I dagens snabbt föränderliga laserteknik, lasrar med fast tillstånd och fiberlasrar som de två mainstream laserprodukterna, var och en inom industriell produktion, vetenskaplig forskning, militära tillämpningar och andra områden för att visa den unika charm och fördelar.
För det första den tekniska principen och prestationsskillnader
① Få medium
Fiberlaser (fiberlaser) används som ett sällsynt elementdopat glasfiberförstärkningsmedium. Under verkan av pumpljus bildas högeffektdensitet i fibern, vilket resulterar i omvändningen av antalet partiklar i laserenerginivån och genererar lasersvängningar genom resonansens positiva återkopplingsslinga. Fiberlasrar är kompakta, kräver inte komplexa kylsystem, och flexibiliteten i fibern gör det mer fördelaktigt i flerdimensionella rumsliga bearbetningsapplikationer.
I hjärtat av en fiberlaser är den optiska fibern, ett flexibelt, hårtunnt glas eller plastfilament känd för sin förmåga att rikta ljus över långa avstånd med minimal förlust. Denna fiber fungerar som det aktiva förstärkningsmediet för lasern och är centralt för dess drift. Till skillnad från odopade glas- eller plastfibrer som används i telekommunikation dopas emellertid fibrerna i fiberlasrar med sällsynta jordartselement som erbium eller ytterbium. Denna doping introducerar de energitillstånd som är nödvändiga för att lasern ska kunna använda, vilket gör att fibern inte bara kan rikta ljus utan också förstärka den.
Solid-state-lasrar (SSL) är centrerade på deras unika förstärkningsmedium, ett fast material och består vanligtvis av fyra huvudkomponenter: förstärkningsmedium, kylsystemet, det optiska resonanshålan och pumpkällan. Förstärkningsmediet, såsom rubin (Cr: al₂o₃) eller neodymdoped yttrium-aluminium granat (nd: yag), är själen för fast tillståndslaser, och aktiveringsjonerna dopade inuti det (t.ex. nd³⁺) används för att invertera antalet partiklar i pumpljuset för att generera laser. Kylsystemet är ansvarigt för att ta bort värmen som ackumuleras inuti förstärkningsmediet på grund av lasergenerering och säkerställa stabil drift av lasern. Den optiska resonatorhålan skapar en kontinuerlig svängning genom den positiva återkopplingen av fotoner för att mata ut en mycket monokromatisk och mycket riktad laserstråle.
②prestanda och effektivitet
Fiberlasrar är kända för sin utmärkta elektriska effektivitet tack vare arten av fiberoptiska kablar som leder ljus med minimal förlust. Denna funktion gör det möjligt för fiberlasrar att vara oerhört energieffektiva och ofta uppnå effektivitet som överstiger 30%.
Lasrar för fast tillstånd är vanligtvis mindre effektiva, vilket kan tillskrivas de högre förlusterna av deras bulkigare förstärkningsmedia och behovet av högintensiva lampor för pumpning.
Strålkvalitet: påverkar direkt laserens effektivitet i precisionsapplikationer.
Den enda läget för fiberlasrar ger otroligt hög strålkvalitet, kännetecknad av tätt fokus och minimal divergens.
Lasrar för fast tillstånd, medan de kan leverera högkvalitativa strålar, kämpar ofta för att matcha strålkvaliteten på fiberlasrar, särskilt vid högre effektnivåer.
Trots deras lägre effektivitet och strålkvalitet är fast tillståndslasrar inte utan deras fördelar. De har robusta kraftskalningsfunktioner som gör dem väl lämpade för applikationer med hög effekt. Lasrar med fast tillstånd kan utformas för att producera otroligt höga effektnivåer genom att öka storleken på förstärkningsmediet och pumpkraften, vilket inte är så enkelt för fiberlasrar på grund av fiberstorlek och värmeavledningsbegränsningar.
④ Stabilitet
Fiberlasrar är mycket stabila. Dess fiberstruktur är okänslig för förändringar i miljön (t.ex. temperatur, luftfuktighet, vibrationer etc.) och kan upprätthålla ett stabilt arbetstillstånd i hårdare miljöer. Samtidigt anses fiberlasrar vara mer hållbara och anpassningsbara till miljöförändringar eftersom de har en fast tillståndsstruktur och inte innehåller fritt utrymme optiska komponenter.
Lasrar för fast tillstånd är relativt instabila och förändringar i miljöfaktorer kan ha en större inverkan på deras prestanda.
⑤värme spridningsprestanda
Fiberlasrar har utmärkt prestanda för värmeavbrott. Dess förstärkningsmedium är optisk fiber, som har ett stort ytan mellan yta och volymförhållande, och värmen kan släppas snabbt, så att det kan fungera stabilt under lång tid och motstå hög effektutgång.
Lasrar för fast tillstånd är relativt svåra att sprida värme och är benägna att termiska effektproblem under högeffekten, vilket påverkar laserens prestanda och livslängd.
⑥ Size och underhållskostnader
Fiberlasrar är mycket kompakta och kräver lite underhåll. Den lilla storleken på fibern och frånvaron av yttre speglar minskar kraftigt inriktningsproblemen förknippade med solid-tillståndslasrar. Dessutom eliminerar fiberens utmärkta förmåga att sprida värme ofta behovet av aktiv kylning, vilket ytterligare minskar underhållskraven. Fiberlasrar är också vanligtvis säkrare att fungera eftersom lasern är begränsad i fibern, vilket minskar risken för oavsiktlig exponering.
