Fiber Lasers vs Solid-State Lasers

Sa panahon ngayon ng mabilis na pag-unlad ng teknolohiya ng laser, solid-state laser at fiber lasers, bilang dalawang pangunahing mga produktong pangunahing laser, ay nagpakita ng bawat isa sa kanilang natatanging kagandahan at pakinabang sa maraming larangan tulad ng pang-industriya na produksiyon, pananaliksik sa agham, at mga aplikasyon ng militar.

1. Mga Prinsipyo ng Teknikal at Pagkakaiba sa Pagganap

1.1 makakuha ng daluyan

Ang mga laser ng hibla ay gumagamit ng mga bihirang mga hibla ng salamin na doped na glass bilang pagkakaroon ng media. Sa ilalim ng pagkilos ng ilaw ng bomba, ang mataas na density ng kuryente ay nabuo sa hibla, na nagreresulta sa isang pag -iikot ng populasyon ng antas ng enerhiya ng laser at pag -oscillation ng laser sa pamamagitan ng positibong feedback loop ng resonant na lukab. Ang mga laser ng hibla ay compact at hindi nangangailangan ng isang kumplikadong sistema ng paglamig, at ang kakayahang umangkop ng hibla ay ginagawang mas kapaki-pakinabang sa mga aplikasyon ng pagproseso ng multi-dimensional. Ang core ng isang hibla ng hibla ay isang optical fiber, isang nababaluktot, hair-manipis na baso o plastik na filament na kilala para sa kakayahang gabayan ang ilaw sa mga malalayong distansya na may kaunting pagkawala. Ang hibla ay kumikilos bilang aktibong gain medium ng laser at ang pangunahing bahagi ng operasyon ng laser. Gayunpaman, hindi tulad ng undoped glass o plastic fibers na ginamit sa telecommunication, ang optical fiber sa isang hibla ng laser ay doped na may mga bihirang elemento ng lupa tulad ng erbium o ytterbium. Ipinakikilala ng doping na ito ang estado ng enerhiya na kinakailangan para sa operasyon ng laser, na pinapayagan ang hibla na hindi lamang gabayan ang ilaw ngunit din palakasin ito. Ang solid-state laser (SSL) ay nakasentro sa natatanging gain medium, solid na materyal, at karaniwang binubuo ng apat na bahagi: makakuha ng daluyan, sistema ng paglamig, optical resonant na lukab, at mapagkukunan ng bomba. Ang gain medium, tulad ng ruby ​​(cr: al₂o₃) o neodymium-doped yttrium aluminyo garnet (ND: yag), ay ang kaluluwa ng solid-state laser. Ang mga aktibong ions (tulad ng nd³⁺) na doped sa loob nito ay nakamit ang pag -iikot ng populasyon sa ilalim ng pagkilos ng ilaw ng bomba, sa gayon ay bumubuo ng ilaw ng laser. Ang sistema ng paglamig ay may pananagutan sa pag -alis ng init na naipon sa loob ng medium ng pakinabang dahil sa henerasyon ng laser upang matiyak ang matatag na operasyon ng laser. Ang optical resonator ay bumubuo ng tuluy -tuloy na mga oscillation sa pamamagitan ng positibong puna ng mga photon, outputting isang mataas na monochromatic at mataas na direksyon ng laser beam.

1.2 Ang mga laser ng pagganap at kahusayan ng hibla ay kilala para sa kanilang mahusay na kahusayan sa kuryente, salamat sa likas na katangian ng mga cable na optic cable, na maaaring magsagawa ng ilaw na may kaunting pagkawala. Ang tampok na ito ay gumagawa ng mga hibla ng hibla na hindi kapani -paniwalang mahusay na enerhiya, madalas na nakakamit ang mga kahusayan na higit sa 30%. Ang mga solid-state laser ay karaniwang hindi gaanong mahusay, marahil dahil sa mas mataas na pagkalugi ng kanilang mas malaking pakinabang ng media at ang pangangailangan para sa mga high-intensity lamp para sa pumping.

1.3 kalidad ng beam: direktang nakakaapekto sa pagiging epektibo ng mga laser sa mga aplikasyon ng katumpakan na solong-mode na operasyon ng mga laser ng hibla ay maaaring magbigay ng hindi kapani-paniwalang mataas na kalidad ng beam, na nailalarawan sa pamamagitan ng masikip na pagtuon at kaunting pagkakaiba-iba. Ang mga solid-state laser, habang may kakayahang magbigay ng mga de-kalidad na beam, ay madalas na mahirap tumugma sa kalidad ng beam ng mga laser ng hibla, lalo na sa mas mataas na antas ng kuryente. Sa kabila ng kanilang mas mababang kahusayan at kalidad ng beam, ang mga solid-state laser ay hindi wala ang kanilang mga pakinabang. Mayroon silang malakas na kakayahan sa pag-scale ng kuryente at angkop para sa mga application na may mataas na kapangyarihan. Ang mga solid-state laser ay maaaring idinisenyo upang makagawa ng hindi kapani-paniwalang mataas na antas ng kuryente sa pamamagitan ng pagtaas ng laki ng gain medium at ang lakas ng bomba, na hindi gaanong simple para sa mga laser ng hibla dahil sa mga limitasyon ng laki ng hibla at pagwawaldas ng init.

