Rost lézerek vs szilárdtest lézerek

A lézertechnika gyors fejlesztésének mai korszakában, a szilárdtest-lézerek és a szálas lézerek, mint a két fő mainstream lézertermék, mindegyikük bebizonyította egyedi varázsait és előnyeit számos területen, mint például az ipari termelés, a tudományos kutatás és a katonai alkalmazások.

1. Műszaki alapelvek és teljesítménybeli különbségek

1.1 Gain Media

A szálas lézerek ritka földdoppingos üvegszálakat használnak nyereségközegként. A szivattyú fény hatása alatt nagy teljesítményű sűrűség alakul ki a rostban, ami a lézerenergia -szint populációjának inverzióját és a lézer oszcillációt a rezonáns üreg pozitív visszacsatolási hurkán keresztül. A szálas lézerek kompakt és nem igényelnek komplex hűtőrendszert, és a rost rugalmassága előnyösebbé teszi őket a többdimenziós térfeldolgozó alkalmazásokban. A szálas lézer magja egy optikai rost, egy rugalmas, hajvékony üveg vagy műanyag izzószál, amelyről ismert, hogy képes a fényt nagy távolságokra, minimális veszteséggel. A rost a lézer aktív erősítő közegeként működik, és a lézer működésének magja. Ugyanakkor, a telekommunikációban alkalmazott nem fel nem tartott üveg- vagy műanyag szálakkal ellentétben, a szálas lézerben lévő optikai rostot ritkaföldfémi elemekkel, például erbiummal vagy ytterbiummal adalékolják. Ez a dopping bevezeti a lézer működéséhez szükséges energiaállapotot, lehetővé téve a rost számára, hogy nemcsak a fényt irányítsa, hanem erősítse azt is. A szilárdtest lézer (SSL) az egyedi erősítő tápközegre, a szilárd anyagra helyezkedik el, és általában négy részből áll: szerelő közepes, hűtőrendszer, optikai rezonáns üreg és szivattyúforrás. A Gain-tápközeg, például a Ruby (CR: Al₂o₃) vagy a neodímium-adalékolt Yttrium alumínium gránát (ND: YAG) a szilárdtest lézer lelke. Az aktivált ionok (például az ND³⁺), amelyben adalékoltak, a populáció inverzióját a szivattyú fény hatása alatt érik el, ezáltal lézerfényt generálva. A hűtőrendszer felelős a nyereségközegben felhalmozott hő eltávolításáért a lézerképzés miatt, hogy biztosítsa a lézer stabil működését. Az optikai rezonátor folyamatos oszcillációkat képez a fotonok pozitív visszacsatolása révén, egy nagyon monokróm és nagyon irányított lézernyalábot adva.

1.2 A teljesítmény és a hatékonyság a szálas lézerek kiváló elektromos hatékonyságukról ismertek, a száloptikai kábelek természetének köszönhetően, amelyek minimális veszteséggel képesek lehetnek fényt. Ez a szolgáltatás hihetetlenül energiatakarékossá teszi a szálas lézereket, gyakran több mint 30%-os hatékonyságot érhet el. A szilárdtest lézerek általában kevésbé hatékonyak, valószínűleg a nagyobb nyereségközegük nagyobb vesztesége és a nagy intenzitású lámpák szükségessége miatt.

1.3 A gerenda minősége: Közvetlenül befolyásolja a lézerek hatékonyságát a precíziós alkalmazásokban, a szálas lézerek egy módú működtetése hihetetlenül nagy sugárminőséget biztosíthat, amelyet szoros fókuszálás és minimális eltérés jellemez. A szilárdtest lézereket, bár képesek kiváló minőségű gerendákat biztosítani, gyakran nehéz megfelelni a rost lézerek sugárminőségének, különösen nagyobb teljesítményszinten. Az alacsonyabb hatékonyság és a gerenda minősége ellenére a szilárdtest lézerek nem vannak előnyeik nélkül. Nagy teljesítményű teljesítmény-méretezési képességeik vannak, és jól alkalmazhatók a nagy teljesítményű alkalmazásokhoz. A szilárdtest lézereket úgy lehet megtervezni, hogy hihetetlenül nagy teljesítményszintet termeljenek az erősítő táptalaj és a szivattyú teljesítményének növelésével, ami nem olyan egyszerű a szálas lézereknél, a rostméret és a hőeloszlás korlátozása miatt.