Justering av speglarna i solid-tillståndslasrar är avgörande för deras drift och kräver periodisk kontroll och justering, vilket ökar underhållsinsatserna. Dessutom kräver fast tillståndslasrar vanligtvis aktiv kylning för att hantera värmen som genereras i förstärkningsmediet, vilket inte bara bidrar till systemets komplexitet, utan ökar också underhållskraven. Lasrar för fast tillstånd tenderar att vara större än fiberlasrar. Behovet av stor förstärkning av mellanliggande och yttre speglar ökar deras storlek och vikt, vilket begränsar deras lämplighet för rymdbegränsade applikationer.
För det andra, applikationsområden
Fiberlasrar lyser inom området industriell skärning och svetsning med sin höga effekt, hög strålkvalitet, god värmeavledning och stabilitet. Fiberlasrar är särskilt lämpliga för skärning och svetsning av tjocka plattor med metallmaterial, och deras höga elektrooptiska omvandlingseffektivitet och justeringsfri, underhållsfri design minskar kraftigt kostnaderna för användnings- och underhållssvårigheter. Samtidigt gör fiberlaserens höga tolerans för hårda arbetsmiljöer, såsom damm, vibration, luftfuktighet, etc. också att det fungerar bra på alla typer av industriområden. Kontinuerliga lasrar har en hög grad av penetration inom makrobehandlingen, där de gradvis har ersatt traditionella bearbetningsmetoder.
Lasrar för fast tillstånd är unika inom området ultralatprecision och ultramikrobearbetning med sin höga toppeffekt, stor pulsenergi och kort våglängdslaserutgång (t.ex. Green, UV). I processer som markering, skärning, borrning och svetsning av metalliska/icke-metalliska material kan solida tillståndslasrar uppnå högre bearbetningsprecision och bredare material. Speciellt i högprecisionssvetsning av icke-metalliska material och lätt curing 3D-utskrift har solid-tillståndslasrar blivit den utrustning som valts i kraft av sina kortvåglängdslasrar med små termiska effekter och hög bearbetningsprecision. Lasrar med fast tillstånd används huvudsakligen inom området precisionsmikromachinering av icke-metalliska material och tunna, spröda och andra metallmaterial i kraft av deras korta våglängder (ultraviolett, djup ultraviolett), korta pulsbredd (picoseconds, femtosekunder) och hög toppeffekt. Dessutom används solid-state-lasrar i stor utsträckning i banbrytande vetenskaplig forskning inom miljö-, medicinska och militära områden.
För det tredje, marknadsandel
Kina håller på att omvandla och uppgradera tillverkningsindustrin från avancerad tillverkning till avancerad tillverkning, andelen av låg tillverkning är hög, och den makrobehandlingsmarknaden täcker både avancerad tillverkning och en del av avancerad tillverkning, och marknadens efterfrågan är stor, och därför är marknadsförmågan för fiberlasers stor.
Inhemskt laserlokaliseringsgrad för medium och låg effekt är hög, tillverkare av hushållsskala. Enligt "China Laser Industry Development Report" visar att lågeffektfiberlaseren helt har realiserat inhemsk substitution; Kontinuerlig fiberlaser med medelkraft, den inhemska kvaliteten och det är ingen uppenbar nackdel, prisfördelen är uppenbar, marknadsandelen är likvärdig; Högeffekt kontinuerlig fiberlaser, inhemska varumärken har uppnått en del försäljning.
När det gäller solid-state-lasrar, på grund av den sena utvecklingen av det inhemska, finns det inga noterade företag med denna produkt som huvudverksamhet, i allmänhet köper utländska varumärken.
Fiberlasrar används huvudsakligen inom makrobehandlingen på grund av deras höga utgångseffekt (lasermakrobehandling hänvisar generellt till behandlingen av dimensioner och former där laserstrålen påverkar bearbetningsobjektet i millimeternas intervall); Lasrar med fast tillstånd används ofta inom mikroprocessering (mikroprocessering hänvisar i allmänhet till bearbetning av dimensioner och former där precisionen når mikrometern eller till och med nanometernivå) med kraft av deras korta våglängder, smala pulsbredd, hög toppeffekt och andra fördelar användaren av fast tillståndslaser och fiberlängder.
Generellt sett har solida lasrar och fiberlasrar sina egna applikationsområden. De två har inte direkt konkurrens inom de flesta fält, inom området mikrommawromining-överlappning inom området metallmaterialbearbetning, i metallen till en viss tjocklek på fallet på grund av kostnadsskäl är i allmänhet att använda det traditionella sättet eller fiberlasrar, endast i metalltjockleken på den tunna eller bearbetningen av kraven i scenen är inte känslig för kostnaden för användningen av fast tillstånd. Dessutom används graden av konkurrens mellan de två överlappningarna låg, fast tillståndslasrar används huvudsakligen vid bearbetning av icke-metalliska material (glas, keramik, plast, polymerer, förpackningar, andra spröda material, etc.), och inom området metallmaterial används i scenarier som kräver hög precision och är relativt okänsliga för kostnad.
