Vlakneni laserji VS-polprevodniškim laserjem: razlike in prednosti

1. Tehnična načela in razlike v zmogljivosti

① Dobiček srednje

Laserji z vlakni uporabljajo steklena vlakna,-dopirana z redkimi zemeljskimi vlakni, kot pridobilni medij. Pod delovanjem svetlobe črpalke se v vlaknu oblikuje visoka gostota moči, kar povzroči populacijsko inverzijo nivoja laserske energije in lasersko nihanje skozi pozitivno povratno zanko resonančne votline. Vlakneni laserji so kompaktni in ne potrebujejo zapletenega hladilnega sistema, zaradi fleksibilnosti vlaken pa so ugodnejši v aplikacijah za več-dimenzionalno obdelavo prostora.

Jedro laserja z vlakni je optično vlakno, upogljiva steklena ali plastična nitka-tanka, znana po svoji zmožnosti usmerjanja svetlobe na velike razdalje z minimalnimi izgubami. Vlakno deluje kot aktivni medij laserja in je jedro delovanja laserja. Vendar pa je za razliko od nedopiranih steklenih ali plastičnih vlaken, ki se uporabljajo v telekomunikacijah, optična vlakna v fiber laserju dopirana z elementi redkih zemelj, kot sta erbij ali iterbij. Ta doping uvaja energijsko stanje, potrebno za delovanje laserja, kar vlaknu omogoča, da ne samo vodi svetlobo, temveč jo tudi ojača.

Polprevodniški-laser (SSL) je osredotočen na svoj edinstven ojačevalni medij, trdni material, in je običajno sestavljen iz štirih delov: ojačevalni medij, hladilni sistem, optična resonančna votlina in vir črpalke. Ojačevalni medij, kot je rubin (Cr:Al₂O₃) ali neodim-itrijevo-aluminijev granat (Nd:YAG), je duša polprevodniškega-laserja. Aktivirani ioni (kot je Nd³⁺), dopirani v njem, dosežejo populacijsko inverzijo pod delovanjem svetlobe črpalke in tako ustvarijo lasersko svetlobo. Hladilni sistem je odgovoren za odstranjevanje toplote, ki se nabere v ojačitvenem mediju zaradi laserskega ustvarjanja, da se zagotovi stabilno delovanje laserja. Optični resonator ustvarja neprekinjena nihanja s pozitivno povratno informacijo fotonov, ki oddajajo visoko monokromatski in zelo usmerjen laserski žarek.

② Zmogljivost in učinkovitost

Vlakneni laserji so znani po svoji odlični električni učinkovitosti, zahvaljujoč naravi optičnih kablov, ki lahko prevajajo svetlobo z minimalnimi izgubami. Zaradi te lastnosti so laserji z vlakni neverjetno energetsko učinkoviti, saj pogosto dosegajo učinkovitost več kot 30 %. Polprevodniški-laserji so na splošno manj učinkoviti, verjetno zaradi večjih izgub njihovih medijev z večjim ojačanjem in potrebe po visoko{4}}intenzivnih žarnicah za črpanje.

③ Kakovost žarka: neposredno vpliva na učinkovitost laserjev pri natančnih aplikacijah

Eno{0}}način delovanja laserjev z vlakni lahko zagotovi neverjetno visoko kakovost žarka, za katero je značilno tesno ostrenje in minimalna divergenca. Čeprav so polprevodniški-laserji zmožni zagotavljati visoko{3}}kakovostne žarke, se pogosto težko kosajo s kakovostjo žarka vlaknenih laserjev, zlasti pri višjih ravneh moči. Kljub nižji učinkovitosti in kakovosti žarka polprevodniški-laserji niso brez svojih prednosti. Imajo močne zmožnosti skaliranja moči in so zelo primerne za-aplikacije visoke moči. Polprevodniški-laserji so lahko zasnovani tako, da proizvajajo neverjetno visoke ravni moči s povečanjem velikosti ojačevalnega medija in moči črpalke, kar ni tako preprosto za laserje z vlakni zaradi omejitev velikosti vlaken in odvajanja toplote.

