W dzisiejszej erze szybkiego rozwoju technologii laserowej, laserów stałego i laserów światłowodowych, jako dwa główne produkty laserowe głównego nurtu, wykazały swój unikalny urok i zalety w wielu dziedzinach, takich jak produkcja przemysłowa, badania naukowe i zastosowania wojskowe.
1. Zasady techniczne i różnice w wydajności
① Zdobądź medium
Lasery światłowodowe używają szklanych włókien domieszkowanych przez ziemię jako media. Zgodnie z działaniem światła pompy w włóknie powstaje wysoka gęstość mocy, co powoduje odwrócenie populacji poziomu energii laserowej, a oscylacja laserowa jest generowana przez dodatnie pętlę sprzężenia zwrotnego w jamie rezonansowej. Lasery światłowodowe są kompaktowe i nie wymagają złożonego układu chłodzenia, a elastyczność włókien sprawia, że są bardziej korzystne w wielowymiarowych zastosowaniach przetwarzania przestrzeni.
Rdzeniem lasera światłowodowego jest światłowód, elastyczny, cienki, szklany lub plastikowy włókno znane z zdolności do prowadzenia światła na duże odległości przy minimalnej straty. Włókno działa jako aktywny medium wzmocnienia lasera i jest rdzeniem działania lasera. Jednak w przeciwieństwie do nieopatrzonych włókien szkła lub plastikowych stosowanych w telekomunikacji, światłowód w laserze światłowodowym jest domieszkowany elementami ziem rzadkich, takimi jak Erbium lub Ytterbium. Doping ten wprowadza stany energetyczne niezbędne do działania lasera, umożliwiając włókno nie tylko prowadzenie światła, ale także wzmacnianie go.
Laser w stanie stałym (SSL) jest wyśrodkowany na jego unikalnym średniego zysku - stałym materiale i zwykle składa się z czterech części: średniego zysku, układu chłodzenia, optycznego rezonansowego i źródła pompy. Zyskaj medium, takie jak rubin (Cr: al₂o₃) lub granat glinu aluminium i neodymu (ND: YAG), jest duszą stałych laserów. Aktywowane jony (takie jak ND³⁺) domieszkowane w środku osiągają inwersję liczby cząstek pod działaniem światła pompy, generując w ten sposób laser. System chłodzenia jest odpowiedzialny za pobieranie ciepła zgromadzonego wewnątrz podłoża wzmocnienia z powodu wytwarzania lasera, aby zapewnić stabilne działanie lasera. Optyczna wnęka rezonansowa tworzy ciągłą oscylację poprzez dodatnie sprzężenie zwrotne fotonów i wyświetla wysoce monochromatyczną i wysoce kierunkową wiązkę laserową.
② Wykonanie i wydajność
Lasery światłowodowe są znane z wyjątkowej wydajności elektrycznej, dzięki naturze kabli światłowodowych, które przeprowadzają światło z minimalnymi stratami. Ta funkcja sprawia, że lasery światłowodowe są niezwykle energooszczędne, często osiągając wydajność przekraczającą 30%. Lasery w stanie stałym są ogólnie mniej wydajne, prawdopodobnie ze względu na wyższe straty ich nieporęcznych mediów wzmocnienia i potrzebę lamp o wysokiej intensywności do pompowania.
③ Jakość bytu: bezpośrednio wpływa na skuteczność lasera w precyzyjnych zastosowaniach. Operacja laserów światłowodowych może zapewnić niezwykle wysokiej jakości wiązkę, charakteryzującą się ścisłym ognisowaniem i minimalnym rozbieżnością. Chociaż lasery w stanie stałym są zdolne do zapewnienia wysokiej jakości wiązek, często trudno je dopasować jakość wiązki laserów światłowodowych, szczególnie przy wyższych poziomach mocy. Pomimo niższej wydajności i jakości wiązki lasery w stanie stałym nie są pozbawione swoich zalet. Mają potężne możliwości skalowania mocy i są bardzo odpowiednie do zastosowań o dużej mocy. Lasery w stanie stałym można zaprojektować tak, aby wytwarzało niewiarygodnie wysokie poziomy mocy poprzez zwiększenie wielkości podłoża wzmocnienia i mocy pompy, co nie jest tak proste w przypadku laserów z włókien ze względu na ograniczenia wielkości włókna i rozpraszania ciepła.
