Волоконні лазери проти твердотільних лазерів

У сьогоднішню епоху швидкого розвитку лазерних технологій, твердотільних лазерів та волоконних лазерів, як два основних основних лазерних продуктів, продемонстрували свій унікальний шарм та переваги у багатьох галузях, таких як промислове виробництво, наукові дослідження та військові застосування.

1. Технічні принципи та відмінності щодо ефективності

1,1 Займайтеся середнього рівня

Лазери з волокон використовують рідкісні скляні волокна, що лежать у землі, як засоби масової інформації. Під дією насосного світла в волокні утворюється висока щільність потужності, що призводить до інверсії популяції рівня лазерної енергії та лазерних коливань через цикл позитивного зворотного зв'язку резонансної порожнини. Лазери з волокон є компактними і не потребують складної системи охолодження, а гнучкість волокна робить їх більш вигідними у багатовимірних програмах обробки простору. Ядро волокон-лазера-це оптичне волокно, гнучке, тонке скло або пластикову нитку, відому своєю здатністю керувати світлом на великі відстані з мінімальними втратами. Волокно діє як активне посилення середовища лазера і є серцевиною роботи лазера. Однак, на відміну від неплачених скляних або пластикових волокон, що використовуються в телекомунікаціях, оптичне волокно в волокно -лазері лежить рідкісними земляними елементами, такими як ербій або іттербіум. Цей допінг вводить енергетичний стан, необхідний для лазерної роботи, що дозволяє волокно не тільки керувати світлом, але й посилювати його. Твердотільний лазер (SSL) зосереджений на своєму унікальному середовищі посилення, твердий матеріал і зазвичай складається з чотирьох частин: посилення середовища, системи охолодження, оптичної резонансної порожнини та джерела насоса. Середовище посилення, наприклад, Ruby (Cr: Al₂o₃) або алюмінієвий гранат, що лежить у неодимії (ND: YAG), є душею твердотільного лазера. Активовані іони (наприклад, ND³⁺), лежані всередині нього, досягають інверсії населення під дією насосного світла, тим самим генеруючи лазерне світло. Система охолодження відповідає за видалення тепла, накопиченого всередині середовища посилення, завдяки лазерному виробленню для забезпечення стабільної роботи лазера. Оптичний резонатор утворює безперервні коливання завдяки позитивному зворотному зв'язку з фотонами, виводячи високомонохроматичний та високо спрямований лазерний промінь.

1.2 Лазери з волоконною ефективністю та ефективністю відомі своєю чудовою електричною ефективністю завдяки характеру волоконно -оптичних кабелів, які можуть проводити світло з мінімальними втратами. Ця функція робить волоконні лазери неймовірно енергоефективними, часто досягаючи ефективності понад 30%. Твердодержавні лазери, як правило, менш ефективні, ймовірно, через більш високі втрати їх великих носіїв посилення та необхідність у світильниках високої інтенсивності для перекачування.

1.3 Якість променя: безпосередньо впливає на ефективність лазерів у точній застосуванні одномодової роботи волоконних лазерів може забезпечити неймовірно високу якість променя, що характеризується тісним фокусуванням та мінімальною дивергенцією. Твердотільні лазери, хоча здатні забезпечити високоякісні промені, часто важко відповідати якості променя волоконних лазерів, особливо при більш високих рівнях потужності. Незважаючи на нижчу ефективність та якість променів, твердотільні лазери не без їх переваг. Вони мають потужні можливості масштабування потужності і добре підходять для додатків з високою потужністю. Твердотільні лазери можуть бути розроблені для отримання неймовірно високих рівнів потужності за рахунок збільшення розміру середнього середовища та потужності насоса, що не так просто для волоконних лазерів через обмеження розміру волокна та розсіювання тепла.

1.4 Лазери з волокон стабільності мають високу стабільність. Їх волокна структура нечутлива до змін навколишнього середовища (наприклад, температура, вологість, вібрація тощо) і може підтримувати стабільні умови праці в суворих умовах. У той же час волоконні лазери вважаються більш міцними та пристосованими до змін навколишнього середовища, оскільки вони використовують твердотільну структуру і не містять оптичних компонентів вільного простору. Твердотільні лазери мають відносно погану стабільність, а зміни факторів навколишнього середовища можуть мати більший вплив на їх ефективність.

1.5 Лазери з волоконно -розсіювання тепла мають відмінні показники розсіювання тепла. Її посилення - це оптичне волокно, яке має велике співвідношення площі поверхні до об'єму, а тепло може швидко розсіюватися, щоб воно може тривалий час працювати і може протистояти високій потужності. Твердотільні лазери відносно важкі для розсіювання тепла і схильні до теплових ефектів при роботі з високою потужністю, що впливає на продуктивність та термін експлуатації лазера.