1.4 A stabilitási szálas lézerek nagy stabilitással rendelkeznek. Rostszerkezetük érzéketlen a környezeti változásokra (például a hőmérséklet, a páratartalom, a rezgés stb.), És stabil munkakörülményeket képes fenntartani durva környezetben. Ugyanakkor a szálas lézereket tartósabbnak és alkalmazkodóképességnek tekintik a környezeti változásokhoz, mivel szilárdtest-struktúrát használnak, és nem tartalmaznak szabad tér optikai alkatrészeket. A szilárdtest lézereknek viszonylag rossz stabilitása van, és a környezeti tényezők változásai nagyobb hatással lehetnek teljesítményükre.

1.5 A hőeloszlású szálas lézerek kiváló hőeloszlású teljesítményt nyújtanak. A nyereségközeg optikai rost, amelynek nagy felülete / térfogataránya van, és a hő gyorsan eloszlik, így hosszú ideig stabilan működhet, és ellenáll a nagy teljesítménynek. A szilárdtest-lézereket viszonylag nehéz eloszlatni a hő eloszlatása, és nagy teljesítményű működtetéskor hajlamosak a hőhatásokra, befolyásolva a lézer teljesítményét és élettartamát.

1.6 Méret- és karbantartási költségek A szálas lézerek nagyon kompakt, és szinte nem igényelnek karbantartást. A rost kicsi mérete és a külső tükrök hiánya jelentősen csökkenti a szilárdtest lézerekkel kapcsolatos igazítási problémákat. Ezenkívül a rost kiváló hőelcsökkentési képességei általában nem igényelnek aktív hűtést, tovább csökkentve a karbantartási követelményeket. Ugyanakkor a szálas lézerek általában biztonságosabbak a működtetéshez, mivel a lézer a roston belül van korlátozva, csökkentve a véletlen expozíció kockázatát. A tükrök igazítása a szilárdtest lézerekben kritikus jelentőségű a működésükhöz, és rendszeres ellenőrzést és beállítást igényel, ami növeli a karbantartási terhelést. Ezenkívül a szilárdtest-lézereknek általában aktív hűtést igényelnek a erősítő táptalajban előállított hő kezeléséhez, ami nemcsak növeli a rendszer összetettségét, hanem növeli a karbantartási követelményeket is. A szilárdtest lézerek általában nagyobbak, mint a szálas lézerek. A nagy nyereség -tükrök és a külső tükrök szükségessége növeli méretüket és súlyukat, korlátozza azok alkalmazhatóságát korlátozott helyen.

2. Alkalmazási mezők

A szálas lézerek az ipari vágás és a hegesztés területén ragyognak, nagy teljesítményükkel, nagy sugárminőséggel, jó hőeloszlású teljesítményükkel és stabilitással. A szálas lézerek különösen alkalmasak a fém anyagok vastag lemezvágására és hegesztésére. Nagy elektro-optikai konverziós hatékonyságuk, valamint a kiigazítás és a karbantartásmentes kialakítás jelentősen csökkenti a használat költségeit és a karbantartási nehézségeket. Ugyanakkor a szálas lézerek nagy toleranciája a kemény munkakörnyezetekkel szemben, például a por, a rezgés, a páratartalom stb., A különféle ipari helyszíneken is jól teljesítik őket. A folyamatos lézerek nagyfokú penetrációval rendelkeznek a makrofeldolgozás területén, és fokozatosan felváltották a hagyományos feldolgozási módszereket ezen a területen. A szilárdtest-lézerek egyediek az ultra-pontosság és az ultra-mikro feldolgozás területén, nagy csúcsteljesítményükkel, nagy impulzusos energiájukkal és rövid hullámhosszú lézerteljesítményükkel (például zöld fény és ultraibolya fény). Az olyan folyamatokban, mint például a fém/nem fém anyag jelölése, vágása, fúrása és hegesztése, a szilárdtest lézerek magasabb feldolgozási pontosságot és szélesebb anyagi alkalmazhatóságot érhetnek el. Különösen a nem fémes anyagok nagy pontosságú hegesztése és könnyű gátló 3D-s nyomtatása esetén a szilárdtest-lézerek váltak az előnyben részesített berendezések, mivel rövid hullámhosszú lézereik kis hőhatásokkal és nagy feldolgozási pontossággal rendelkeznek. A szilárdtest-lézereket elsősorban a nem fémes anyagok és a vékony, törékeny és egyéb fém anyagok precíziós mikro-gépjárműveként használják rövid hullámhosszuk (ultraibolya, mély ultraibolya), rövid impulzusszélesség (pikosekundum, femtosekundum) és magas csúcsteljesítmény miatt. Ezenkívül a szilárdtest lézereket széles körben használják a legfontosabb tudományos kutatásokban a környezet, az orvostudomány, a katonai és így tovább területén.

