V današnjem obdobju hitrega razvoja laserske tehnologije so trdni laserji in vlaknasti laserji kot dva glavna laserska proizvoda izkazali svoj edinstven čar in prednosti na številnih področjih, kot so industrijska proizvodnja, znanstvene raziskave in vojaške aplikacije.
1. tehnična načela in razlike v uspešnosti
① Pridobite medij
Laserji vlaken uporabljajo redko steklena vlakna, ki jo dopirajo zemlja, kot medije. Pod delovanjem svetlobe črpalke se v vlaknu nastaja velika gostota moči, kar ima za posledico inverzijo populacije laserske ravni energije, lasersko nihanje pa nastane s pozitivno povratno zanko resonančne votline. Laserji iz vlaken so kompaktni in ne potrebujejo zapletenega hladilnega sistema, prilagodljivost vlaken pa jih naredi bolj ugodne v večdimenzionalnih aplikacijah za obdelavo prostora.
Jedro laserja vlaken je optično vlakno, prilagodljivo, steklo z lasmi ali plastično nitko, znano po zmožnosti usmerjanja svetlobe na dolge razdalje z minimalno izgubo. Vlakna deluje kot aktivni dobiček laserja in je jedro operacije laserja. Vendar pa je za razliko od neopetih steklenih ali plastičnih vlaken, ki se uporabljajo v telekomunikacijah, optično vlakno v laserju vlaknin dopiran z redkimi zemeljskimi elementi, kot sta Erbium ali Ytterbium. Ta doping uvaja energetska stanja, potrebna za lasersko delovanje, kar omogoča, da vlakna ne samo vodijo svetlobe, ampak jo tudi ojačajo.
Trdni laser (SSL) je osredotočen na svoj edinstven srednji material za pridobivanje in je običajno sestavljen iz štirih delov: srednjaka, hladilni sistem, optično resonančno votlino in vir črpalke. Pridobivanje medija, kot sta Ruby (CR: al₂o) ali neodimij, dopirano yttrium aluminijev granat (ND: YAG), je duša trdnih laserjev. Aktivirani ioni (kot je ND³⁺), dopirani v njej, dosežejo inverzijo števila delcev pod delovanjem svetlobe črpalke in s tem ustvarijo laser. Hladilni sistem je odgovoren za odvzem toplote, nabrane znotraj dobička zaradi laserskega nastajanja, da se zagotovi stabilno delovanje laserja. Optična resonančna votlina tvori neprekinjeno nihanje s pozitivnimi povratnimi informacijami fotonov in oddaja zelo enobarvni in zelo usmerjen laserski žarek.
② uspešnost in učinkovitost
Laserji vlaken so znani po izjemni električni učinkovitosti, zahvaljujoč naravi optičnih vlaken, ki vodijo svetlobo z minimalnimi izgubami. Zaradi te funkcije vlaknine so neverjetno energetsko učinkoviti in pogosto dosegajo učinkovitost, ki presega 30%. V trdnih stanju so na splošno manj učinkoviti, verjetno zaradi večjih izgub njihovega obsežnega dobička in potrebe po visokih intenzivnih svetilkah za črpanje.
③ KAKOVOST: neposredno vpliva na učinkovitost laserja v natančnih aplikacijah. Delovanje laserjev z enim načinom lahko zagotavlja neverjetno visoko kakovost snopa, za katero je značilno tesno fokusiranje in minimalno razhajanje. Čeprav so laserji v trdnih stanju sposobni zagotavljati kakovostne tramove, jih je pogosto težko ujemati s kakovostjo žarka laserjev vlaken, zlasti pri višji ravni moči. Kljub nižji učinkovitosti in kakovosti snopa laserji v trdnem stanju niso brez njihovih prednosti. Imajo močne zmogljivosti za skaliranje moči in so zelo primerne za uporabo z visoko močjo. V trdnih stanju so lahko zasnovani tako, da proizvajajo neverjetno visoke ravni moči s povečanjem velikosti dobička in moči črpalke, kar za laserje vlaken ni tako preprosto zaradi omejitev velikosti vlaken in odvajanja toplote.
④ Laserji za stabilnost vlaken imajo visoko stabilnost. Njihova struktura vlaken je neobčutljiva na okoljske spremembe (kot so temperatura, vlaga, vibracije itd.) In lahko ohrani stabilno delovno stanje v razmeroma ostrih okoljih. Hkrati laserji vlaken uporabljajo strukturo v trdnem stanju in ne vsebujejo optičnih komponent prostega prostora, zato se štejejo za trajnejše in se lahko prilagodijo okoljskim spremembam. V trdnih državnih laserjih imajo razmeroma slabo stabilnost, spremembe v okoljskih dejavnikih pa lahko bolj vplivajo na njihovo uspešnost.
⑤ Učinkovitost toplotne disipacije Laserji vlaken imajo odlične zmogljivosti odvajanja toplote. Njegov dobiček je optična vlakna, ki ima veliko razmerje med površino in prostornino, toploto pa lahko hitro razpršimo, tako da lahko dolgo deluje stabilno in lahko prenese veliko izhodno moč. Toplotno razprševanje trdnih laserjev je razmeroma težko, težave s toplotnim učinkom pa so nagnjene k temu, da se pojavijo pri delovanju z veliko močjo, kar vpliva na delovanje in življenjsko dobo laserja.
