Laser serat vs laser keadaan pepejal

Dalam era perkembangan pesat teknologi laser, laser pepejal dan laser serat, kerana dua produk laser arus perdana utama, masing-masing menunjukkan daya tarikan dan kelebihan unik mereka dalam banyak bidang seperti pengeluaran perindustrian, penyelidikan saintifik, dan aplikasi ketenteraan.

1. Prinsip Teknikal dan Perbezaan Prestasi

1.1 Mendapat Medium

Laser gentian menggunakan serat kaca rangka bumi seperti media. Di bawah tindakan cahaya pam, ketumpatan kuasa tinggi terbentuk dalam serat, mengakibatkan penyongsangan populasi tahap tenaga laser dan ayunan laser melalui gelung maklum balas positif rongga resonan. Laser serat adalah padat dan tidak memerlukan sistem penyejukan yang kompleks, dan fleksibiliti serat menjadikan mereka lebih berfaedah dalam aplikasi pemprosesan ruang pelbagai dimensi. Inti laser gentian adalah serat optik, filamen filamen atau filamen plastik yang fleksibel, yang dikenali untuk keupayaannya untuk membimbing cahaya dalam jarak jauh dengan kehilangan minimum. Serat bertindak sebagai medium keuntungan aktif laser dan merupakan teras operasi laser. Walau bagaimanapun, tidak seperti gentian kaca atau gentian plastik yang digunakan dalam telekomunikasi, serat optik dalam laser serat doped dengan unsur -unsur nadir bumi seperti Erbium atau Ytterbium. Doping ini memperkenalkan keadaan tenaga yang diperlukan untuk operasi laser, yang membolehkan serat bukan sahaja membimbing cahaya tetapi juga menguatkannya. Laser keadaan pepejal (SSL) berpusat pada bahan medium, bahan pepejal yang unik, dan biasanya terdiri daripada empat bahagian: mendapatkan sistem medium, penyejukan, rongga resonan optik, dan sumber pam. Medium keuntungan, seperti ruby ​​(cr: al₂o₃) atau neodymium-doped yttrium aluminium garnet (nd: yag), adalah jiwa laser keadaan pepejal. Ion yang diaktifkan (seperti nd³⁺) doped di dalamnya mencapai penyongsangan populasi di bawah tindakan cahaya pam, dengan itu menjana cahaya laser. Sistem penyejukan bertanggungjawab untuk mengeluarkan haba yang terkumpul di dalam medium keuntungan kerana generasi laser untuk memastikan operasi stabil laser. Resonator optik membentuk ayunan berterusan melalui maklum balas positif foton, mengeluarkan rasuk laser yang sangat monokromatik dan sangat berarah.

1.2 Laser Serat Prestasi dan Kecekapan terkenal dengan kecekapan elektrik yang sangat baik, terima kasih kepada sifat kabel serat optik, yang dapat melakukan cahaya dengan kehilangan minimum. Ciri ini menjadikan laser serat sangat cekap tenaga, sering mencapai kecekapan lebih daripada 30%. Laser keadaan pepejal pada umumnya kurang cekap, mungkin disebabkan oleh kerugian yang lebih tinggi dari media keuntungan yang lebih besar dan keperluan untuk lampu intensiti tinggi untuk mengepam.

1.3 Kualiti Rasuk: Secara langsung mempengaruhi keberkesanan laser dalam aplikasi ketepatan operasi satu mod laser serat dapat memberikan kualiti rasuk yang sangat tinggi, dicirikan oleh fokus yang ketat dan perbezaan yang minimum. Laser keadaan pepejal, sementara mampu menyediakan rasuk berkualiti tinggi, sering sukar untuk memadankan kualiti rasuk laser serat, terutama pada tahap kuasa yang lebih tinggi. Walaupun kecekapan dan kualiti rasuk yang lebih rendah, laser pepejal keadaan tidak tanpa kelebihan mereka. Mereka mempunyai keupayaan skala kuasa yang kuat dan sesuai untuk aplikasi kuasa tinggi. Laser keadaan pepejal boleh direka untuk menghasilkan tahap kuasa yang sangat tinggi dengan meningkatkan saiz medium keuntungan dan kuasa pam, yang tidak begitu mudah untuk laser serat kerana batasan saiz serat dan pelesapan haba.

