Lasery światłowodowe a lasery-na ciele stałym: różnice i zalety

1. Zasady techniczne i różnice w działaniu

① Zysk średni

Lasery światłowodowe wykorzystują włókna szklane-domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich jako nośniki wzmocnienia. Pod wpływem światła pompy we włóknie powstaje duża gęstość mocy, co powoduje inwersję obsadzeń poziomu energii lasera i oscylacje lasera w pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego wnęki rezonansowej. Lasery światłowodowe są kompaktowe i nie wymagają skomplikowanego systemu chłodzenia, a elastyczność światłowodu sprawia, że ​​są one bardziej korzystne w zastosowaniach związanych z wielo-przestrzennym przetwarzaniem wymiarowym.

Rdzeniem lasera światłowodowego jest włókno optyczne – elastyczne,-cienkie jak włos włókno szklane lub plastikowe, znane ze swojej zdolności do prowadzenia światła na duże odległości przy minimalnych stratach. Włókno pełni rolę aktywnego ośrodka wzmacniającego lasera i stanowi rdzeń jego działania. Jednakże w przeciwieństwie do niedomieszkowanych włókien szklanych lub plastikowych stosowanych w telekomunikacji, światłowód lasera światłowodowego jest domieszkowany pierwiastkami ziem rzadkich, takimi jak erb czy iterb. Domieszkowanie to wprowadza stan energetyczny wymagany do działania lasera, dzięki czemu włókno nie tylko prowadzi światło, ale także je wzmacnia.

Laser-na ciele stałym (SSL) skupia się na unikalnym ośrodku wzmacniającym, czyli materiale stałym, i zwykle składa się z czterech części: ośrodka wzmacniającego, układu chłodzenia, optycznej wnęki rezonansowej i źródła pompy. Medium wzmacniające, takie jak rubin (Cr:Al₂O₃) lub granat itrowo-aluminiowy domieszkowany neodymem- (Nd:YAG), jest duszą lasera na ciele stałym. Domieszkowane w nim aktywowane jony (takie jak Nd³⁺) powodują inwersję obsadzeń pod wpływem światła pompy, generując w ten sposób światło laserowe. Układ chłodzenia odpowiada za odprowadzanie ciepła zgromadzonego wewnątrz ośrodka wzmacniającego w wyniku generacji lasera, aby zapewnić stabilną pracę lasera. Rezonator optyczny wytwarza ciągłe oscylacje poprzez dodatnie sprzężenie zwrotne fotonów, emitując wysoce monochromatyczną i wysoce kierunkową wiązkę lasera.

② Wydajność i efektywność

Lasery światłowodowe są znane ze swojej doskonałej wydajności elektrycznej, wynikającej z natury kabli światłowodowych, które mogą przewodzić światło przy minimalnych stratach. Ta cecha sprawia, że ​​lasery światłowodowe są niezwykle energooszczędne, często osiągając sprawność przekraczającą 30%. Lasery-na ciele stałym są generalnie mniej wydajne, prawdopodobnie ze względu na większe straty w większych ośrodkach wzmacniających i potrzebę stosowania lamp-o wysokiej intensywności do pompowania.

③ Jakość wiązki: bezpośrednio wpływa na skuteczność laserów w zastosowaniach precyzyjnych

Jedno-tryb pracy laserów światłowodowych może zapewnić niewiarygodnie wysoką jakość wiązki, charakteryzującą się ścisłym skupieniem i minimalną rozbieżnością. Lasery-na ciele stałym, chociaż mogą zapewniać-wiązki wysokiej jakości, często trudno jest im dorównać jakością wiązki laserom światłowodowym, zwłaszcza przy wyższych poziomach mocy. Pomimo niższej wydajności i jakości wiązki lasery na ciele stałym-nie są pozbawione zalet. Mają potężne możliwości skalowania mocy i doskonale nadają się do zastosowań-o dużym poborze mocy. Lasery na ciele stałym-można zaprojektować tak, aby wytwarzały niewiarygodnie wysoki poziom mocy poprzez zwiększenie rozmiaru ośrodka wzmacniającego i mocy pompy, co nie jest takie proste w przypadku laserów światłowodowych ze względu na ograniczenia rozmiaru włókien i rozpraszania ciepła.