3. Piaci részesedés Az én országom a feldolgozóipar átalakításának és korszerűsítésének folyamatában van az alacsony kategóriájú gyártástól a csúcskategóriás gyártásig. Az alacsonyabb kategóriájú gyártás magas arányt jelent. A makrofeldolgozó piac lefedi mind az alacsony kategóriájú gyártást, mind a csúcskategóriás gyártást. A piaci kereslet nagy. Ezért a szálas lézerek piaci kapacitása viszonylag nagy. A háztartási alacsony fogyasztású szálas lézerek nagyon lokalizáltak, és sok nagyszabású háztartási gyártó létezik. A "Kína lézeripar fejlesztési jelentése" szerint az alacsony fogyasztású szálas lézereket teljes mértékben felváltották a hazai termékek; A közepes teljesítményű, folyamatos szálas lézerek szempontjából a háztartási minőségnek nincs nyilvánvaló hátránya, az ár előnye nyilvánvaló, és a piaci részesedés összehasonlítható; A nagy teljesítményű, folyamatos szálas lézerek szempontjából a hazai márkák részleges értékesítést értek el. Ami a szilárdtest-lézereket illeti, a kínai késői fejlesztés miatt jelenleg nincsenek tőzsdén jegyzett vállalatok, amelyeknek a terméke fő vállalkozásuk, és általában külföldi márkákat vásárolnak. A szálas lézereket elsősorban a makrofeldolgozás területén használják nagy kimeneti teljesítményük miatt (a lézeres makrofeldolgozás általában a feldolgozási objektum méretének és alakjának feldolgozására utal, a lézernyaláb milliméter szintre gyakorolt ​​hatására); A szilárd lézereket széles körben használják a mikrofeldolgozás területén, olyan előnyeik miatt, mint például a rövid hullámhossz, a keskeny impulzusszélesség és a nagy csúcsteljesítmény (a mikrofeldolgozás általában a méret és az alak feldolgozására utal, pontossággal, amely a mikrométerek vagy akár a nanométerek elérését eredményezi), ami bizonyos különbségeket eredményez a szilárd lézerek és a szálak lézerek felhasználói között. Általánosságban elmondható, hogy a szilárd lézerek és a szálas lézerek eltérő fókuszban vannak az alkalmazás területén, és mindegyiknek megvan a saját alkalmazás mezője. A legtöbb területen nincs közvetlen verseny a kettő között. A fémanyag -feldolgozás területén, amely átfedésben van a mikrofeldolgozás mezőjével, amikor a fém egy bizonyos vastagságot eléri, ez a mező általában a hagyományos módszereket vagy a szálas lézereket alkalmazza költség -okok miatt. A szilárd lézereket csak olyan jelenetekben használják, ahol a fém vastagsága vékony, vagy a feldolgozási követelmények magas, és a költségek nem érzékenyek. Ezenkívül a kettő közötti verseny átfedése alacsony. A szilárd lézereket elsősorban a nemfémes anyagok (üveg, kerámia, műanyagok, polimerek, csomagolás, egyéb törékeny anyagok stb.) Feldolgozására, valamint a fém anyagok területén a nagy pontosságú követelményekkel rendelkező jelenetekben használják és viszonylag érzéketlenek a költségekre.