1.4 Ang mga laser ng katatagan ng hibla ay may mataas na katatagan. Ang kanilang istraktura ng hibla ay hindi mapaniniwalaan sa mga pagbabago sa kapaligiran (tulad ng temperatura, kahalumigmigan, panginginig ng boses, atbp.) At maaaring mapanatili ang matatag na mga kondisyon sa pagtatrabaho sa malupit na mga kapaligiran. Kasabay nito, ang mga laser ng hibla ay itinuturing na mas matibay at madaling iakma sa mga pagbabago sa kapaligiran dahil gumagamit sila ng isang solidong istraktura ng estado at hindi naglalaman ng mga sangkap na walang puwang na optical. Ang mga solid-state laser ay medyo hindi maganda ang katatagan, at ang mga pagbabago sa mga kadahilanan sa kapaligiran ay maaaring magkaroon ng mas malaking epekto sa kanilang pagganap.

1.5 Ang mga laser ng dissipation ng init ay may mahusay na pagganap ng pagwawaldas ng init. Ang gain medium nito ay optical fiber, na may isang malaking lugar sa ibabaw sa dami ng ratio, at ang init ay maaaring mabilis na mawala, kaya maaari itong gumana nang matatag sa loob ng mahabang panahon at maaaring makatiis ng mataas na output ng kuryente. Ang mga solid-state laser ay medyo mahirap na mawala ang init, at madaling kapitan ng mga thermal effects kapag nagpapatakbo sa mataas na kapangyarihan, na nakakaapekto sa pagganap at buhay ng laser.

1.6 Ang mga gastos sa laki at pagpapanatili ng mga laser ng hibla ay napaka -compact at nangangailangan ng halos walang pagpapanatili. Ang maliit na sukat ng hibla at ang kawalan ng mga panlabas na salamin ay lubos na binabawasan ang mga problema sa pag-align na nauugnay sa mga solid-state laser. Bilang karagdagan, ang mahusay na mga kakayahan sa pagwawaldas ng init ng hibla ay karaniwang hindi nangangailangan ng aktibong paglamig, karagdagang pagbabawas ng mga kinakailangan sa pagpapanatili. Kasabay nito, ang mga laser ng hibla ay karaniwang mas ligtas upang mapatakbo dahil ang laser ay nakakulong sa loob ng hibla, binabawasan ang panganib ng hindi sinasadyang pagkakalantad. Ang pag-align ng mga salamin sa solid-state laser ay kritikal sa kanilang operasyon at nangangailangan ng regular na inspeksyon at pagsasaayos, na pinatataas ang workload ng pagpapanatili. Bilang karagdagan, ang mga solid-state laser ay karaniwang nangangailangan ng aktibong paglamig upang pamahalaan ang init na nabuo sa medium ng pakinabang, na hindi lamang pinatataas ang pagiging kumplikado ng system, ngunit pinatataas din ang mga kinakailangan sa pagpapanatili. Ang mga solid-state laser ay may posibilidad na maging mas malaki kaysa sa mga laser ng hibla. Ang pangangailangan para sa malalaking salamin na salamin at panlabas na salamin ay nagdaragdag ng kanilang laki at timbang, na nililimitahan ang kanilang kakayahang magamit sa mga aplikasyon na may limitadong espasyo.

2. Mga patlang ng Application

Ang mga laser ng hibla ay lumiwanag sa larangan ng pagputol ng pang -industriya at hinang sa kanilang mataas na kapangyarihan, mataas na kalidad ng beam, mahusay na pagganap ng pagwawaldas ng init at katatagan. Ang mga laser ng hibla ay partikular na angkop para sa makapal na pagputol ng plato at hinang ng mga materyales na metal. Ang kanilang mataas na kahusayan ng conversion ng electro-optical at walang pag-aayos at walang pagpapanatili na disenyo ay lubos na binabawasan ang gastos ng paggamit at ang kahirapan sa pagpapanatili. Kasabay nito, ang mataas na pagpapaubaya ng mga laser ng hibla sa malupit na mga nagtatrabaho na kapaligiran, tulad ng alikabok, panginginig ng boses, kahalumigmigan, atbp. Ang patuloy na mga laser ay may mataas na antas ng pagtagos sa larangan ng pagproseso ng macro, at unti -unting pinalitan ang tradisyonal na mga pamamaraan sa pagproseso sa larangang ito. Ang mga solid-state laser ay natatangi sa larangan ng ultra-precision at ultra-micro na pagproseso kasama ang kanilang mataas na lakas ng rurok, malaking lakas ng pulso at output ng laser na haba ng haba (tulad ng berdeng ilaw at ultraviolet light). Sa mga proseso tulad ng metal/non-metal na materyal na pagmamarka, pagputol, pagbabarena at welding, ang mga solid-state laser ay maaaring makamit ang mas mataas na kawastuhan sa pagproseso at mas malawak na kakayahang magamit ng materyal. Lalo na sa high-precision welding at light-curing na 3D na pag-print ng mga di-metal na materyales, ang mga solid-state laser ay naging kagustuhan na kagamitan dahil sa kanilang mga maikling haba ng haba ng haba ng haba na may maliit na thermal effects at mataas na kawastuhan sa pagproseso. Ang mga solid-state laser ay pangunahing ginagamit sa larangan ng katumpakan micro-machining ng mga non-metal na materyales at manipis, malutong at iba pang mga materyales na metal dahil sa kanilang maikling haba ng haba (ultraviolet, malalim na ultraviolet), maikling lapad ng pulso (Picosecond, femtosecond) at mataas na rurok na kapangyarihan. Bilang karagdagan, ang mga solid-state laser ay malawakang ginagamit sa pagputol ng pang-agham na pananaliksik sa larangan ng kapaligiran, gamot, militar at iba pa.