④ Stabilnost

Fiber laserji imajo visoko stabilnost. Njihova struktura vlaken je neobčutljiva na okoljske spremembe (kot so temperatura, vlaga, vibracije itd.) in lahko vzdržuje stabilne delovne pogoje v težkih okoljih. Hkrati so vlakneni laserji trdne-strukture in ne vsebujejo-prostorskih optičnih komponent, zato veljajo za bolj vzdržljive in prilagodljive okoljskim spremembam.

Polprevodniški-laserji imajo razmeroma slabo stabilnost in spremembe okoljskih dejavnikov lahko bolj vplivajo na njihovo delovanje.

⑤ Učinkovitost odvajanja toplote

Fiber laserji imajo odlično zmogljivost odvajanja toplote. Njegov ojačevalni medij je optično vlakno, ki ima veliko razmerje med površino in prostornino, toplota pa se lahko hitro odvaja, tako da lahko dolgo časa deluje stabilno in prenese visoko izhodno moč.

Polprevodniški-laserji razmeroma težko odvajajo toploto in so nagnjeni k toplotnim učinkom, ko delujejo pri visoki moči, kar vpliva na delovanje in življenjsko dobo laserja.

⑥ Velikost in stroški vzdrževanja

Fiber laserji so zelo kompaktni in ne potrebujejo skoraj nobenega vzdrževanja. Majhna velikost vlakna in odsotnost zunanjih zrcal močno zmanjšata težave pri poravnavi, povezane s polprevodniškimi-laserji. Poleg tega odlične zmogljivosti odvajanja toplote vlaken običajno ne zahtevajo aktivnega hlajenja, kar še dodatno zmanjša zahteve po vzdrževanju. Hkrati so laserji z vlakni na splošno varnejši za uporabo, ker je laser zaprt znotraj vlakna, kar zmanjšuje tveganje nenamerne izpostavljenosti.

Poravnava zrcal v polprevodniških-laserjih je ključnega pomena za njihovo delovanje in zahteva redne preglede in prilagajanje, kar poveča obremenitev vzdrževanja. Poleg tega polprevodniški-laserji običajno potrebujejo aktivno hlajenje za upravljanje toplote, ustvarjene v ojačitvenem mediju, kar ne samo poveča kompleksnost sistema, ampak tudi poveča zahteve po vzdrževanju. Polprevodniški-laserji so običajno večji od vlaknenih. Potreba po ogledalih z velikim ojačanjem in zunanjih ogledalih poveča njihovo velikost in težo, kar omejuje njihovo uporabnost v aplikacijah z omejenim prostorom.

2. Polja uporabe

Vlakneni laserji blestijo na področju industrijskega rezanja in varjenja s svojo visoko močjo, visoko kakovostjo žarka, dobrim odvajanjem toplote in stabilnostjo. Fiber laserji so še posebej primerni za rezanje debelih plošč in varjenje kovinskih materialov. Njihova visoka učinkovitost elektro-optične pretvorbe in zasnova-brez prilagajanja in vzdrževanja- močno zmanjšata stroške uporabe in težave pri vzdrževanju. Hkrati pa zaradi visoke tolerance vlaknenih laserjev na težka delovna okolja, kot so prah, vibracije, vlaga itd., dobro delujejo na različnih industrijskih lokacijah. Kontinuirani laserji imajo visoko stopnjo prodora na področju makro obdelave in so postopoma nadomestili tradicionalne metode obdelave na tem področju.

