İki ana ana akım lazer ürünü olarak, lazer teknolojisinin, katı hal lazerlerinin ve fiber lazerlerin hızlı gelişimi döneminde, endüstriyel üretim, bilimsel araştırma ve askeri uygulamalar gibi birçok alanda benzersiz cazibelerini ve avantajlarını göstermiştir.
1. Teknik İlkeler ve Performans Farklılıkları
① Orta kazan
Elyaf lazerler, kazanç ortamı olarak nadir toprak katkılı cam lifleri kullanır. Pompa ışığının etkisi altında, fiberde yüksek güç yoğunluğu oluşur, bu da lazer enerji seviyesinin popülasyonun tersine çevrilmesine neden olur ve rezonant boşluğun pozitif geri besleme döngüsü yoluyla lazer salınımı üretilir. Fiber lazerler kompakttır ve karmaşık bir soğutma sistemi gerektirmez ve fiberin esnekliği onları çok boyutlu alan işleme uygulamalarında daha avantajlı hale getirir.
Bir fiber lazerin çekirdeği optik bir fiber, esnek, saç ince bir cam veya plastik filamenttir ve uzun mesafelerde minimum kayıpla yönlendirme yeteneği ile bilinen plastik filamenttir. Fiber, lazerin aktif kazanç ortamı olarak işlev görür ve lazerin operasyonunun çekirdeğidir. Bununla birlikte, telekomünikasyonda kullanılan gebe olmayan cam veya plastik liflerin aksine, bir fiber lazerdeki optik fiber erbium veya ytterbium gibi nadir toprak elementleri ile katlanır. Bu doping, lazer çalışması için gerekli enerji durumlarını tanıtarak, fiberin sadece ışığı yönlendirmesini değil, aynı zamanda yükseltmesine izin verir.
Katı hal lazer (SSL), benzersiz kazanç ortamı - katı malzemesine odaklanır ve genellikle dört bölümden oluşur: kazanç orta, soğutma sistemi, optik rezonant boşluk ve pompa kaynağı. Ruby (Cr: al₂o₃) veya neodimyum katkılı yttrium alüminyum garnet (ND: YAG) gibi kazanç ortamı, katı lazerlerin ruhudur. İçeride katkılı aktive edilmiş iyonlar (nd³⁺ gibi), pompa ışığının etkisi altında partikül sayısı inversiyonu elde eder, böylece lazer üretir. Soğutma sistemi, lazerin kararlı çalışmasını sağlamak için lazer üretimi nedeniyle kazanç ortamının içinde biriken ısıyı almaktan sorumludur. Optik rezonant boşluk, fotonların pozitif geri beslemesi yoluyla sürekli salınım oluşturur ve oldukça tek renkli ve yüksek yönlü bir lazer ışını çıkarır.
② performans ve verimlilik
Fiber lazerler, minimum kayıplarla ışık tutan fiber optik kabloların doğası sayesinde olağanüstü elektrik verimlilikleri ile bilinir. Bu özellik, fiber lazerleri inanılmaz derecede enerji verimli hale getirir ve genellikle%30'luk verimliliklere ulaşır. Katı hal lazerleri, büyük olasılıkla hacimli kazanç ortamlarının daha yüksek kayıpları ve pompalama için yüksek yoğunluklu lambalara duyulan ihtiyaç nedeniyle genellikle daha az verimlidir.
