Pluošto lazeriai ir kietojo kūno lazeriai

Šiandienos greito lazerių technologijos, kietojo kūno lazerių ir pluošto lazerių, kaip du pagrindiniai pagrindiniai lazeriniai produktai, kūrimo epochoje, kiekvienas parodė savo unikalų žavesį ir pranašumus daugelyje sričių, tokių kaip pramoninė produkcija, moksliniai tyrimai ir kariniai pritaikymai.

1. Techniniai principai ir veiklos skirtumai

1.1 Gaukite terpę

Pluošto lazeriai naudoja retąsias žemės plovimo stiklo pluoštus kaip didinimo terpę. Veikiant siurblio šviesai, pluošte susidaro didelis galios tankis, todėl lazerio energijos lygio ir lazerinio virpesių populiacija kyla per teigiamą rezonansinės ertmės grįžtamojo ryšio kilpą. Pluošto lazeriai yra kompaktiški ir nereikalauja sudėtingos aušinimo sistemos, o pluošto lankstumas daro juos naudingesnius daugialypiuose erdvės apdorojimo programose. Pluošto lazerio šerdis yra optinis pluoštas, lankstus, plaukų plonas stiklas ar plastikinis siūlas, žinomas dėl savo sugebėjimo nukreipti šviesą dideliais atstumais ir minimaliai prarasti. Pluoštas veikia kaip aktyvioji lazerio stiprinimo terpė ir yra lazerio veikimo šerdis. Tačiau, skirtingai nuo telekomunikacijų naudojamų neapleistų stiklo ar plastikinių pluoštų, optinis pluoštas pluošto lazerie yra apjuostas retais žemės elementais, tokiais kaip Erbium ar Ytterbium. Šis dopingas pristato energijos būseną, reikalingą lazerio veikimui, leidžiant pluoštui ne tik nukreipti šviesą, bet ir ją sustiprinti. Kietojo kūno lazeris (SSL) yra sutelktas į jo unikalią stiprinimo terpę, kietą medžiagą ir paprastai susideda iš keturių dalių: gaukite vidutinę, aušinimo sistemą, optinę rezonansinę ertmę ir siurblio šaltinį. Genėjimo terpė, tokia kaip rubinas (Cr: al₂o₃) arba neodimio, opos „Yttrium“ aliuminio granatas (ND: YAG), yra kietojo kūno lazerio siela. Aktyvuoti jonai (pvz., Nd³⁺), paslėptas jo viduje, pasiekia populiacijos inversiją veikiant siurblio šviesai, taip sukuriant lazerio šviesą. Aušinimo sistema yra atsakinga už šilumos, susikaupusios padidėjimo terpėje, pašalinimą dėl lazerio susidarymo, kad būtų užtikrintas stabilus lazerio veikimas. Optinis rezonatorius sudaro nuolatinius virpesius per teigiamą fotonų grįžtamąjį ryšį, išleisdamas labai monochromatinį ir labai kryptinį lazerio pluoštą.

1.2 Veikimo ir efektyvumo pluošto lazeriai yra žinomi dėl puikaus elektrinio efektyvumo dėl šviesolaidinių kabelių pobūdžio, kuris gali lemti šviesą su minimaliais praradimais. Dėl šios funkcijos pluošto lazeriai yra nepaprastai efektyvūs energijai, dažnai pasiekia daugiau nei 30%efektyvumą. Kietojo kūno lazeriai paprastai yra ne tokie efektyvūs, tikriausiai dėl didesnių jų didesnių stiprinimo terpių nuostolių ir poreikio siurbti didelio intensyvumo lempas.

1.3 Plaktinės kokybė: Tiesiogiai veikia lazerių efektyvumą tiksliose programose, esančiose vieno režimo pluošto lazerių veikimas, gali suteikti neįtikėtinai aukštą spindulio kokybę, kuriai būdingas griežtas fokusavimas ir minimalus skirtumas. Kietojo kūno lazeriai, nors ir galintys suteikti aukštos kokybės pluoštus, dažnai sunku suderinti pluošto lazerių pluošto kokybę, ypač esant didesnei galios lygiui. Nepaisant mažesnio jų efektyvumo ir pluošto kokybės, kietojo kūno lazeriai nėra be jų pranašumų. Jie turi galingas galios mastelio keitimo galimybes ir yra gerai tinkami didelės galios programoms. Kietojo kūno lazeriai gali būti suprojektuoti taip, kad padidintų padidėjusio stiprinimo terpės ir siurblio galios dydį, o tai nėra taip paprasta pluošto lazeriams dėl pluošto dydžio ir šilumos išsklaidymo apribojimų.