④ Lasery światłowodowe mają wysoką stabilność. Ich struktura włókien jest niewrażliwa na zmiany środowiskowe (takie jak temperatura, wilgotność, wibracje itp.) I może utrzymać stabilny stan roboczy w stosunkowo trudnych środowiskach. Jednocześnie lasery światłowodowe używają struktury półprzewodnikowej i nie zawierają komponentów optycznych w swobodnej przestrzeni, więc są one uważane za bardziej trwałe i są w stanie dostosować się do zmian środowiskowych. Lasery w stanie stałym mają stosunkowo słabą stabilność, a zmiany czynników środowiskowych mogą mieć większy wpływ na ich wydajność.
⑤ Lasery światłowodowe rozpraszania ciepła mają doskonałą wydajność rozpraszania ciepła. Jego podłożem wzmacniającym jest światłowód, który ma duży stosunek powierzchni do objętości, a ciepło można szybko rozproszyć, dzięki czemu może działać stabilnie przez długi czas i może wytrzymać wysoką moc wyjściową. Rozpraszanie ciepła laserów w stanie stałym jest stosunkowo trudne, a problemy z efektem termicznym są podatne na działanie przy dużej mocy, wpływając na wydajność i żywotność lasera.
⑥ Lasery światłowodowe wielkości i konserwacji są bardzo kompaktowe i prawie wolne od utrzymania. Niewielki rozmiar włókna i brak zewnętrznych luster znacznie zmniejszają problemy z wyrównaniem związane z laserami w stanie stałym. Ponadto doskonała zdolność rozpraszania ciepła włókna zwykle nie wymaga aktywnego chłodzenia, co dodatkowo zmniejsza wymagania dotyczące konserwacji. Jednocześnie lasery światłowodowe są na ogół bezpieczniejsze do działania, ponieważ laser jest ograniczony do włókna, zmniejszając ryzyko przypadkowej ekspozycji. Wyrównanie luster w laserach w stanie stałym ma kluczowe znaczenie dla ich działania i wymaga regularnej kontroli i regulacji, co zwiększa obciążenie konserwacyjne. Ponadto lasery w stanie stałym zwykle wymagają aktywnego chłodzenia, aby zarządzać ciepłem wytwarzanym w medium wzmocnienia, co nie tylko zwiększa złożoność systemu, ale także zwiększa wymagania dotyczące konserwacji. Lasery w stanie stałym są zwykle większe niż lasery światłowodowe. Potrzeba dużych luster i luster zewnętrznych zwiększa ich rozmiar i wagę, ograniczając ich zastosowanie w zastosowaniach o ograniczonej przestrzeni.
2. Pola aplikacji
Lasery światłowodowe lśnią w dziedzinie cięcia i spawania przemysłowego z ich wysoką energią, wysoką jakością wiązki, dobrej wydajności rozpraszania ciepła i stabilności. Lasery światłowodowe są szczególnie odpowiednie do gęstego cięcia płyt i spawania materiałów metali. Ich wysoka efektywność konwersji elektrooptycznej oraz konstrukcja bez regulacji i bez konserwacji znacznie zmniejszają koszty użytkowania i trudność konserwacji. Jednocześnie wysoka tolerancja laserów światłowodowych do trudnych środowisk pracy, takich jak kurz, wibracje, wilgotność itp., Sprawia, że dobrze sobie radzą w różnych miejscach przemysłowych. Ciągłe lasery mają wysoki stopień penetracji w dziedzinie przetwarzania makro i stopniowo zastępują tradycyjne metody przetwarzania w tej dziedzinie.
