Fiber Laseri VS Solid{0}} laseri: razlike i prednosti

1. Tehnički principi i razlike u performansama

① Pojačanje srednje

Fiber laseri koriste staklena vlakna{0}}dopirana rijetkim zemljama kao medij za pojačanje. Pod dejstvom svetlosti pumpe, u vlaknu se formira velika gustina snage, što rezultira inverzijom populacije laserskog energetskog nivoa i laserskom oscilacijom kroz pozitivnu povratnu spregu rezonantne šupljine. Vlaknasti laseri su kompaktni i ne zahtijevaju složen sistem hlađenja, a fleksibilnost vlakana ih čini boljim u višedimenzionalnim aplikacijama za obradu prostora.

Jezgra lasera s vlaknima je optičko vlakno, fleksibilna, dlaka{0}}tanka staklena ili plastična filament poznata po svojoj sposobnosti da vodi svjetlost na velike udaljenosti uz minimalne gubitke. Vlakno djeluje kao aktivni medij lasera i predstavlja srž laserskog rada. Međutim, za razliku od nedopiranih staklenih ili plastičnih vlakana koja se koriste u telekomunikacijama, optičko vlakno u laseru s vlaknima je dopirano elementima retkih zemalja kao što su erbij ili iterbijum. Ovaj doping uvodi stanje energije potrebno za laserski rad, omogućavajući vlaknu da ne samo vodi svjetlost već je i pojača.

Solid{0}}Laser (SSL) je usredsređen na svoj jedinstveni medijum pojačanja, čvrsti materijal, i obično se sastoji od četiri dela: medijuma za pojačavanje, sistema za hlađenje, optičke rezonantne šupljine i izvora pumpe. Medij za pojačavanje, kao što je rubin (Cr:Al₂O₃) ili neodimijum-dopiran itrijum-aluminijumski granat (Nd:YAG), je duša lasera u čvrstom stanju-. Aktivirani joni (kao što je Nd³⁺) dopirani unutar njega postižu inverziju populacije pod djelovanjem svjetlosti pumpe, čime se stvara lasersko svjetlo. Sistem za hlađenje je odgovoran za uklanjanje toplote akumulirane unutar medija za pojačavanje usled generisanja lasera kako bi se osigurao stabilan rad lasera. Optički rezonator formira kontinuirane oscilacije kroz pozitivnu povratnu spregu fotona, emitujući visoko monokromatski i visoko usmjereni laserski snop.

② Performanse i efikasnost

Fiber laseri su poznati po svojoj odličnoj električnoj efikasnosti, zahvaljujući prirodi optičkih kablova, koji mogu da provode svetlost uz minimalne gubitke. Ova karakteristika čini optičke lasere neverovatno energetski efikasnim, često postižući efikasnost veću od 30%. Solid{3}}laseri su generalno manje efikasni, vjerovatno zbog većih gubitaka medija većeg pojačanja i potrebe za lampama visokog{4}}intenziteta za pumpanje.

③ Kvalitet zraka: direktno utiče na efikasnost lasera u preciznim aplikacijama

Jedno-način rada fiber lasera može pružiti nevjerovatno visok kvalitet snopa, karakteriziran uskim fokusiranjem i minimalnom divergencijom. Laseri u čvrstom stanju-, iako su sposobni da daju zrake visokog{3}}kvaliteta, često se teško mogu uporediti sa kvalitetom zraka lasera sa vlaknima, posebno na višim nivoima snage. Uprkos nižoj efikasnosti i kvalitetu snopa, solid{5}}laseri nisu bez svojih prednosti. Imaju moćne mogućnosti skaliranja snage i dobro su prikladne za-aplikacije velike snage. Laseri u čvrstom stanju- mogu biti dizajnirani da proizvode nevjerovatno visoke nivoe snage povećanjem veličine medija za pojačavanje i snage pumpe, što nije tako jednostavno za lasere s vlaknima zbog ograničenja veličine vlakana i odvođenja topline.

④ Stabilnost

Fiber laseri imaju visoku stabilnost. Njihova struktura vlakana je neosjetljiva na promjene okoline (kao što su temperatura, vlaga, vibracije, itd.) i mogu održavati stabilne radne uvjete u teškim okruženjima. Istovremeno, fiber laseri su čvrste-strukture i ne sadrže optičke komponente u slobodnom-prostoru, pa se smatraju trajnijim i prilagodljivijim promjenama okoline.

Solid{0}}laseri imaju relativno slabu stabilnost, a promjene faktora okoline mogu imati veći utjecaj na njihove performanse.

⑤ Performanse odvođenja topline

Fiber laseri imaju odlične performanse odvođenja topline. Njegov medij za pojačanje je optičko vlakno, koje ima veliki omjer površine i volumena, a toplina se može brzo raspršiti, tako da može raditi stabilno dugo vremena i može izdržati veliku izlaznu snagu.

Solid{0}}laseri relativno teško odvode toplinu i skloni su termičkim efektima kada rade na velikoj snazi, što utiče na performanse i vijek trajanja lasera.

⑥ Veličina i troškovi održavanja

Fiber laseri su vrlo kompaktni i ne zahtijevaju gotovo nikakvo održavanje. Mala veličina vlakna i odsustvo vanjskih ogledala uvelike smanjuju probleme poravnanja povezanih sa laserima u čvrstom stanju-. Osim toga, odlične mogućnosti odvođenja topline vlakana obično ne zahtijevaju aktivno hlađenje, što dodatno smanjuje zahtjeve za održavanjem. U isto vrijeme, laseri s vlaknima su općenito sigurniji za rad jer je laser ograničen unutar vlakna, smanjujući rizik od slučajnog izlaganja.

