Laser-tekniikan nopean kehityksen, kiinteän tilan laserien ja kuitulaserien nopean kehityksen aikakaudella, jotka ovat kaksi suurta valtavirran lasertuotteita, ovat osoittaneet niiden ainutlaatuisen viehätysvoiman ja edut monilla aloilla, kuten teollisuustuotanto, tieteellinen tutkimus ja sotilassovellukset.
1. Tekniset periaatteet ja suorituserot
① Vahvistusväline
Kuitulaserit käyttävät harvinaisia maametallit-lasialasikuituja sakkomediana. Pumpun valon vaikutuksen mukaan kuidussa muodostuu suuritehoiden tiheys, mikä johtaa laserenergiatason populaation kääntämiseen ja laservärähtely syntyy resonanssiontelon positiivisen palautesilmukan kautta. Kuitulaserit ovat kompakteja eivätkä vaadi monimutkaista jäähdytysjärjestelmää, ja kuidun joustavuus tekee niistä edullisempia moniulotteisissa avaruuskäsittelysovelluksissa.
Kuitulaserin ydin on optinen kuitu, joustava, hiusohen lasi tai muovinen filamentti, joka tunnetaan kyvystään ohjata valoa pitkillä etäisyyksillä vähäisellä menetyksellä. Kuitu toimii laserin aktiivisena vahvistusväliaineena ja on laserin operaation ydin. Toisin kuin televiestinnässä käytettyjen lasi- tai muovikuitujen, kuitulaserin optinen kuitu on kuitenkin seostettu harvinaisten maametallien elementeillä, kuten Erbium tai Ytterbium. Tämä doping esittelee laserkäyttöön tarvittavat energiatilat, jolloin kuitu ei vain ohjata valoa, vaan myös vahvistaa sitä.
Kiinteän tilan laser (SSL) on keskittynyt sen ainutlaatuiseen vahvistusväliaineeseen ja koostuu yleensä neljästä osasta: vahvistusväliaine, jäähdytysjärjestelmä, optinen resonanssiontelo ja pumpun lähde. Vahvistusväliaine, kuten Ruby (CR: al₂o₃) tai neodyymi-seostetut yttrium-alumiiniarranaatti (nd: yag), on kiinteiden laserien sielu. Sen sisäpuolella olevat aktivoidut ionit (kuten nd³⁺) saavuttavat hiukkasten lukumäärän inversion pumpun valon vaikutuksesta, tuottaen siten laseria. Jäähdytysjärjestelmä on vastuussa Laser -muodostumisen vuoksi kertyneen HAVE -väliaineen sisälle kertyneen lämmön vakaan toiminnan varmistamiseksi. Optinen resonanssiontelo muodostaa jatkuvan värähtelyn fotonien positiivisen palautteen kautta ja tuottaa erittäin yksivärisen ja erittäin suuntaisen lasersäteen.
Suorituskyky ja tehokkuus
Kuitulaserit tunnetaan poikkeuksellisesta sähkötehokkuudestaan kuituoptisten kaapelien luonteen ansiosta, jotka käyttävät valoa minimaalisilla häviöillä. Tämä ominaisuus tekee kuitulasereista uskomattoman energiatehokkaan saavuttaen usein yli 30%: n tehokkuuden. Kiinteän tilan laserit ovat yleensä vähemmän tehokkaita, johtuen todennäköisesti heidän tilaa vievien vahvistusvälineidensä suuremmista häviöistä ja pumppaamisen tarvetta.
③Beam -laatu: Vaikuttaa suoraan laserin tehokkuuteen tarkkuussovelluksissa. Kuitulaserien yksimuotoinen toiminta voi tarjota uskomattoman kaukovaran laadun, jolle on ominaista tiukka tarkennus ja minimaalinen ero. Vaikka solid-state-laserit kykenevät tarjoamaan korkealaatuisia säteitä, niitä on usein vaikea sovittaa kuitulaserien säteen laatua, etenkin korkeammilla tehitasoilla. Huolimatta alhaisemmasta tehokkuudesta ja säteen laadusta, kiinteän tilan laserit eivät ole ilman etuja. Niillä on tehokkaita tehon skaalausominaisuuksia ja ne sopivat erittäin voimakkaisiin sovelluksiin. Kiinteän tilan laserit voidaan suunnitella tuottamaan uskomattoman korkeat tehotasot lisäämällä vahvistusväliaineen ja pumpun tehon kokoa, mikä ei ole niin yksinkertainen kuitulasereille kuidun koon ja lämmön hajoamisen rajoitusten vuoksi.