3. Market Share Ang aking bansa ay nasa proseso ng pagbabagong-anyo at pag-upgrade ng industriya ng pagmamanupaktura mula sa mababang-dulo na pagmamanupaktura hanggang sa high-end na pagmamanupaktura. Mga mababang account sa pagmamanupaktura para sa isang mataas na proporsyon. Sakop ng macro-processing market ang parehong mababang-dulo na pagmamanupaktura at ilang mga high-end na pagmamanupaktura. Malaki ang demand sa merkado. Samakatuwid, ang kapasidad ng merkado ng mga laser ng hibla ay medyo malaki. Ang mga domestic low-power fiber laser ay lubos na naisalokal, at maraming mga malalaking tagagawa ng domestic. Ayon sa "China Laser Industry Development Report", ang mga low-power fiber lasers ay ganap na pinalitan ng mga produktong domestic; Sa mga tuntunin ng medium-power na tuluy-tuloy na mga laser ng hibla, ang kalidad ng domestic ay walang malinaw na mga kawalan, halata ang bentahe ng presyo, at ang pagbabahagi ng merkado ay maihahambing; Sa mga tuntunin ng mataas na kapangyarihan na tuluy-tuloy na mga laser ng hibla, nakamit ng mga domestic brand ang bahagyang mga benta. Tulad ng para sa mga solid-state laser, dahil sa huli na pag-unlad sa China, sa kasalukuyan ay walang nakalista na mga kumpanya na may produktong ito bilang kanilang pangunahing negosyo, at sa pangkalahatan ay bumili sila ng mga dayuhang tatak. Ang mga laser ng hibla ay pangunahing ginagamit sa larangan ng pagproseso ng macro dahil sa kanilang mataas na kapangyarihan ng output (ang pagproseso ng laser macro sa pangkalahatan ay tumutukoy sa pagproseso ng laki at hugis ng object ng pagproseso na may impluwensya ng laser beam sa antas ng milimetro); Ang mga solidong laser ay malawakang ginagamit sa larangan ng pagproseso ng micro dahil sa kanilang mga pakinabang tulad ng maikling haba ng haba, makitid na lapad ng pulso, at mataas na rurok na lakas (ang pagproseso ng micro sa pangkalahatan ay tumutukoy sa pagproseso ng laki at hugis na may katumpakan na umaabot sa mga micrometer o kahit na mga nanometer), na nagreresulta sa ilang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga gumagamit ng solidong laser at mga laser ng hibla. Sa pangkalahatan, ang mga solidong laser at fiber laser ay may iba't ibang mga pokus sa kanilang mga patlang ng aplikasyon at ang bawat isa ay may sariling larangan ng aplikasyon. Walang direktang kumpetisyon sa pagitan ng dalawa sa karamihan sa mga larangan. Sa larangan ng pagproseso ng materyal na metal na overlay sa larangan ng pagproseso ng micro, kapag ang metal ay umabot sa isang tiyak na kapal, ang patlang na ito ay karaniwang nagpatibay ng mga tradisyunal na pamamaraan o mga laser ng hibla dahil sa mga kadahilanan sa gastos. Ang mga solidong laser ay ginagamit lamang sa mga eksena kung saan ang kapal ng metal ay manipis o ang mga kinakailangan sa pagproseso ay mataas at ang gastos ay hindi sensitibo. Bilang karagdagan, ang kumpetisyon na overlap sa pagitan ng dalawa ay mababa. Ang mga solidong laser ay pangunahing ginagamit para sa pagproseso ng mga non-metal na materyales (baso, keramika, plastik, polimer, packaging, iba pang mga malutong na materyales, atbp.), At sa larangan ng mga materyales na metal, ginagamit ang mga ito sa mga eksena na may mataas na mga kinakailangan sa katumpakan at medyo insensitive sa gastos.