1.4 Stabilumo pluošto lazeriai turi didelį stabilumą. Jų pluošto struktūra yra nejautri aplinkos pokyčiams (tokiems kaip temperatūra, drėgmė, vibracija ir kt.) Ir gali išlaikyti stabilias darbo sąlygas atšiaurioje aplinkoje. Tuo pat metu pluošto lazeriai laikomi patvaresniais ir pritaikomais aplinkos pokyčiams, nes jie naudoja kietojo kūno struktūrą ir neturi laisvos erdvės optinių komponentų. Kietojo kūno lazerių stabilumas yra gana blogas, o aplinkos veiksnių pokyčiai gali turėti didesnį poveikį jų rezultatams.

1.5 Šilumos išsklaidymo pluošto lazeriai pasižymi puikiu šilumos išsklaidymo veikimu. Jo padidėjimo terpė yra optinis pluoštas, kurio paviršiaus ploto ir tūrio santykis yra didelis, o šiluma gali būti greitai išsisklaidžiusi, todėl ji gali ilgai veikti stabiliai ir atlaikyti didelę galią. Kietojo kūno lazerius gana sunku išsklaidyti šilumą ir jie yra linkę į šiluminį poveikį, kai veikia esant didelei galiai, paveikdami lazerio veikimą ir tarnavimo laiką.

1,6 dydžio ir priežiūros išlaidos Pluošto lazeriai yra labai kompaktiški ir jiems beveik nereikia priežiūros. Mažas pluošto dydis ir išorinių veidrodžių nebuvimas labai sumažina suderinimo problemas, susijusias su kietojo kūno lazeriais. Be to, puikioms pluošto šilumos išsklaidymo galimybėms paprastai nereikia aktyvaus aušinimo, dar labiau sumažinti priežiūros reikalavimus. Tuo pačiu metu pluošto lazeriai paprastai yra saugesni, nes lazeris yra apsiribojęs pluoštu, sumažindamas atsitiktinio poveikio riziką. Veidrodžių suderinimas kietojo kūno lazeriuose yra labai svarbus jų veikimui ir reikalingas reguliariai tikrinti ir reguliuoti, o tai padidina techninės priežiūros darbo krūvį. Be to, kietojo kūno lazeriams paprastai reikia aktyvaus aušinimo, kad būtų galima valdyti šilumą, sukurtą padidėjimo terpėje, o tai ne tik padidina sistemos sudėtingumą, bet ir padidina priežiūros reikalavimus. Kietojo kūno lazeriai paprastai būna didesni nei pluošto lazeriai. Didelių padidėjimo veidrodžių ir išorinių veidrodžių poreikis padidina jų dydį ir svorį, ribojant pritaikomumą programose, turinčiose ribotą erdvę.

2. Taikymo laukai

Pluošto lazeriai šviečia pramoninio pjovimo ir suvirinimo srityje, turint didelę galią, aukštos spindulio kokybę, gerą šilumos išsklaidymo efektyvumą ir stabilumą. Pluošto lazeriai yra ypač tinkami storam plokščių pjaustymui ir metalinių medžiagų suvirinimui. Jų didelis elektro-optinis konversijos efektyvumas ir be priežiūros ir be priežiūros dizainas labai sumažina naudojimo sąnaudas ir techninės priežiūros sunkumus. Tuo pačiu metu didelis pluošto lazerių tolerancija į atšiaurią darbo aplinką, tokią kaip dulkės, vibracija, drėgmė ir kt., Taip pat leidžia juos gerai atlikti įvairiose pramoninėse vietose. Nuolatiniai lazeriai labai įsiskverbia į makro apdorojimo sritį ir palaipsniui pakeitė tradicinius apdorojimo metodus šioje srityje. Kietojo kūno lazeriai yra išskirtiniai ypač tikslumo ir ultra-mikro apdorojimo srityje su didele didžiausia galia, didele impulsų energija ir trumpojo bangos ilgio lazerio išėjimu (pvz., Žalia ir ultravioletinė šviesa). Procesuose, tokiuose kaip metalo/nemetalinės medžiagos žymėjimas, pjaustymas, gręžimas ir suvirinimas, kietojo kūno lazeriai gali pasiekti didesnį apdorojimo tikslumą ir platesnį medžiagų pritaikymą. Ypač didelio tikslumo suvirinimo ir šviesiai sukuriančio 3D spausdinimo nemetalinėse medžiagose, kietojo kūno lazeriai tapo tinkamiausia įranga dėl jų trumpo bangos ilgio lazerių, turinčių mažą šiluminį efektą ir aukštą apdorojimo tikslumą. Kietojo kūno lazeriai daugiausia naudojami tikslaus mikrobangų modifikavimui nemetalinių medžiagų ir plonos, trapios ir kitos metalinės medžiagos dėl jų trumpo bangos ilgio (ultravioletinių spindulių, giliųjų ultravioletinių spindulių), trumpo impulso pločio (pikosekundės, femtosekundės) ir didelės didžiausios galios. Be to, kietojo kūno lazeriai yra plačiai naudojami atliekant pažangiausius mokslinius tyrimus aplinkos, medicinos, karinių ir pan. Laukuose.