1.4 Laser serat kestabilan mempunyai kestabilan yang tinggi. Struktur serat mereka tidak sensitif terhadap perubahan alam sekitar (seperti suhu, kelembapan, getaran, dan lain -lain) dan dapat mengekalkan keadaan kerja yang stabil dalam persekitaran yang keras. Pada masa yang sama, laser serat dianggap lebih tahan lama dan boleh disesuaikan dengan perubahan alam sekitar kerana mereka menggunakan struktur keadaan pepejal dan tidak mengandungi komponen optik ruang bebas. Laser keadaan pepejal mempunyai kestabilan yang agak buruk, dan perubahan dalam faktor persekitaran mungkin mempunyai kesan yang lebih besar terhadap prestasi mereka.

1.5 Laser serat pelesapan haba mempunyai prestasi pelesapan haba yang sangat baik. Medium keuntungannya adalah serat optik, yang mempunyai kawasan permukaan yang besar hingga nisbah isipadu, dan haba dapat hilang dengan cepat, sehingga dapat berfungsi dengan stabil untuk waktu yang lama dan dapat menahan output kuasa yang tinggi. Laser keadaan pepejal agak sukar untuk menghilangkan haba, dan terdedah kepada kesan terma apabila beroperasi pada kuasa tinggi, yang mempengaruhi prestasi dan kehidupan laser.

1.6 Saiz dan kos penyelenggaraan laser serat sangat padat dan memerlukan hampir tiada penyelenggaraan. Saiz kecil serat dan ketiadaan cermin luaran sangat mengurangkan masalah penjajaran yang berkaitan dengan laser keadaan pepejal. Di samping itu, keupayaan pelesapan haba yang sangat baik serat biasanya tidak memerlukan penyejukan aktif, mengurangkan keperluan penyelenggaraan. Pada masa yang sama, laser serat umumnya lebih selamat untuk beroperasi kerana laser terkurung di dalam serat, mengurangkan risiko pendedahan tidak sengaja. Penjajaran cermin dalam laser keadaan pepejal adalah penting untuk operasi mereka dan memerlukan pemeriksaan dan pelarasan yang kerap, yang meningkatkan beban kerja penyelenggaraan. Di samping itu, laser keadaan pepejal biasanya memerlukan penyejukan aktif untuk menguruskan haba yang dihasilkan dalam medium keuntungan, yang bukan sahaja meningkatkan kerumitan sistem, tetapi juga meningkatkan keperluan penyelenggaraan. Laser keadaan pepejal cenderung lebih besar daripada laser serat. Keperluan untuk cermin keuntungan besar dan cermin luaran meningkatkan saiz dan beratnya, mengehadkan kebolehgunaannya dalam aplikasi dengan ruang yang terhad.

2. Bidang Permohonan

Laser serat bersinar dalam bidang pemotongan dan kimpalan perindustrian dengan kuasa tinggi mereka, kualiti rasuk yang tinggi, prestasi pelesapan haba yang baik dan kestabilan. Laser serat sangat sesuai untuk pemotongan plat tebal dan kimpalan bahan logam. Kecekapan penukaran elektro-optik yang tinggi dan reka bentuk bebas dan bebas penyelarasan mereka sangat mengurangkan kos penggunaan dan kesukaran penyelenggaraan. Pada masa yang sama, toleransi laser serat yang tinggi untuk persekitaran kerja yang keras, seperti habuk, getaran, kelembapan, dan lain -lain, juga menjadikan mereka berfungsi dengan baik di pelbagai tapak perindustrian. Laser berterusan mempunyai tahap penembusan yang tinggi dalam bidang pemprosesan makro, dan secara beransur -ansur menggantikan kaedah pemprosesan tradisional dalam bidang ini. Laser keadaan pepejal adalah unik dalam bidang pemprosesan ultra-ketepatan dan ultra-mikro dengan kuasa puncak yang tinggi, tenaga nadi besar dan output laser panjang gelombang pendek (seperti cahaya hijau dan cahaya ultraviolet). Dalam proses seperti penandaan bahan logam/bukan logam, pemotongan, penggerudian dan kimpalan, laser keadaan pepejal dapat mencapai ketepatan pemprosesan yang lebih tinggi dan kebolehgunaan bahan yang lebih luas. Terutama dalam kimpalan ketepatan tinggi dan pencetakan 3D bahan-bahan bukan logam, laser pepejal pepejal telah menjadi peralatan pilihan kerana laser panjang gelombang pendek mereka dengan kesan terma kecil dan ketepatan pemprosesan yang tinggi. Laser keadaan pepejal terutamanya digunakan dalam bidang pemesejan mikro ketepatan bahan-bahan bukan logam dan bahan-bahan logam yang nipis, rapuh dan lain-lain kerana panjang gelombang pendek mereka (ultraviolet, ultraviolet dalam), lebar nadi pendek (picosecond, femtosecond) dan kuasa puncak yang tinggi. Di samping itu, laser pepejal digunakan secara meluas dalam penyelidikan saintifik canggih dalam bidang persekitaran, perubatan, tentera dan sebagainya.

