В сегодняшнюю эпоху быстрого развития лазерной технологии, твердотельных лазеров и волоконно-волоконных лазеров, как двух основных основных лазерных продуктов, показали свое уникальное очарование и преимущества во многих областях, таких как промышленное производство, научные исследования и военные применения.
1. Технические принципы и различия в производительности
① Средство. Среда
Волокновые лазеры используют стеклянные волокна с редкими, легированными землей в качестве среды для получения среды. Под действием насосного света в волокне образуется высокая плотность мощности, что приводит к инверсии популяции уровня энергии лазера, а лазерное колебание генерируется через петлю положительной обратной связи резонансной полости. Волокновые лазеры компактны и не требуют сложной системы охлаждения, а гибкость волокна делает их более выгодными в приложениях многомерного пространственного обработки.
Сердечком волокно-лазера является оптическое волокно, гибкое, тонкое стекло или пластиковую нить, известную своей способностью направлять свет на больших расстояниях с минимальными потери. Волокно действует как активная среда усиления лазера и является ядром работы лазера. Однако, в отличие от невыполненного стекла или пластиковых волокон, используемых в телекоммуникациях, оптическое волокно в лазере волокна легируется редкоземельными элементами, такими как эрбий или иттербий. Это допинг вводит энергетические состояния, необходимые для лазерной работы, позволяя волокну не только направлять свет, но и усилить его.
Твердовой лазер (SSL) сосредоточен на своем уникальном усилительном среде - твердого материала и обычно состоит из четырех частей: среда усиления, система охлаждения, оптическую резонансную полость и источник насоса. Среда, такая как Ruby (Cr: al₂o₃) или неодимий, легированный иттрий, алюминиевый гранат (ND: YAG)-душа твердых лазеров. Активированные ионы (такие как ND³⁺), легированные внутри IT, достигают инверсии числа частиц под действием света насоса, тем самым генерируя лазер. Система охлаждения отвечает за снятие тепла, накопленного внутри среды усиления из -за образования лазера, чтобы обеспечить стабильную работу лазера. Оптическая резонансная полость образует непрерывные колебания посредством положительной обратной связи фотонов и выводит очень монохроматический и высоко направленный лазерный луч.
② Результат и эффективность
Лазеры волокна известны своей исключительной электрической эффективностью благодаря характеру волоконно -оптических кабелей, которые проводят свет с минимальными потери. Эта особенность делает волокно -лазеры невероятно энергоэффективными, часто достигая эффективности превышает 30%. Твердовые лазеры, как правило, менее эффективны, вероятно, из-за более высоких потерь их громоздких средств массовой информации и необходимости высокоинтенсивных ламп для накачки.
③ Качество булора: непосредственно влияет на эффективность лазера в точных приложениях. Одномодовая работа лазеров волокна может обеспечить невероятно высокое качество луча, характеризующееся жесткой фокусировкой и минимальной дивергенцией. Хотя твердотельные лазеры способны обеспечивать высококачественные балки, их часто трудно соответствовать качеству балки лазеров волокна, особенно на более высоких уровнях мощности. Несмотря на более низкую эффективность и качество луча, твердотельные лазеры не лишены их преимуществ. Они обладают мощными возможностями масштабирования мощности и очень подходят для мощных приложений. Твердовые лазеры могут быть спроектированы для получения невероятно высоких уровней мощности путем увеличения размера среды усиления и мощности насоса, что не так просто для волоконных лазеров из-за ограничений размера волокна и рассеяния тепла.
④ Стабильность волоконно -волоконно -лазеры обладают высокой стабильностью. Их структура волокна нечувствительна к изменениям окружающей среды (например, температура, влажность, вибрация и т. Д.), И может поддерживать стабильное рабочее состояние в относительно суровых условиях. В то же время волокнистые лазеры используют твердотельную структуру и не содержат оптических компонентов свободного пространства, поэтому они считаются более долговечными и способны адаптироваться к изменениям окружающей среды. Твердовые лазеры имеют относительно плохую стабильность, и изменения в факторах окружающей среды могут оказать большее влияние на их эффективность.
⑤ Теплоиспадные производительность волокнистых лазеры имеют превосходную производительность тепловой диссипации. Его среда усиления - это оптическое волокно, которое имеет большое соотношение площади поверхности к объему, и тепло может быть быстро рассеяно, поэтому оно может работать стабильно в течение длительного времени и может противостоять высокой выходной мощности. Тепло рассеяние твердотельных лазеров относительно сложно, а проблемы с тепловым эффектом подвержены склонности при работе при высокой мощности, влияя на производительность и срок службы лазера.