3. Rinkos dalis, kurią mano šalis pertvarko ir atnaujina gamybos pramonę nuo žemos klasės gamybos iki aukščiausios klasės gamybos. Žemos klasės gamyba sudaro didelę dalį. Makro apdorojimo rinka apima ir žemos klasės gamybą, ir kai kuriose aukščiausios klasės gamybose. Rinkos paklausa yra didelė. Todėl pluošto lazerių rinkos pajėgumas yra palyginti didelis. Vietiniai mažos galios pluošto lazeriai yra labai lokalizuoti ir yra daug didelio masto vidaus gamintojų. Remiantis „Kinijos lazerių pramonės plėtros ataskaita“, mažos galios pluošto lazerius buvo visiškai pakeista vietiniais produktais; Kalbant apie vidutinės galios ištisinius pluošto lazerius, vidaus kokybė neturi akivaizdžių trūkumų, kainų pranašumas yra akivaizdus, ​​o rinkos dalis yra palyginama; Kalbant apie didelės galios ištisinius pluošto lazerius, vietiniai prekės ženklai pasiekė dalinius pardavimus. Kalbant apie kietojo kūno lazerius, dėl pavėluotos plėtros Kinijoje, šiuo metu nėra įtrauktų į sąrašą įtrauktų bendrovių, turinčių šį produktą kaip pagrindinį verslą, ir paprastai jie perka užsienio prekės ženklus. Pluošto lazeriai daugiausia naudojami makro apdorojimo srityje dėl jų didelės išėjimo galios (lazerio makro apdorojimas paprastai reiškia apdorojimo objekto dydį ir formą su lazerio spindulio įtaka milimetro lygiu); Kietieji lazeriai yra plačiai naudojami mikro apdorojimo srityje dėl jų pranašumų, tokių kaip trumpas bangos ilgis, siauros impulsų plotis ir didelė didžiausia galia (mikro apdorojimas paprastai reiškia dydžio ir formos apdorojimą tiksliai pasiekiančiais mikrometrus ar net nanometrus), todėl tam tikruose kietųjų lazerių ir skaidulų lazerių vartotojų skirtumuose. Apskritai, kietieji lazeriai ir pluošto lazeriai savo taikymo laukuose skiriasi skirtingai ir kiekvienas turi savo taikymo lauką. Daugelyje laukų tarp jų nėra tiesioginės konkurencijos. Metalo medžiagų apdorojimo lauke, kuris sutampa su mikro apdorojimo lauku, kai metalas pasiekia tam tikrą storią, šis laukas paprastai naudoja tradicinius metodus ar pluošto lazerius dėl išlaidų priežasčių. Kietosios lazeriai naudojami tik scenose, kur metalo storis yra plonas arba apdorojimo reikalavimai yra dideli, o kaina nėra jautri. Be to, konkurencija sutampa tarp jų. Kietieji lazeriai daugiausia naudojami ne metalinių medžiagų (stiklo, keramikos, plastikų, polimerų, pakuočių, kitų trapių medžiagų ir kt.) Apdorojimui, o metalinių medžiagų lauke jie naudojami scenose, kuriose yra dideli tikslūs reikalavimai ir santykinai nejautrūs kainoms.