3. PASARAN PASARAN Negara saya sedang dalam proses transformasi dan menaik taraf industri pembuatan dari pembuatan rendah ke pembuatan mewah. Akaun pembuatan rendah untuk bahagian yang tinggi. Pasaran pemprosesan makro merangkumi pembuatan rendah dan beberapa pembuatan mewah. Permintaan pasaran adalah besar. Oleh itu, kapasiti pasaran laser serat agak besar. Laser serat kuasa rendah domestik sangat setempat, dan terdapat banyak pengeluar domestik berskala besar. Menurut "Laporan Pembangunan Industri Laser China", laser serat kuasa rendah telah digantikan sepenuhnya oleh produk domestik; Dari segi laser serat berterusan kuasa, kualiti domestik tidak mempunyai kelemahan yang jelas, kelebihan harga jelas, dan bahagian pasaran adalah setanding; Dari segi laser serat berterusan berkuasa tinggi, jenama domestik telah mencapai jualan separa. Bagi laser keadaan pepejal, disebabkan oleh pembangunan lewat di China, kini tiada syarikat tersenarai dengan produk ini sebagai perniagaan utama mereka, dan mereka secara umumnya membeli jenama asing. Laser gentian terutamanya digunakan dalam bidang pemprosesan makro kerana kuasa output yang tinggi (pemprosesan makro laser umumnya merujuk kepada pemprosesan saiz dan bentuk objek pemprosesan dengan pengaruh rasuk laser pada tahap milimeter); Laser pepejal digunakan secara meluas dalam bidang pemprosesan mikro kerana kelebihannya seperti panjang gelombang pendek, lebar nadi sempit, dan kuasa puncak yang tinggi (pemprosesan mikro umumnya merujuk kepada pemprosesan saiz dan bentuk dengan ketepatan yang mencapai mikrometer atau bahkan nanometer), mengakibatkan perbezaan tertentu antara pengguna laser pepejal dan laser serat. Secara umum, laser pepejal dan laser serat mempunyai tumpuan yang berbeza dalam bidang aplikasi mereka dan masing -masing mempunyai medan aplikasi sendiri. Tidak ada persaingan langsung antara kedua -dua bidang yang paling banyak. Dalam bidang pemprosesan bahan logam yang bertindih dengan bidang pemprosesan mikro, apabila logam mencapai ketebalan tertentu, bidang ini umumnya mengamalkan kaedah tradisional atau laser serat disebabkan oleh sebab -sebab kos. Laser pepejal hanya digunakan dalam adegan di mana ketebalan logam nipis atau keperluan pemprosesan tinggi dan kosnya tidak sensitif. Di samping itu, persaingan bertindih antara kedua -duanya adalah rendah. Laser pepejal digunakan terutamanya untuk pemprosesan bahan bukan logam (kaca, seramik, plastik, polimer, pembungkusan, bahan rapuh lain, dll.), Dan dalam bidang bahan logam, ia digunakan dalam adegan dengan keperluan ketepatan yang tinggi dan agak tidak sensitif terhadap kos.