⑥ Velikost in vzdrževalni stroški vlaken so zelo kompaktni in skoraj brez vzdrževanja. Majhna velikost vlaken in odsotnost zunanjih ogledal močno zmanjšata težave pri poravnavi, povezane s trdnimi laserji. Poleg tega odlična sposobnost disipacije toplote običajno ne potrebuje aktivnega hlajenja, kar še zmanjšuje zahteve glede vzdrževanja. Hkrati so laserji vlaken na splošno varnejši za delovanje, ker je laser omejen znotraj vlakna, kar zmanjšuje tveganje za naključno izpostavljenost. Poravnava ogledal v trdnih laserjih je ključnega pomena za njihovo delovanje in zahteva redno pregledovanje in nastavitev, kar poveča vzdrževalno delovno obremenitev. Poleg tega trdni laserji običajno potrebujejo aktivno hlajenje za upravljanje toplote, ki nastane v dobičku, kar ne samo poveča zapletenost sistema, ampak tudi poveča zahteve glede vzdrževanja. V trdnih državnih laserjih so ponavadi večji od laserjev vlaken. Potreba po velikih zrcalih in zunanjih ogledalih poveča njihovo velikost in težo, kar omejuje njihovo uporabnost v aplikacijah z omejenim prostorom.
2. Polja za prijavo
Laserji vlaken sijejo na področju industrijskega rezanja in varjenja z visoko močjo, visoko kakovostjo žarka, dobro zmogljivostjo odvajanja toplote in stabilnostjo. Laserji vlaken so še posebej primerni za debelo rezanje plošč in varjenje kovinskih materialov. Njihova visoka elektro-optična učinkovitost pretvorbe in brez prilagoditve in brez vzdrževanja močno zmanjšajo stroške uporabe in težave pri vzdrževanju. Hkrati visoka toleranca laserjev vlaken v ostrim delovnim okoljem, kot so prah, vibracija, vlaga itd. Nenehni laserji imajo visoko stopnjo penetracije na področju makro obdelave in na tem področju postopoma nadomeščajo tradicionalne metode obdelave.
Laserji v trdnih stanju so edinstveni na področju ultra natančnosti in ultra-mikro obdelave z visoko največjo močjo, veliko impulzno energijo in kratko valovno dolžino (na primer zelena svetloba in ultravijolična svetloba). V procesih, kot so označevanje kovinskih/nedeljenih materialov, rezanje, vrtanje in varjenje, lahko laserji v trdnih stanju dosežejo večjo natančnost obdelave in širšo uporabnost materiala. Zlasti pri visokem natančnem varjenju in 3D-tiskanju neobdelanih materialov so trdni laserji postali prednostna oprema zaradi svojih laserjev s kratko valovno dolžino z majhnimi toplotnimi učinki in visoko natančnostjo obdelave. Trdni laserji se uporabljajo predvsem na področju natančnega mikro obdelave nedetalnih materialov in tankih, krhkih in drugih kovinskih materialov zaradi kratke valovne dolžine (ultravijolična, globoka ultravijolična širina), kratka širina pulza (pikosekund, femtosekund) in visoka največja moč. Poleg tega se trdni laserji pogosto uporabljajo pri vrhunskih znanstvenih raziskavah na področju okolja, medicine, vojaške in tako naprej.
3. Tržni delež
Moja država je v procesu preobrazbe in nadgradnje proizvodnje iz proizvodnje nizko cenovnega razreda na proizvodnjo višjega cenovnega razreda. Izdelava proizvodnje nizkega cenovnega razreda predstavlja visok delež. Trg za obdelavo makro zajema tako nizko proizvodnjo kot nekaj vrhunskega proizvodnje. Povpraševanje na trgu je veliko. Zato je tržna zmogljivost vlaknin laserjev razmeroma velika.
Stopnja lokalizacije domačih laserjev z nizko močjo je visoka, veliko pa je domačih proizvajalcev velikega obsega. Glede na "Poročilo o razvoju laserske industrije kitajske laserske industrije" so laserji z nizko močjo vlaken v celoti nadomestili domači izdelki; Glede na laserje z neprekinjenimi vlakninami srednje moči, domača kakovost nima očitnih pomanjkljivosti, cena je očitna in tržni delež je enakovreden; Domače blagovne znamke so glede na laserje z neprekinjenimi vlakninami z visoko močjo dosegle delno prodajo.
Kar zadeva trdne laserje, zaradi poznega razvoja na Kitajskem trenutno ni nobenih naštetih podjetij s tem izdelkom kot njihovim glavnim podjetjem in na splošno kupujejo tuje blagovne znamke.
Laserji vlaken se v glavnem uporabljajo na področju makro obdelave zaradi visoke izhodne moči (laserska makro obdelava se na splošno nanaša na obdelavo velikosti in oblike objekta z vplivom laserskega žarka na objekt obdelave znotraj območja milimetra ); Trdni laserji se na področju mikro obdelave pogosto uporabljajo zaradi svojih prednosti, kot so kratka valovna dolžina, ozka širina impulza in visoka največja moč (mikro obdelava se na splošno nanaša na obdelavo velikosti in oblike z natančnostjo, ki doseže mikrometer ali celo nanometer nivo ), kar ima za posledico določene razlike med uporabniki trdnih laserjev in vlaknin.
Na splošno imajo trdni laserji in vlaknasti laserji različna aplikacijska polja in vsak ima svoje aplikacijsko polje. Na večini področij ni neposredne konkurence. Na področju obdelave kovinskih materialov, ki se prekriva s poljem mikro obdelave, ko kovina doseže določeno debelino, to polje na splošno sprejme tradicionalne metode ali vlaknaste laserje zaradi stroškovnih razlogov. Trdni laserji se uporabljajo samo v prizorih s tanko debelino kovine ali z visokimi zahtevami za obdelavo in neobčutljivi za stroške. Poleg tega je tekmovanje med obema prekrivalo nizko. Trdni laserji se uporabljajo predvsem za obdelavo nekovinskih materialov (steklo, keramika, plastika, polimeri, embalaža, drugi krhki materiali itd.), Na področju kovinskih materialov relativno neobčutljivo na stroške.