1,6 Розмір та витрати на обслуговування волокон лазери дуже компактні і майже не потребують технічного обслуговування. Невеликий розмір волокна та відсутність зовнішніх дзеркал значно зменшують проблеми вирівнювання, пов'язані з твердими лазерами. Крім того, відмінні можливості розсіювання тепла зазвичай не потребують активного охолодження, що ще більше зменшує вимоги до обслуговування. У той же час волоконні лазери, як правило, безпечніші для роботи, оскільки лазер обмежується всередині волокна, зменшуючи ризик випадкового впливу. Вирівнювання дзеркал у твердотільних лазерах має вирішальне значення для їх роботи і вимагає регулярного огляду та коригування, що збільшує навантаження на технічне обслуговування. Крім того, твердотільні лазери зазвичай потребують активного охолодження для управління теплом, що утворюється в середовищі посилення, що не тільки збільшує складність системи, але й збільшує вимоги до технічного обслуговування. Твердодержавні лазери, як правило, більші, ніж волоконні лазери. Потреба у великих дзеркалах посилення та зовнішніх дзеркал збільшує їх розмір та вагу, обмежуючи їх застосування в додатках з обмеженим простором.

2. Поля застосування

Лазери волокна блищать у галузі промислового різання та зварювання з їх високою потужністю, високою якістю променя, хорошими показниками розсіювання тепла та стабільністю. Лазери з волокон особливо підходять для розрізання товстої пластини та зварювання металевих матеріалів. Їх висока ефективність електрооптичної конверсії та конструкція без коригування та без технічного обслуговування значно знижують витрати на використання та складність технічного обслуговування. У той же час, висока толерантність до волокон лазерів до суворих робочих умов, таких як пил, вібрація, вологість тощо, також змушує їх добре працювати в різних промислових місцях. Постійні лазери мають високий ступінь проникнення в галузі макро обробки та поступово замінюють традиційні методи обробки в цій галузі. Твердотільні лазери є унікальними у галузі ультраточної та ультра-мікромірової обробки з їх високою піковою потужністю, великою енергією імпульсу та лазерним виходом короткої хвилі (наприклад, зеленим світлом та ультрафіолетовим світлом). У таких процесах, як маркування металевого/неметалевого матеріалу, різання, буріння та зварювання, твердотільні лазери можуть досягти більш високої точності обробки та більш широкого застосування матеріалу. Особливо у високоточних зварюваннях та легкому друку 3D-друку неметалічних матеріалів, твердотільні лазери стали кращим обладнанням завдяки їх лазерам коротких хвиль з невеликими тепловими ефектами та високою точністю обробки. Твердотільні лазери в основному використовуються в полі точної мікромобільної машини неметалічних матеріалів та тонких, крихких та інших металевих матеріалів завдяки їх короткій довжині хвилі (ультрафіолет, глибокий ультрафіолет), коротку ширину імпульсу (пікосекунд, фемтосекунд) та висока пікова потужність. Крім того, твердотільні лазери широко використовуються в передових наукових дослідженнях у галузі навколишнього середовища, медицини, військових тощо.

3. Частка ринку Моя країна перебуває в процесі трансформації та модернізації виробничої промисловості від виробництва низького класу до виробництва високого класу. Виробництво низького класу припадає на високу частку. Ринок макропроцеси охоплює як низький виготовлення, так і деяке виробництво високого класу. Попит на ринок великий. Тому ринкова потужність волоконних лазерів порівняно велика. Домашні волоконні лазери з низькою потужністю високо локалізовані, і є багато масштабних вітчизняних виробників. Відповідно до "Звіту про розвиток лазерної промисловості Китаю", волоконні лазери з низькою потужністю були повністю замінені вітчизняними продуктами; Щодо лазерів безперервної волокон середньої потужності, внутрішня якість не має очевидних недоліків, цінова перевага очевидна, а частка ринку порівнянна; Що стосується високопоставлених волоконних лазерів, вітчизняні бренди досягли часткових продажів. Що стосується твердотільних лазерів, то через пізню розробку в Китаї в даний час не існує перерахованих компаній з цим продуктом як їх основний бізнес, і вони, як правило, купують іноземні бренди. Волокно -лазери в основному використовуються в галузі макро обробки завдяки їх високій вихідній потужності (обробка лазерної макро, як правило, стосується обробки розміру та форми обробки об'єкта з впливом лазерного променя на рівень міліметра); Суцільні лазери широко використовуються в полі мікро обробки завдяки їх перевагам, такими як коротка довжина хвилі, вузька ширина імпульсу та висока пікова потужність (мікро обробка, як правило, відноситься до обробки розмірів і форми з точністю, що досягає мікрометрів або навіть нанометрів), що призводить до певних відмінностей між користувачами суцільних лазерів та волокон. Загалом, тверді лазери та волоконні лазери мають різний фокус у своїх полях застосування, і кожен має власне поле застосування. Не існує прямої конкуренції між ними в більшості полів. У полі обробки металевих матеріалів, що перекриваються з полем мікро обробки, коли метал досягає певної товщини, це поле, як правило, застосовує традиційні методи або волоконні лазери через причини витрат. Тверді лазери використовуються лише в сценах, де товщина металу тонка або вимоги до обробки високі, а вартість не чутлива. Крім того, конкуренція перекриття між ними низька. Суцільні лазери в основному використовуються для переробки неметалічних матеріалів (скла, кераміка, пластмаса, полімерів, упаковки, інших крихких матеріалів тощо), а в галузі металевих матеріалів вони використовуються в сценах з високою точністю та відносно нечутливими до витрат.