Fiberlasere Vs solid-state-lasere

I dagens epoke med rask utvikling av laserteknologi, har solid-state lasere og fiberlasere, som de to viktigste mainstream laserproduktene, hver demonstrert sin unike sjarm og fordeler på mange felt som industriell produksjon, vitenskapelig forskning og militære applikasjoner.

1. Tekniske prinsipper og resultatforskjeller

1.1 Få medium

Fiberlasere bruker sjeldne jorddopte glassfibre som gevinstmedier. Under virkningen av pumpelys dannes det høye krafttetthet i fiberen, noe som resulterer i en populasjonsinversjon av laserenerginivået og laseroscillasjon gjennom den positive tilbakemeldingssløyfen til resonanshulen. Fiberlasere er kompakte og krever ikke et komplekst kjølesystem, og fiberens fleksibilitet gjør dem mer fordelaktige i flerdimensjonale rombehandlingsapplikasjoner. Kjernen i en fiberlaser er en optisk fiber, et fleksibelt, hårtynt glass eller plast glødetråd kjent for sin evne til å lede lys over lange avstander med minimalt tap. Fiberen fungerer som det aktive forsterkningsmediet til laseren og er kjernen i laserens drift. I motsetning til de udopede glass- eller plastfibrene som brukes i telekommunikasjon, er den optiske fiberen i en fiberlaser imidlertid dopet med sjeldne jordelementer som erbium eller Ytterbium. Denne dopingen introduserer energitilstanden som kreves for laserdrift, slik at fiberen ikke bare kan lede lys, men også forsterke den. Solid-state laser (SSL) er sentrert om det unike forsterkningsmediet, fast materiale, og er vanligvis sammensatt av fire deler: Gain Medium, kjølesystem, optisk resonanshulrom og pumpekilde. Gevinstmediet, for eksempel Ruby (CR: Al₂o₃) eller neodymium-dopet yttrium aluminiums granat (ND: YAG), er sjelen til solid-state-laseren. De aktiverte ionene (for eksempel Nd³⁺) dopet inne i den oppnår populasjonsinversjon under virkning av pumpelys, og genererer dermed laserlys. Kjølesystemet er ansvarlig for å fjerne varmen som er akkumulert inne i forsterkningsmediet på grunn av lasergenerering for å sikre stabil drift av laseren. Den optiske resonatoren danner kontinuerlige svingninger gjennom positive tilbakemeldinger av fotoner, og gir en meget monokromatisk og meget retningsbestemt laserstråle.

1.2 Ytelses- og effektivitetsfiberlasere er kjent for sin utmerkede elektriske effektivitet, takket være arten av fiberoptiske kabler, som kan utføre lys med minimalt tap. Denne funksjonen gjør fiberlasere utrolig energieffektive, og oppnår ofte effektivitet på mer enn 30%. Solid-state-lasere er generelt mindre effektive, sannsynligvis på grunn av de større tapene av deres større gevinstmedier og behovet for høyintensitetslamper for pumping.

1.3 Strålekvalitet: Direkte påvirker effektiviteten til lasere i presisjonsapplikasjoner Enkodus drift av fiberlasere kan gi utrolig høy strålekvalitet, preget av tett fokusering og minimal divergens. Solid-state-lasere, selv om de er i stand til å tilveiebringe bjelker av høy kvalitet, er ofte vanskelig å matche strålekvaliteten til fiberlasere, spesielt på høyere effektnivå. Til tross for deres lavere effektivitet og bjelkekvalitet, er ikke solid-state-lasere uten fordeler. De har kraftige kraftskaleringsevner og er godt egnet for applikasjoner med høy effekt. Solid-state-lasere kan utformes for å produsere utrolig høye effektnivåer ved å øke størrelsen på forsterkningsmediet og pumpekraften, noe som ikke er så enkelt for fiberlasere på grunn av begrensningene i fiberstørrelse og varmespredning.

1.4 Stabilitetsfiberlasere har høy stabilitet. Fiberstrukturen deres er ufølsom for miljøendringer (for eksempel temperatur, fuktighet, vibrasjoner, etc.) og kan opprettholde stabile arbeidsforhold i tøffe miljøer. Samtidig anses fiberlasere som mer holdbare og tilpasningsdyktige til miljøendringer fordi de bruker en solid-state-struktur og ikke inneholder optiske komponenter med fritt rom. Solid-state-lasere har relativt dårlig stabilitet, og endringer i miljøfaktorer kan ha større innvirkning på ytelsen.

1.5 Varmedissipasjonsfiberlasere har utmerket ytelse av varmeavleder. Forsterkningsmediet er optisk fiber, som har et stort forhold mellom overflateareal og volum, og varmen kan spredes raskt, så det kan fungere stabilt i lang tid og tåler høy effekt. Solid-state-lasere er relativt vanskelig å spre varme, og er utsatt for termiske effekter når du opererer med høy effekt, noe som påvirker laserens ytelse og levetid.