④ Stabiilisuuskuitulasereilla on korkea stabiilisuus. Niiden kuiturakenne ei ole herkkä ympäristömuutoksille (kuten lämpötila, kosteus, värähtely jne.), Ja se voi ylläpitää vakaata työtilaa suhteellisen ankarissa ympäristöissä. Samanaikaisesti kuitulaserit käyttävät solid-state-rakennetta eivätkä sisällä vapaan tilan optisia komponentteja, joten niitä pidetään kestävämpiä ja kykenevät sopeutumaan ympäristömuutoksiin. Kiinteän tilan lasereilla on suhteellisen huono stabiilisuus, ja ympäristötekijöiden muutoksilla voi olla suurempi vaikutus niiden suorituskykyyn.
⑤ Lämmön hajoamisen suorituskyvyn kuitulasereilla on erinomainen lämmön hajoaminen. Sen vahvistusväliaine on optinen kuitu, jolla on suuri pinta -alan ja tilavuussuhde, ja lämpö voidaan hajottaa nopeasti, joten se voi toimia vakaasti pitkään ja kestää suuren tehon. Kiinteän tilan laserien lämmön hajoaminen on suhteellisen vaikeaa, ja lämpövaikutusongelmat ovat alttiita esiintyessään suurella voimalla, mikä vaikuttaa laserin suorituskykyyn ja elämään.
⑥ Koko- ja huoltokustannuskuitulaserit ovat erittäin kompakteja ja melkein huoltovapaita. Kuidun pieni koko ja ulkoisten peilien puuttuminen vähentävät huomattavasti solid-state-laseriin liittyviä kohdistusongelmia. Lisäksi kuidun erinomainen lämmön hajoamiskyky ei yleensä vaadi aktiivista jäähdytystä vähentäen edelleen huoltovaatimuksia. Samanaikaisesti kuitulaserit ovat yleensä turvallisempia toimia, koska laser rajoittuu kuidun sisällä vähentäen vahingossa tapahtuvan altistumisen riskiä. Peilien kohdistaminen solid-state-lasereissa on kriittistä niiden toimintaan ja vaatii säännöllistä tarkastusta ja säätämistä, mikä lisää huoltotyötä. Lisäksi kiinteän tilan laserit vaativat yleensä aktiivista jäähdytystä vahvistusväliaineessa syntyneen lämmön hallitsemiseksi, mikä ei vain lisää järjestelmän monimutkaisuutta, vaan lisää myös ylläpitovaatimuksia. Kiinteän tilan laserit ovat yleensä suurempia kuin kuitulaserit. Suurten vahvistuspeilien ja ulkoisten peilien tarve lisää niiden kokoa ja painoa rajoittaen niiden sovellettavuutta sovelluksissa, joissa on rajoitetusti tilaa.
2. sovelluskentät
Kuitulaserit loistavat teollisuuden leikkaamisen ja hitsauksen alalla suurella teholla, kaukovarastolla, hyvällä lämmön hajoamisen suorituskyvyllä ja stabiilisuudella. Kuitulaserit ovat erityisen sopivia metallimateriaalien paksuun levyleikkaukseen ja hitsaukseen. Niiden korkea sähköoptinen muuntamistehokkuus ja säätövapaa ja ylläpitovapaa suunnittelu vähentävät huomattavasti käyttökustannuksia ja ylläpidon vaikeuksia. Samanaikaisesti kuitulaserien korkea toleranssi ankariin työympäristöihin, kuten pöly, värähtely, kosteus jne., Myös ne toimimaan hyvin eri teollisuusalueilla. Jatkuvilla lasereilla on suuri tunkeutumisaste makrokäsittelyn alalla, ja ne ovat vähitellen korvanneet perinteiset prosessointimenetelmät tällä alalla.