④ Stabilność

Lasery światłowodowe charakteryzują się dużą stabilnością. Ich struktura włókien jest niewrażliwa na zmiany środowiskowe (takie jak temperatura, wilgotność, wibracje itp.) i może utrzymać stabilne warunki pracy w trudnych warunkach. Jednocześnie lasery światłowodowe są strukturami-na ciele stałym i nie zawierają elementów optycznych-w wolnej przestrzeni, dlatego są uważane za trwalsze i lepiej przystosowane do zmian środowiskowych.

Lasery-na ciele stałym mają stosunkowo słabą stabilność, a zmiany czynników środowiskowych mogą mieć większy wpływ na ich działanie.

⑤ Wydajność rozpraszania ciepła

Lasery światłowodowe charakteryzują się doskonałą wydajnością rozpraszania ciepła. Jego medium wzmacniającym jest światłowód, który ma duży stosunek powierzchni do objętości, a ciepło może być szybko rozpraszane, dzięki czemu może pracować stabilnie przez długi czas i wytrzymywać dużą moc wyjściową.

Lasery-na ciele stałym stosunkowo trudno rozpraszają ciepło i są podatne na efekty termiczne podczas pracy z dużą mocą, co wpływa na wydajność i żywotność lasera.

⑥ Rozmiar i koszty konserwacji

Lasery światłowodowe są bardzo kompaktowe i prawie nie wymagają konserwacji. Mały rozmiar światłowodu i brak zwierciadeł zewnętrznych znacznie zmniejszają problemy z wyrównaniem związane z laserami-na ciele stałym. Ponadto doskonałe właściwości rozpraszania ciepła przez włókno zwykle nie wymagają aktywnego chłodzenia, co dodatkowo zmniejsza wymagania konserwacyjne. Jednocześnie lasery światłowodowe są ogólnie bezpieczniejsze w obsłudze, ponieważ laser jest zamknięty we włóknie, co zmniejsza ryzyko przypadkowego narażenia.

Wyrównanie zwierciadeł w laserach-na ciele stałym ma kluczowe znaczenie dla ich działania i wymaga regularnej kontroli i regulacji, co zwiększa obciążenie pracą konserwacyjną. Ponadto lasery-na ciele stałym zwykle wymagają aktywnego chłodzenia w celu zarządzania ciepłem wytwarzanym w ośrodku wzmacniającym, co nie tylko zwiększa złożoność systemu, ale także zwiększa wymagania konserwacyjne. Lasery-na ciele stałym są zwykle większe niż lasery światłowodowe. Konieczność stosowania lusterek o dużym wzmocnieniu i lusterek zewnętrznych zwiększa ich rozmiar i wagę, ograniczając ich zastosowanie w zastosowaniach o ograniczonej przestrzeni.

2. Pola aplikacji

Lasery światłowodowe wyróżniają się w dziedzinie cięcia i spawania przemysłowego dzięki swojej dużej mocy, wysokiej jakości wiązki, dobrej wydajności rozpraszania ciepła i stabilności. Lasery światłowodowe nadają się szczególnie do cięcia grubych blach i spawania materiałów metalowych. Ich wysoka-wydajność konwersji elektro-optycznej oraz-bezobsługowa i niewymagająca regulacji-konstrukcja znacznie zmniejszają koszty użytkowania i trudność konserwacji. Jednocześnie wysoka tolerancja laserów światłowodowych na trudne warunki pracy, takie jak kurz, wibracje, wilgoć itp., sprawia, że ​​sprawdzają się one również w różnych obiektach przemysłowych. Lasery ciągłe charakteryzują się wysokim stopniem penetracji w dziedzinie makroobróbki i stopniowo wypierają tradycyjne metody obróbki w tej dziedzinie.