1.6 Størrelse og vedlikeholdskostnader Fiberlasere er veldig kompakte og krever nesten ingen vedlikehold. Den lille størrelsen på fiberen og fraværet av ytre speil reduserer justeringsproblemene forbundet med faststofflasere. I tillegg krever ikke de utmerkede varmeavlederfunksjonene til fiberen aktiv kjøling, noe som reduserer vedlikeholdskravene ytterligere. Samtidig er fiberlasere generelt tryggere å operere fordi laseren er innesperret i fiberen, noe som reduserer risikoen for utilsiktet eksponering. Innretningen av speil i solid-state-lasere er avgjørende for deres drift og krever regelmessig inspeksjon og justering, noe som øker vedlikeholdsarbeidsmengden. I tillegg krever solid-state-lasere vanligvis aktiv kjøling for å håndtere varmen som genereres i forsterkningsmediet, noe som ikke bare øker kompleksiteten i systemet, men også øker vedlikeholdskravene. Solid-state-lasere har en tendens til å være større enn fiberlasere. Behovet for store forsterkningsspeil og eksterne speil øker størrelsen og vekten, og begrenser anvendeligheten i applikasjoner med begrenset plass.

2. Søknadsfelt

Fiberlasere skinner innen industriell skjæring og sveising med sin høye kraft, høye strålekvalitet, god varme -spredningsytelse og stabilitet. Fiberlasere er spesielt egnet for tykke plateskjæring og sveising av metallmaterialer. Deres høye elektrooptiske konverteringseffektivitet og justeringsfri og vedlikeholdsfri design reduserer kostnadene for bruk og vanskeligheten med vedlikehold. Samtidig får den høye toleransen for fiberlasere til tøffe arbeidsmiljøer, for eksempel støv, vibrasjon, fuktighet, etc., dem også til å prestere bra på forskjellige industristider. Kontinuerlige lasere har en høy grad av penetrering innen makrobehandling, og har gradvis erstattet tradisjonelle prosesseringsmetoder i dette feltet. Solid-state-lasere er unike innen ultra-presisjon og ultra-mikro-prosessering med sin høye toppkraft, stor pulsenergi og laserutgang med kort bølgelengde (for eksempel grønt lys og ultrafiolett lys). I prosesser som metall/ikke-metallmateriale merking, skjæring, boring og sveising, kan lasere av faststoff oppnå høyere prosesseringsnøyaktighet og bredere materiale anvendbarhet. Spesielt i sveising med høy presisjon og lysherdende 3D-utskrift av ikke-metalliske materialer, har solid-state-lasere blitt det foretrukne utstyret på grunn av lasere med kort bølgelengde med små termiske effekter og høy prosesseringsnøyaktighet. Solid-state-lasere brukes hovedsakelig innen presisjonsmikro-maskinering av ikke-metalliske materialer og tynne, sprø og andre metallmaterialer på grunn av deres korte bølgelengde (ultrafiolett, dyp ultrafiolett), kort pulsbredde (picosecond, femtosekund) og høy toppkraft. I tillegg er solid-state-lasere mye brukt i nyskapende vitenskapelig forskning innen miljø, medisin, militær og så videre.

3. Markedsandel Mitt land er i ferd med transformasjon og oppgradering av produksjonsindustrien fra low-end produksjon til high-end produksjon. Lavending av produksjon utgjør en høy andel. Makroprosesseringsmarkedet dekker både lav-end produksjon og litt avansert produksjon. Markedets etterspørsel er stor. Derfor er markedskapasiteten til fiberlasere relativt stor. De innenlandske fiberlaserne med lav effekt er svært lokaliserte, og det er mange store innenlandske produsenter. I følge "China Laser Industry Development Report" har lasere med lav effektive fiberer blitt fullstendig erstattet av innenlandske produkter; Når det gjelder kontinuerlige fiberlasere med middels kraft, har innenlandsk kvalitet ingen åpenbare ulemper, prisfordelen er åpenbar, og markedsandelen er sammenlignbar; Når det gjelder kontinuerlige fiberlasere med høy effekt, har innenlandske merker oppnådd delvis salg. Når det gjelder solid-state-lasere, på grunn av den sene utviklingen i Kina, er det foreløpig ingen børsnoterte selskaper med dette produktet som deres viktigste virksomhet, og de kjøper vanligvis utenlandske merker. Fiberlasere brukes hovedsakelig innen makrobehandling på grunn av deres høye utgangseffekt (lasermakrobehandling refererer generelt til behandlingen av størrelsen og formen til prosesseringsobjektet med påvirkning av laserstrålen på millimeternivå); Solide lasere er mye brukt innen mikrobehandling på grunn av fordelene som kort bølgelengde, smal pulsbredde og høy toppkraft (mikrobehandling refererer generelt til prosessering av størrelse og form med presisjon som når mikrometer eller til og med nanometer), noe som resulterer i visse forskjeller mellom brukere av solide lasere og fiberlasere. Generelt har faste lasere og fiberlasere forskjellige fokus i applikasjonsfeltene sine, og hver har sitt eget applikasjonsfelt. Det er ingen direkte konkurranse mellom de to i de fleste felt. I feltet metallmateriale som overlapper med feltet for mikrobehandling, når metallet når en viss tykkelse, vedtar dette feltet generelt tradisjonelle metoder eller fiberlasere på grunn av kostnadsgrunner. Solide lasere brukes bare i scener der metalltykkelsen er tynn eller behandlingskravene er høye og kostnadene ikke er følsomme. I tillegg er konkurransen overlappet mellom de to lav. Solide lasere brukes hovedsakelig til behandling av ikke-metalliske materialer (glass, keramikk, plast, polymerer, emballasje, andre sprø materialer, etc.), og i feltet metallmaterialer brukes de i scener med høye presisjonskrav og relativt ufølsomme for kostnader.