③Beam kalitesi: Hassas uygulamalarda lazerin etkinliğini doğrudan etkiler. Fiber lazerlerin tek modlu çalışması, sıkı odaklama ve minimal ıraksama ile karakterize inanılmaz derecede yüksek ışın kalitesi sağlayabilir. Katı hal lazerler yüksek kaliteli kirişler sağlayabilse de, özellikle daha yüksek güç seviyelerinde, fiber lazerlerin ışın kalitesini eşleştirmek genellikle zordur. Daha düşük verimliliğe ve ışın kalitesine rağmen, katı hal lazerleri avantajları yoktur. Güçlü güç ölçeklendirme özelliklerine sahiptirler ve yüksek güçlü uygulamalar için çok uygundurlar. Katı hal lazerler, kazanç ortamının boyutunu ve pompa gücünü artırarak inanılmaz derecede yüksek güç seviyeleri üretmek için tasarlanabilir;
④ Stabilite fiber lazerler yüksek stabiliteye sahiptir. Fiber yapıları çevresel değişikliklere (sıcaklık, nem, titreşim vb.) Duyarsızdır ve nispeten sert ortamlarda sabit bir çalışma durumu koruyabilir. Aynı zamanda, fiber lazerler katı hal bir yapı kullanır ve serbest boşluk optik bileşenleri içermez, böylece daha dayanıklı ve çevresel değişikliklere uyum sağlayabilirler. Katı hal lazerleri nispeten zayıf stabiliteye sahiptir ve çevresel faktörlerdeki değişikliklerin performansları üzerinde daha büyük bir etkisi olabilir.
⑤ Isı dağılımı performansı fiber lazerler mükemmel ısı yayılma performansına sahiptir. Kazanç ortamı, geniş bir yüzey alanı / hacim oranına sahip optik fiberdir ve ısı hızlı bir şekilde dağılabilir, böylece uzun süre istikrarlı bir şekilde çalışabilir ve yüksek güç çıkışına dayanabilir. Katı hal lazerlerin ısı dağılması nispeten zordur ve termal etki problemleri yüksek güçte çalışırken ortaya çıkmaya eğilimlidir, bu da lazerin performansını ve ömrünü etkiler.
⑥ Boyut ve bakım maliyeti fiber lazerler çok kompakt ve neredeyse bakım gerektirmez. Fiberin küçük boyutu ve dış aynaların olmaması, katı hal lazerlerle ilişkili hizalama problemlerini büyük ölçüde azaltır. Ek olarak, lifin mükemmel ısı dağılma kabiliyeti genellikle aktif soğutma gerektirmez, bakım gereksinimlerini daha da azaltır. Aynı zamanda, fiber lazerlerin çalışması genellikle daha güvenlidir, çünkü lazer fiber içinde sınırlıdır ve kazara maruz kalma riskini azaltır. Aynaların katı hal lazerlerde hizalanması, çalışmaları için kritik öneme sahiptir ve bakım iş yükünü artıran düzenli inceleme ve ayarlama gerektirir. Ek olarak, katı hal lazerler genellikle kazanç ortamında üretilen ısıyı yönetmek için aktif soğutma gerektirir, bu da sadece sistemin karmaşıklığını arttırmakla kalmaz, aynı zamanda bakım gereksinimlerini de artırır. Katı hal lazerler fiber lazerlerden daha büyük olma eğilimindedir. Büyük kazanç aynalarına ve harici aynalara duyulan ihtiyaç, boyutlarını ve ağırlıklarını arttırarak sınırlı alanla uygulamalarda uygulanabilirliklerini sınırlar.
2. Uygulama alanları
Fiber lazerler, yüksek güç, yüksek ışın kalitesi, iyi ısı yayılma performansı ve stabilitesi ile endüstriyel kesme ve kaynak alanında parlar. Fiber lazerler özellikle metal malzemelerin kalın plaka kesilmesi ve kaynağı için uygundur. Yüksek elektro-optik dönüşüm verimliliği ve ayarsız ve bakım içermeyen tasarımları, kullanım maliyetini ve bakım zorluğunu büyük ölçüde azaltır. Aynı zamanda, lif lazerlerinin toz, titreşim, nem vb. Gibi sert çalışma ortamlarına yüksek toleransı da çeşitli endüstriyel alanlarda iyi performans göstermelerini sağlar. Sürekli lazerler, makro işleme alanında yüksek derecede penetrasyona sahiptir ve bu alandaki geleneksel işleme yöntemlerinin yavaş yavaş yerini almıştır.