⑥ Размер и техническое обслуживание. Небольшой размер волокна и отсутствие внешних зеркал значительно уменьшают проблемы выравнивания, связанные с твердотельными лазерами. Кроме того, превосходная способность к рассеянию волокна обычно не требует активного охлаждения, что еще больше снижает требования к обслуживанию. В то же время, волокнистые лазеры, как правило, безопаснее работать, потому что лазер ограничен в волокне, снижая риск случайного воздействия. Выравнивание зеркал в твердотельных лазерах имеет решающее значение для их работы и требует регулярной проверки и корректировки, что увеличивает рабочую нагрузку на обслуживание. Кроме того, твердотельные лазеры обычно требуют активного охлаждения для управления теплом, генерируемым в среде усиления, что не только увеличивает сложность системы, но и увеличивает требования к обслуживанию. Твердовые лазеры, как правило, больше, чем волокнистые лазеры. Необходимость в зеркалах с большим усилением и внешними зеркалами увеличивает их размер и вес, ограничивая их применимость в приложениях с ограниченным пространством.
2. Поля приложения
Волокновые лазеры сияют в области промышленной резки и сварки с высокой мощностью, высоким качеством луча, хорошими характеристиками рассеяния тепла и стабильностью. Волокновые лазеры особенно подходят для толстой пластинчатой резки и сварки металлических материалов. Их высокая эффективность электрооптического преобразования и безрегулированные и без технического обслуживания конструкция значительно снижает стоимость использования и сложность технического обслуживания. В то же время высокая терпимость лазеров волокон к суровой рабочей среде, таких как пыль, вибрация, влажность и т. Д., Также заставляет их хорошо работать в различных промышленных площадках. Непрерывные лазеры имеют высокую степень проникновения в области макро -обработки и постепенно заменяют традиционные методы обработки в этой области.
Твердовые лазеры уникальны в области ультра-определения и ультра-микро-обработки с их высокой пиковой мощностью, большой энергией импульса и коротковолновой лазерной выходом (например, зеленого света и ультрафиолетового света). В таких процессах, как маркировка металлов/неметаллического материала, резка, бурение и сварка, твердотельные лазеры могут достичь более высокой точности обработки и более широкой применимости материала. Особенно в высокой сварке и световой 3D-печати неметаллических материалов твердотельные лазеры стали предпочтительным оборудованием из-за их коротковолновых лазеров с небольшими тепловыми эффектами и высокой точностью обработки. Твердовые лазеры в основном используются в области точного микроализации неметаллических материалов и тонких, хрупких и других металлических материалов из-за их короткой длины волны (ультрафиолетовая, глубокая ультрафиолетовая), короткая ширина импульса (Picosecond, Femtosecond) и высокая пиковая мощность. Кроме того, твердотельные лазеры широко используются в передовых научных исследованиях в области окружающей среды, медицины, военных и так далее.
3. Доля рынка
Моя страна находится в процессе трансформации и модернизации производства с низкого уровня производства до высококлассного производства. Низкоуровневая производство составляет высокую долю. Рынок макро-обработки охватывает как производство низкого уровня, так и некоторое высококачественное производство. Рыночный спрос большой. Следовательно, рыночная мощность волоконных лазеров относительно большая.
Степень локализации внутренних лазеров с низким энергопотреблением высока, и есть много домашних крупномасштабных производителей. Согласно «Отчету о развитии лазерной индустрии Китая», лазеры с низким энергопотреблением были полностью заменены внутренними продуктами; С точки зрения лазеров с непрерывным волокном средней мощности, внутреннее качество не имеет очевидных недостатков, ценовое преимущество очевидно, а доля рынка эквивалентна; С точки зрения мощных непрерывных волоконных лазеров, домашние бренды достигли частичных продаж.
Что касается солидных лазеров, то из -за позднего развития в Китае в настоящее время нет перечисленных компаний с этим продуктом в качестве основного бизнеса, и они, как правило, покупают иностранные бренды.
Волокновые лазеры в основном используются в области макро -обработки из -за их высокой выходной мощности (лазерная макро -обработка обычно относится к обработке размера и формы объекта обработки с влиянием лазерного луча на обработчивый объект в диапазоне миллиметра ); Сплошные лазеры широко используются в области микро -обработки из -за их преимуществ, таких как короткая длина волны, узкая ширина импульса и высокая пиковая мощность (микропроцесса, как правило, относится к обработке размера и формы с точностью достижения микрометра или даже нанометра ), что приводит к определенным различиям между пользователями твердых лазеров и волокнистых лазеров.
В целом, твердые лазеры и волокнистые лазеры имеют разные поля применения, и каждый имеет свое собственное поле применения. Не существует прямой конкуренции между ними в большинстве областей. В области обработки металлического материала, которая перекрывается с полем микро -обработки, когда металл достигает определенной толщины, это поле, как правило, принимает традиционные методы или волоконные лазеры по причинам затрат. Сплошные лазеры используются только в сценах с тонкой толщиной металла или высокими требованиями к обработке и нечувствительны к стоимости. Кроме того, конкуренция перекрывается между ними низкая. Сплошные лазеры в основном используются для обработки неметаллических материалов (стекло, керамика, пластмассы, полимеры, упаковку, другие хрупкие материалы и т. Д.), А в области металлических материалов они используются в сценах с высокой точностью и требованиями к точности и относительно нечувствителен к стоимости.