Lasery-na ciele stałym są wyjątkowe w dziedzinie ultra-precyzyjności i ultra-mikroprzetwarzania ze względu na wysoką moc szczytową, dużą energię impulsu i moc wyjściową lasera-o krótkiej długości fali (takiej jak światło zielone i światło ultrafioletowe). W procesach takich jak znakowanie metali i materiałów niemetalowych, cięcie, wiercenie i spawanie,-lasery na ciele stałym mogą osiągnąć wyższą dokładność przetwarzania i szersze zastosowanie materiałów. Szczególnie w-precyzyjnym spawaniu i-utwardzaniu światłem w drukowaniu 3D-materiałów niemetalowych, lasery na ciele stałym-stały się preferowanym sprzętem ze względu na ich lasery o krótkiej-fali, charakteryzujące się niewielkimi efektami termicznymi i dużą dokładnością przetwarzania. Lasery-na ciele stałym są stosowane głównie w precyzyjnej mikro-obróbce-materiałów niemetalowych oraz cienkich, kruchych i innych materiałów metalowych ze względu na ich krótką długość fali (ultrafiolet, głębokie ultrafiolet), krótką szerokość impulsu (pikosekunda, femtosekunda) i wysoką moc szczytową. Ponadto lasery-na ciele stałym są szeroko stosowane w-nowoczesnych badaniach naukowych w dziedzinach ochrony środowiska, medycyny, wojskowości i tak dalej.

3. Udział w rynku

Nasz kraj jest w trakcie transformacji i modernizacji produkcji z niższej-do wysokiej-produkcji. Dużą część stanowi produkcja-niskiej klasy. Rynek-przetwarzania makro obejmuje zarówno produkcję-z niższej półki, jak i część-z najwyższej półki. Zapotrzebowanie na rynku jest duże. Dlatego też potencjał rynkowy laserów światłowodowych jest stosunkowo duży.

Krajowe lasery światłowodowe małej-mocy są zlokalizowane w dużych lokalizacjach i istnieje wielu krajowych producentów-na dużą skalę. Według „Raportu o rozwoju przemysłu laserowego w Chinach” lasery światłowodowe-o małej mocy zostały w całości zastąpione produktami krajowymi; w przypadku laserów światłowodowych ciągłych średniej-mocy krajowa jakość nie ma oczywistych wad, przewaga cenowa jest oczywista, a udział w rynku jest równoważny; jeśli chodzi o lasery światłowodowe ciągłe o dużej mocy, marki krajowe osiągnęły częściową sprzedaż.

Jeśli chodzi o lasery stałe, ze względu na późny rozwój w Chinach, obecnie nie ma na giełdzie spółek, których głównym przedmiotem działalności jest ten produkt, a dokonują one z reguły zakupu marek zagranicznych.

Lasery światłowodowe stosowane są głównie w dziedzinie makroobróbki ze względu na ich dużą moc wyjściową (laserowe makroobróbka ogólnie odnosi się do przetwarzania wielkości i kształtu obrabianego przedmiotu z wpływem wiązki lasera na poziomie milimetrowym); Lasery na ciele stałym są szeroko stosowane w dziedzinie mikroobróbki ze względu na ich zalety, takie jak krótka długość fali, wąska szerokość impulsu i duża moc szczytowa (mikroobróbka ogólnie odnosi się do przetwarzania rozmiaru i kształtu z precyzją sięgającą poziomu mikrometra, a nawet nanometra), co powoduje pewne różnice między użytkownikami laserów stałych i laserów światłowodowych.

Ogólnie rzecz biorąc, lasery stałe i lasery światłowodowe mają swoje własne obszary zastosowań. W większości dziedzin nie ma między nimi bezpośredniej konkurencji. W dziedzinie obróbki materiałów metalowych, która pokrywa się z dziedziną mikroobróbki, gdy metal osiąga określoną grubość, w tej dziedzinie zazwyczaj stosuje się tradycyjne metody lub lasery światłowodowe ze względu na koszty. Lasery stałe są używane tylko w scenach o cienkiej grubości metalu lub wysokich wymaganiach dotyczących przetwarzania i są niewrażliwe na koszty. Ponadto stopień nakładania się konkurencji między nimi jest niewielki. Lasery stałe są używane głównie do obróbki-materiałów niemetalicznych (szkło, ceramika, tworzywa sztuczne, polimery, opakowania, inne materiały kruche itp.), a w przypadku materiałów metalowych są stosowane w scenach o wysokich wymaganiach dotyczących precyzji i stosunkowo niewrażliwych na koszty.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat spawania laserowego lub chcesz kupić dla siebie najlepszą spawarkę laserową, zostaw wiadomość na naszej stronie i bezpośrednio napisz do nas!

Skontaktuj się z nami:

Laser Raythera