprekinjenimi vlakninami srednje moči, domača kakovost nima očitnih pomanjkljivosti, cena je očitna, tržni delež pa je primerljiv; Domače blagovne znamke so glede na laserje z visoko močjo neprekinjenih vlaken dosegle delno prodajo. Kar zadeva laserje v trdnih državah, zaradi poznega razvoja na Kitajskem trenutno ni nobenih naštetih podjetij s tem izdelkom kot njihovim glavnim podjetjem in na splošno kupujejo tuje blagovne znamke. Laserji vlaken se zaradi svoje visoke izhodne moči uporabljajo predvsem na področju makro obdelave (laserska makro obdelava se na splošno nanaša na obdelavo velikosti in oblike objektnega objekta z vplivom laserskega žarka na ravni milimetra); Trdni laserji se na področju mikro obdelave pogosto uporabljajo zaradi svojih prednosti, kot so kratka valovna dolžina, ozka širina impulza in visoka največja moč (mikro obdelava se na splošno nanaša na obdelavo velikosti in oblike z natančnostjo, ki doseže mikrometre ali celo nanometri), kar ima za posledico razlike med uporabniki trdnih laserjev in vlaken. Na splošno imajo trdni laserji in vlaknasti laserji na svojih aplikacijskih poljih drugačne osredotočenosti in vsak ima svoje aplikacijsko polje. Na večini področij ni neposredne konkurence. Na področju obdelave kovinskih materialov, ki se prekriva s poljem mikro obdelave, ko kovina doseže določeno debelino, to polje na splošno sprejme tradicionalne metode ali vlaknaste laserje zaradi stroškovnih razlogov. Trdni laserji se uporabljajo samo v prizorih, kjer je debelina kovine tanka ali pa so zahteve za obdelavo visoke, stroški pa niso občutljivi. Poleg tega je tekmovanje med obema prekrivalo nizko. Trdni laserji se uporabljajo predvsem za obdelavo nekovinskih materialov (steklo, keramika, plastika, polimeri, embalaža, drugi krhki materiali itd.), Na področju kovinskih materialov pa se uporabljajo v prizorih z visokimi zahtevami natančnosti in relativno neobčutljivi za stroške.