Lasery w stanie stałym są unikalne w dziedzinie ultra-precyzyjnej i ultra-mikro przetwarzania z ich wysoką mocą szczytową, energią dużej impulsów i wyjściem lasera o krótkiej długości fali (takie jak światło zielone i światło ultrafioletowe). W procesach takich jak oznaczenie materiałów metali/niemetalowych, cięcie, wiercenie i spawanie lasery w stanie stałym mogą osiągnąć wyższą dokładność przetwarzania i szersze zastosowanie materiału. Zwłaszcza w przypadku precyzyjnego spawania i wytarcia światła 3D materiałów niemetalicznych, lasery w stanie stałym stały się preferowanym sprzętem ze względu na ich lasery krótkoterminowe z małymi efektami termicznymi i wysoką dokładnością przetwarzania. Lasery w stanie stałym są stosowane głównie w dziedzinie precyzyjnej mikro-maszynki materiałów niemetalicznych oraz cienkich, kruchej i innych materiałów metalowych ze względu na ich krótką długość fali (ultrafiolet, głębokie ultrafiolet), krótką szerokość impulsu (pikosekund, femtosekund) Moc szczytowa. Ponadto lasery w stanie stałym są szeroko stosowane w najnowocześniejszych badaniach naukowych w dziedzinie środowiska, medycyny, wojska i tak dalej.
3. Udział w rynku
Mój kraj jest w trakcie transformacji i modernizacji produkcji, od produkcji niskiej klasy po wysokiej klasy produkcję. Niska produkcja stanowi wysoki odsetek. Rynek przetwarzania makro obejmuje zarówno produkcję niską, jak i produkcję wysokiej klasy. Zapotrzebowanie rynkowe jest duże. Dlatego zdolność rynkowa laserów światłowodowych jest stosunkowo duża.
Stopień lokalizacji krajowych laserów z włókien o niskiej mocy jest wysoki i istnieje wielu krajowych producentów na dużą skalę. Zgodnie z „Raportem rozwoju przemysłu laserowego China” lasery światłowodowe o niskiej mocy zostały w pełni zastąpione produktami krajowymi; Jeśli chodzi o ciągłe lasery światłowodowe o średniej mocy, jakość krajowa nie ma oczywistych wad, przewaga cenowa jest oczywista, a udział w rynku jest równoważny; Jeśli chodzi o ciągłe lasery światłowodowe o dużej mocy, marki krajowe osiągnęły częściową sprzedaż.
Jeśli chodzi o solidne lasery, ze względu na późny rozwój w Chinach, obecnie nie ma giełdowych firm z tym produktem jako główną działalność i na ogół kupują marki zagraniczne.
Lasery światłowodowe są używane głównie w dziedzinie przetwarzania makro ze względu na ich wysoką moc wyjściową (przetwarzanie makro laserowe ogólnie odnosi się do przetwarzania wielkości i kształtu obiektu przetwarzania z wpływem wiązki laserowej na obiekt przetwarzania w zakresie milimetra ); Lasery stałe są szeroko stosowane w dziedzinie mikro przetwarzania ze względu na ich zalety, takie jak krótka długość fali, szerokość wąska i wysoka moc szczytowa (mikro przetwarzanie ogólnie odnosi się do przetwarzania rozmiaru i kształtu z precyzją osiągającym mikrometr, a nawet poziom nanometru ), powodując pewne różnice między użytkownikami litych laserów i laserów światłowodowych.
Ogólnie rzecz biorąc, solidne lasery i lasery światłowodowe mają różne pola aplikacji i każdy ma własne pole aplikacji. Nie ma bezpośredniej konkurencji między nimi w większości dziedzin. W dziedzinie przetwarzania materiałów metali, które pokrywa się z dziedziną mikro przetwarzania, gdy metal osiąga pewną grubość, pole to ogólnie przyjmuje tradycyjne metody lub lasery światłowodowe ze względów kosztów. Lasery stałe są używane tylko w scenach o cienkiej grubości metalu lub wymaganiach o wysokiej przetwarzaniu i niewrażliwe na koszty. Ponadto konkurencja pokrywa się między nimi jest niska. Lasery stałe są używane głównie do przetwarzania materiałów niemetalicznych (szkła, ceramiki, tworzywa sztuczne, polimery, opakowanie, inne kruche materiały itp.), A w dziedzinie materiałów metalowych są używane w scenach o wysokich wymaganiach precyzyjnych i wymaganiach i wymaganiach precyzyjnych i stosunkowo niewrażliwe na koszty.