Poravnavanje ogledala u laserima u čvrstom{0}} stanju je kritično za njihov rad i zahtijeva redovnu inspekciju i podešavanje, što povećava radno opterećenje održavanja. Osim toga, laseri u čvrstom stanju- obično zahtijevaju aktivno hlađenje kako bi upravljali toplinom koja se stvara u mediju za pojačavanje, što ne samo da povećava složenost sistema, već i povećava zahtjeve za održavanjem. Solid{4}}laseri imaju tendenciju da budu veći od lasera sa vlaknima. Potreba za ogledalima velikog pojačanja i vanjskim ogledalima povećava njihovu veličinu i težinu, ograničavajući njihovu primjenu u aplikacijama s ograničenim prostorom.

2. Polja aplikacije

Fiber laseri blistaju u polju industrijskog rezanja i zavarivanja svojom velikom snagom, visokim kvalitetom zraka, dobrim performansama odvođenja topline i stabilnošću. Fiber laseri su posebno pogodni za rezanje debelih ploča i zavarivanje metalnih materijala. Njihova visoka elektro-efikasnost optičke konverzije i prilagođavanje-bez i bez održavanja-dizajn uvelike smanjuju troškove korištenja i poteškoće održavanja. Istovremeno, visoka tolerancija fiber lasera na teška radna okruženja, kao što su prašina, vibracije, vlaga, itd., također ih čini dobrim u različitim industrijskim pogonima. Kontinualni laseri imaju visok stepen penetracije u oblasti makro obrade i postepeno su zamenili tradicionalne metode obrade u ovoj oblasti.

Solid{0}}laseri su jedinstveni u polju ultra-precizne i ultra-mikro obrade sa svojom velikom vršnom snagom, velikom energijom impulsa i kratkim-laserskim izlazom (kao što su zeleno svjetlo i ultraljubičasto svjetlo). U procesima kao što su metalni/ne-obilježavanje materijala, rezanje, bušenje i zavarivanje,-laseri u čvrstom stanju mogu postići veću preciznost obrade i širu primjenjivost materijala. Naročito u visoko{8}}preciznom zavarivanju i 3D štampanju-nemetalnih materijala-svjetlosno polimerizirajućim, čvrsti-laseri su postali poželjna oprema zbog svojih kratkih-lasera kratkih talasnih dužina sa malim termičkim efektima i visokom preciznošću obrade. Laseri u čvrstom stanju-uglavnom se koriste u oblasti precizne mikro-mašinske obrade nemetalnih materijala i tankih, krhkih i drugih metalnih materijala zbog njihove kratke talasne dužine (ultraljubičasto, duboko ultraljubičasto), kratke širine impulsa (pikosekunda, femtosekunda) i velike vršne snage. Pored toga,-laseri u čvrstom stanju se široko koriste u najsavremenijim{20}}naučnim istraživanjima u oblastima životne sredine, medicine, vojske i tako dalje.

3. Tržišni udio

Naša zemlja je u procesu transformacije i nadogradnje proizvodnje od niže-na vrhunsku-proizvodnju. Niska-proizvodnja ima veliki udio. Tržište makro-prerade pokriva i najnižu-i dio vrhunske-proizvodnje. Tržišna potražnja je velika. Stoga je tržišni kapacitet fiber lasera relativno velik.

Domaći vlaknasti laseri male-lasere su visoko lokalizirani i postoji mnogo velikih-domaćih proizvođača. Prema "Izvještaju o razvoju industrije lasera u Kini", laseri s vlaknima male snage{3}}u potpunosti su zamijenjeni domaćim proizvodima; u smislu lasera s kontinuiranim vlaknima srednje snage-, domaći kvalitet nema očigledne nedostatke, prednost u cijeni je očigledna, a tržišni udio je ekvivalentan; u smislu-kontinuiranih laserskih lasera velike snage, domaći brendovi su ostvarili djelomičnu prodaju.

Što se tiče solidnih lasera, zbog kasnog razvoja u Kini, trenutno nema navedenih kompanija kojima je ovaj proizvod glavni posao, a uglavnom kupuju strane brendove.

Fiber laseri se uglavnom koriste u oblasti makro obrade zbog svoje velike izlazne snage (laserska makro obrada se uglavnom odnosi na obradu veličine i oblika predmeta obrade uz uticaj laserskog snopa na milimetarskom nivou); čvrsti laseri se široko koriste u oblasti mikro obrade zbog svojih prednosti kao što su kratka talasna dužina, uska širina impulsa i velika vršna snaga (mikro obrada se generalno odnosi na obradu veličine i oblika sa preciznošću do nivoa mikrometara ili čak nanometara), što rezultira određenim razlikama između korisnika čvrstih lasera i fiber lasera.

Općenito, čvrsti laseri i laseri s vlaknima imaju svoja polja primjene. Ne postoji direktna konkurencija između njih dvojice u većini oblasti. U oblasti obrade metalnih materijala koja se preklapa sa poljem mikro obrade, kada metal dostigne određenu debljinu, ovo polje uglavnom usvaja tradicionalne metode ili lasere sa vlaknima zbog troškova. Čvrsti laseri se koriste samo u scenama s tankom debljinom metala ili visokim zahtjevima obrade i neosjetljivim na cijenu. Osim toga, preklapanje konkurencije između njih je nisko. Čvrsti laseri se uglavnom koriste za obradu nemetalnih materijala (staklo, keramika, plastika, polimeri, ambalaža, drugi lomljivi materijali itd.), a u oblasti metalnih materijala koriste se u scenama sa visokim zahtjevima za preciznošću i relativno neosjetljivim na cijenu.

Ako želite saznati više o laserskom zavarivanju, ili želite kupiti najbolji aparat za lasersko zavarivanje za vas, ostavite poruku na našoj web stranici i direktno nam pišite!

Kontaktirajte nas:

Rayther Laser