Polprevodniški-laserji so edinstveni na področju ultra-natančnosti in ultra-mikro obdelave s svojo visoko konično močjo, veliko impulzno energijo in kratko-valovno dolžino laserskega izhoda (kot sta zelena in ultravijolična svetloba). Pri postopkih, kot so označevanje kovinskih/ne-kovinskih materialov, rezanje, vrtanje in varjenje, lahko polprevodniški-laserji dosežejo večjo natančnost obdelave in širšo uporabnost materialov. Zlasti pri visoko-natančnem varjenju in svetlobno-utrjevanju 3D tiskanja-nekovinskih materialov so polprevodniški-laserji postali prednostna oprema zaradi svojih kratko-valovnih laserjev z majhnimi toplotnimi učinki in visoko natančnostjo obdelave. Polprevodniški-laserji se zaradi svoje kratke valovne dolžine (ultravijolični, globoki ultravijolični), kratke impulzne širine (pikosekunda, femtosekunda) in visoke konične moči uporabljajo predvsem na področju precizne mikro-obdelave nekovinskih materialov ter tankih, krhkih in drugih kovinskih materialov. Poleg tega se polprevodniški-laserji pogosto uporabljajo v vrhunskih-znanstvenih raziskavah na področju okolja, medicine, vojske itd.

3. Tržni delež

Naša država je v procesu preoblikovanja in nadgradnje proizvodnje iz nižje-cenovne v visoko-cenovno proizvodnjo. Nizko{3}}proizvodnja predstavlja velik delež. Trg makro-predelave zajema nizko-in del-visokocenovne proizvodnje. Povpraševanje na trgu je veliko. Zato je tržna zmogljivost optičnih laserjev razmeroma velika.

Domači laserji z vlakni-nizke moči so zelo lokalizirani in veliko je-domačih proizvajalcev. Glede na "Poročilo o razvoju kitajske laserske industrije" so optične laserje z nizko{3}}močjo v celoti nadomestili domači izdelki; kar zadeva srednje{4}}zmogljive laserje z neprekinjenimi vlakni, domača kakovost nima očitnih pomanjkljivosti, cenovna prednost je očitna, tržni delež pa je enakovreden; kar zadeva laserje z neprekinjenimi vlakni visoke{5}}moči, so domače blagovne znamke dosegle delno prodajo.

Kar zadeva trdne laserje, zaradi poznega razvoja na Kitajskem trenutno ni nobenih podjetij, ki kotirajo na borzi, katerih glavna dejavnost je ta izdelek, in na splošno kupujejo tuje blagovne znamke.

Vlakneni laserji se zaradi svoje visoke izhodne moči uporabljajo predvsem na področju makro obdelave (laserska makro obdelava se na splošno nanaša na obdelavo velikosti in oblike obdelovalnega predmeta z vplivom laserskega žarka na milimetrski ravni); Solidni laserji se zaradi svojih prednosti, kot so kratka valovna dolžina, ozka impulzna širina in visoka vršna moč, pogosto uporabljajo na področju mikroprocesiranja (mikro procesiranje se na splošno nanaša na obdelavo velikosti in oblike z natančnostjo, ki dosega mikrometrsko ali celo nanometrsko raven), kar povzroča določene razlike med uporabniki solidnih laserjev in vlaknenih laserjev.

Na splošno imajo trdni laserji in laserji z vlakni svoja področja uporabe. Med obema na večini področij ni neposredne konkurence. Na področju obdelave kovinskih materialov, ki se prekriva s področjem mikro obdelave, ko kovina doseže določeno debelino, to področje zaradi stroškovnih razlogov običajno sprejme tradicionalne metode ali laserje z vlakni. Trdni laserji se uporabljajo samo v prizorih s tanko kovinsko debelino ali visokimi zahtevami glede obdelave in so neobčutljivi na stroške. Poleg tega je prekrivanje konkurence med obema nizko. Trdni laserji se uporabljajo predvsem za obdelavo ne-kovinskih materialov (steklo, keramika, plastika, polimeri, embalaža, drugi krhki materiali itd.), na področju kovinskih materialov pa se uporabljajo v prizorih z visokimi zahtevami glede natančnosti in razmeroma neobčutljivimi na stroške.

Če želite izvedeti več o laserskem varjenju ali želite kupiti najboljši laserski varilni stroj za vas, pustite sporočilo na naši spletni strani in nam neposredno pošljite e-pošto!

Kontaktirajte nas:

Laser Rayther