Katı hal lazerler, yüksek pik güçleri, büyük nabız enerjisi ve kısa dalga boyu lazer çıkışları (yeşil ışık ve ultraviyole ışık gibi) ile ultra hassasiyet ve ultra mikro işleme alanında benzersizdir. Metal/metal olmayan malzeme işaretleme, kesme, delme ve kaynak gibi işlemlerde, katı hal lazerler daha yüksek işleme doğruluğu ve daha geniş malzeme uygulanabilirliği sağlayabilir. Özellikle yüksek hassasiyetli kaynak ve metalik olmayan malzemelerin hafifçe iyileştirme 3D baskısında, katı hal lazerleri, küçük termal etkileri ve yüksek işleme doğruluğuna sahip kısa dalga boyu lazerleri nedeniyle tercih edilen ekipman haline gelmiştir. Katı hal lazerler esas olarak kısa dalga boyu (ultraviyole, derin ultraviyole), kısa nabız genişliği (pikosaniye, femtosaniye) ve yüksek nedeniyle ince, kırılgan ve diğer metal malzemelerin hassas mikro-işlenmesi alanında kullanılır. tepe gücü. Buna ek olarak, katı hal lazerleri çevre, tıp, askeri vb. Alanlarında en son bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
3. Pazar payı
Ülkem, düşük üretimden üst düzey üretime kadar üretimin dönüşümü ve yükseltilmesi sürecindedir. Düşük uçlu üretim yüksek oranda açıktır. Makro işleme pazarı hem düşük kaliteli üretimi hem de bazı üst düzey üretimi kapsamaktadır. Pazar talebi büyük. Bu nedenle, fiber lazerlerin pazar kapasitesi nispeten büyüktür.
Yurtiçi düşük güçlü fiber lazerlerin lokalizasyon derecesi yüksektir ve birçok yerli büyük ölçekli üretici vardır. "Çin Lazer Endüstrisi Geliştirme Raporu" na göre, düşük güçlü fiber lazerler tamamen yerli ürünler aldı; Orta güç sürekli elyaf lazerleri açısından, iç kalitenin belirgin dezavantajları yoktur, fiyat avantajı açıktır ve pazar payı eşdeğerdir; Yüksek güçlü sürekli fiber lazerler açısından, yerli markalar kısmi satışlara ulaşmıştır.
Katı lazerlere gelince, Çin'deki geç gelişme nedeniyle, şu anda bu ürünü ana işi olarak listelenen bir şirket yok ve genellikle yabancı markalar satın alıyorlar.
Fiber lazerler esas olarak yüksek çıkış güçleri nedeniyle makro işleme alanında kullanılır (lazer makro işleme genellikle lazer ışınının milimetre aralığında işleme nesnesi üzerindeki etkisi ile işleme nesnesinin boyutunun ve şeklinin işlenmesini ifade eder. ); Katı lazerler, kısa dalga boyu, dar darbe genişliği ve yüksek tepe gücü gibi avantajları nedeniyle mikro işleme alanında yaygın olarak kullanılmaktadır (mikro işleme genellikle mikrometreye ve hatta nanometre seviyesine ulaşan hassasiyetle işlenmesini ifade eder. ), katı lazer kullanıcıları ve fiber lazerler arasında belirli farklılıklar ile sonuçlanır.
Genel olarak, katı lazerler ve fiber lazerler farklı uygulama alanlarına sahiptir ve her birinin kendi uygulama alanı vardır. Çoğu alanda ikisi arasında doğrudan bir rekabet yoktur. Metal malzeme işleme alanında, mikro işleme alanı ile örtüşen, metal belirli bir kalınlığa ulaştığında, bu alan genellikle maliyet nedenlerinden dolayı geleneksel yöntemleri veya fiber lazerleri benimser. Katı lazerler sadece ince metal kalınlığı veya yüksek işleme gereksinimleri olan ve maliyete duyarsız sahnelerde kullanılır. Buna ek olarak, ikisi arasındaki rekabet örtüşmesi düşüktür. Katı lazerler esas olarak metalik olmayan malzemelerin (cam, seramik, plastik, polimerler, ambalaj, diğer kırılgan malzemeler vb.) İşlenmesi için kullanılır ve metal malzemeler alanında yüksek hassasiyetli gereksinimleri ve sahnelerde kullanılırlar. maliyete nispeten duyarsız.
