Wprowadzenie CO2 L aser
Laser CO2 został wynaleziony przez C. Kumara N. Patela w Bell Labs w 1964 roku i jest starożytną technologią w ciągle zmieniającej się branży optoelektronicznej. Pomimo długiego czasu technologia laserowa CO2 nadal rozwija się na rynku dzięki unikalnej długości fali, mocy i czystości widmowej.
Wiele naturalnych materiałów i materiałów syntetycznych ma silne piki absorpcji przy 9 ~ 12μm, co jest pasmem długości fali wyjściowej laserów CO2, co zapewnia wiele możliwości dla laserów CO2 w przetwarzaniu materiałów i analizie spektralnej. Pasmo to jest również zawarte w oknie transmisji atmosferycznej i dlatego jest idealne do wielu zastosowań wykrywania i pomiaru odległości. Typowy laser CO2 powstaje w wyniku wyładowania gazowego z cząsteczek CO2 zawierających mieszany gaz. Ponieważ poziomy energii wibracji i rotacji molekularnej są bardzo bliskie, fotony wytwarzane przez przejście cząsteczek CO2 między tymi poziomami energii mają mniejszą energię i długość fali niż światło widzialne i bliskiej podczerwieni.
Lasery CO2 są dostępne w zakresie mocy od miliwatów do kilkudziesięciu tysięcy watów i mogą być wykorzystywane do produkcji oprzyrządowania, a także do wydajnego cięcia. Ponieważ lasery CO2 mają wysoką czystość widmową, szerokość linii do 1 kHz bez poświęcania mocy, wydajność konwersji może osiągnąć 10%. Te cechy sprawiają, że lasery CO2 nadają się do nowych zastosowań w przetwarzaniu materiałów, laserowym wyznaczaniu odległości i radarach, wspomaganiu wizji termicznej i ukierunkowanych zastosowaniach medycznych.
Od czasu wynalezienia go przez dziesięciolecia, niezliczone lasery CO2 zostały zastosowane w medycynie, przemyśle i badaniach naukowych, od 4-cyfrowego druku cyfrowego na chińskiej linii do produkcji butelek z wodą mineralną o wysokiej prędkości do spawania części samochodowych Mercedes-Benz w Niemczech. Nawet dzisiaj, gdy lasery światłowodowe niszczą duży rynek laserów CO2, a lasery kaskadowe nie przełamują pola innowacji, jeśli lasery CO2 zmierzają w kierunku dedykowanych obszarów, nadal będą szeroko stosowane na rynku.
Wyzwanie konkurencji
Pomimo tych długoterminowych korzyści lasery CO2 napotkały wyzwania w niektórych obszarach. Lasery światłowodowe i kwantowe lasery kaskadowe rozszerzyły się na wiele aplikacji, które wcześniej były zdominowane przez lasery CO2.
W zastosowaniach przemysłowych lasery światłowodowe dużej mocy zapewniają wyższą wydajność, ich energia może być lepiej absorbowana przez materiały metalowe i jest bardziej opłacalna. Jednak lasery CO2 są nadal jedynym sposobem przetwarzania wielu materiałów niemetalicznych, ponieważ materiały te nie absorbują długości fali laserów światłowodowych w bliskiej podczerwieni.
Lasery kaskadowe ilościowe są w stanie wytwarzać długości fal w zakresie od 2 do 12 μm i są bardziej kompaktowe, co czyni je ważnym narzędziem w zastosowaniach spektroskopowych. Jednak wiele czujników, wrażliwych spektralnie zastosowań przemysłowych i medycznych w zakresie podczerwieni od 8 do 12 μm wymaga wyższej mocy, lepszej czystości widmowej, doskonałej spójności i stabilnych trybów przestrzennych. To tylko lasery CO2. osiągać.
Oprócz wyzwań technicznych, rozwijający się przemysł laserowy w Chinach doprowadził również do niższych i niższych cen. Standardowe lasery CO2 szybko stają się komercjalizowane, z barierami wejścia i gwałtownym spadkiem zysków. Trzy lata temu chińskie firmy zakupiły wyprodukowane w USA lasery CO2 o mocy 30 W za 4.500 USD; obecnie na rynku dostępne są krajowe lasery CO2, które obniżają ceny do 2000 USD.
Te czynniki oznaczają koniec ery „opartej na cenach”. W dobie wyceny opartej na cenach firma produkuje lasery o określonej średniej mocy i może być stosowana w wielu dziedzinach. Cena jest proporcjonalna do mocy. Dzięki tej strategii niektóre odnoszące sukcesy firmy, takie jak Synrad, Coherent i Rofin, oferują gamę laserów CO2 o mocy od kilku watów do kilkudziesięciu tysięcy watów, co pozwala również na stosowanie laserów CO2 w zakładach przetwórstwa tworzyw sztucznych, klinikach dentystycznych, liniach montażowych telefonów komórkowych itd. Pole to było szeroko stosowane.
Chociaż lasery CO2 zakończyły się jako „uniwersalne rozwiązanie dla wszystkich zastosowań”, wraz z pojawieniem się nowych materiałów i coraz bardziej rygorystycznymi wymogami przetwarzania przemysłowego i naukowego, wymagają one nowych dedykowanych laserów, które wymagają prawdziwych laserów. Oferta wartości ma głębsze zrozumienie techniczne i wymaga zupełnie innego sposobu wytwarzania i promowania laserów CO2. Lasery CO2 rozwiązują te nowe wyzwania.
Jeśli chodzi o produkcję, ten nowy model wymaga dostosowania różnych specyfikacji lasera CO2, aby ściśle odpowiadał specyficznym potrzebom klienta. Jeśli chodzi o rynek, z poprzedniej średniej mocy i wartości „opartej na cenie”, został on przekształcony w niestandardowe rozwiązanie do projektowania kształtu impulsu, mocy szczytowej, dedykowanej długości fali i stabilnej pracy lasera zgodnie z określonymi materiałami i wymagania aplikacji.