Kiinteän tilan laserit ovat ainutlaatuisia ultravalvonnan ja ultra-mikrrojen prosessoinnin alalla niiden korkealla piikkiteholla, suurella pulssienergialla ja lyhyen aallonpituuden laserlähtöllä (kuten vihreä valo ja ultraviolettivalo). Prosesseissa, kuten metalli/ei-metallimateriaalimerkinnät, leikkaus, poraus ja hitsaus, solid-state-laserit voivat saavuttaa suuremman prosessointitarkkuuden ja laajemman materiaalin sovellettavuuden. Erityisesti korkean tarkkuuden hitsaus- ja kevyt kovettavissa 3D-tulostuksessa ei-metallimateriaaleja, kiinteiden tilan lasereita on tullut edullisiksi laitteiksi johtuen niiden lyhyen aallonpituuden lasereista, joilla on pienet lämpövaikutukset ja korkea prosessointitarkkuus. Kiinteän tilan lasereita käytetään pääasiassa ei-metallisten materiaalien tarkkuuden mikrohuoneen ja ohuiden, hauras- ja muiden metallimateriaalien kentällä niiden lyhyen aallonpituuden (ultravioletti, syvä ultravioletti), lyhyen pulssin leveyden (pikosekuntien, femtosekunnin) ja korkean johtuen korkea huipputeho. Lisäksi kiinteän tilan lasereita käytetään laajasti huippuluokan tieteellisessä tutkimuksessa ympäristö-, lääketieteen, armeijan ja niin edelleen.
3. Markkinaosuus
Kotimaani on prosessissa valmistuksen muuntamisessa ja päivittämisessä huippuluokan valmistuksesta huippuluokan valmistukseen. Pienen päävalmistuksen osuus on suuri. Makrokekäsittelymarkkinat kattavat sekä huippuluokan valmistuksen että jonkin verran huippuluokan valmistuksen. Markkinoiden kysyntä on suuri. Siksi kuitulaserien markkinoiden kapasiteetti on suhteellisen suuri.
Kotimaisten pienitehoisten kuitulaserien lokalisointiaste on korkea, ja kotimaisia suuria valmistajia on monia. "Kiinan laseriteollisuuskehitysraportin" mukaan pienitehoiset kuitulaserit on korvattu kokonaan kotimaisilla tuotteilla; Keskikokoisten jatkuvien kuitulaserien suhteen kotimaisella laatuun ei ole ilmeisiä haittoja, hintaetu on ilmeinen ja markkinaosuus on vastaava; Suurten jatkuvien kuitulaserien suhteen kotimaiset tuotemerkit ovat saavuttaneet osittaisen myynnin.
Kiinteissä lasereissa Kiinan myöhäisen kehityksen vuoksi tällä hetkellä ei ole luettelossa olevia yrityksiä, joiden tuote on pääasiallinen liiketoiminta, ja he yleensä ostavat ulkomaisia tuotemerkkejä.
Kuitulasereita käytetään pääasiassa makrokäsittelyn alalla niiden suuren lähtötehon vuoksi (lasermakrojen prosessointi viittaa yleensä prosessointiobjektin koon ja muodon prosessointiin lasersäteen vaikutuksella prosessointiobjektiin millimetrin alueella ) Kiinteitä lasereita käytetään laajasti mikroprosessoinnin alalla niiden etujen, kuten lyhyen aallonpituuden, kapean pulssin leveyden ja suuren piikin tehon vuoksi (mikroprosessointi, viittaa yleensä koon ja muodon käsittelyyn tarkkuudella, joka saavuttaa mikrometrin tai jopa nanometrin tason ), mikä johtaa tiettyihin eroihin kiinteiden laserien ja kuitulaserien välillä.
Yleensä kiinteillä lasereilla ja kuitulasereilla on erilaiset sovelluskentät ja jokaisella on oma sovelluskenttä. Useimmissa aloilla ei ole suoraa kilpailua. Metallimateriaalin käsittelyn alalla, joka on päällekkäinen mikroprosessoinnin kanssa, kun metalli saavuttaa tietyn paksuuden, tämä kenttä käyttää yleensä perinteisiä menetelmiä tai kuitulasereita kustannussyistä. Kiinteitä lasereita käytetään vain kohtauksissa, joissa on ohut metallipaksuus tai korkeat prosessointivaatimukset ja herkkä kustannuksille. Lisäksi kilpailun päällekkäisyys näiden kahden välillä on alhainen. Kiinteitä lasereita käytetään pääasiassa ei-metallisten materiaalien (lasi, keramiikka, muovit, polymeerit, pakkaukset, muut hauraita materiaaleja jne.) Käsittelyyn, ja metallimateriaalien alalla niitä käytetään kohtauksissa, joissa on erittäin tarkkuusvaatimukset ja Suhteellisen tuntematon kustannuksille.
