Pada era perkembangan pesat teknologi laser, laser pepejal dan laser serat, sebagai dua produk laser utama utama, telah menunjukkan daya tarikan dan kelebihan mereka yang unik dalam banyak bidang seperti pengeluaran perindustrian, penyelidikan saintifik, dan aplikasi ketenteraan.
1. Prinsip Teknikal dan Perbezaan Prestasi
① mendapatkan medium
Laser gentian menggunakan serat optik kaca rangka bumi sebagai media keuntungan. Di bawah tindakan cahaya pam, ketumpatan kuasa tinggi terbentuk dalam serat optik, mengakibatkan penyongsangan nombor zarah tahap tenaga laser, dan ayunan laser dihasilkan melalui gelung maklum balas positif rongga resonan. Laser serat mempunyai struktur padat dan tidak memerlukan sistem penyejukan yang kompleks. Fleksibiliti serat optik menjadikannya lebih berfaedah dalam aplikasi pemprosesan ruang pelbagai dimensi.
Di tengah-tengah laser serat adalah serat optik, helai kaca atau plastik yang fleksibel, yang dikenali untuk keupayaannya untuk membimbing cahaya jauh dengan jarak yang minimum. Serat bertindak sebagai medium keuntungan aktif laser dan menjadi pusat operasinya. Walau bagaimanapun, tidak seperti gentian kaca atau gentian plastik yang digunakan dalam telekomunikasi, serat dalam laser serat doped dengan unsur -unsur nadir bumi, seperti erbium atau ytterbium. Doping ini memperkenalkan keadaan tenaga yang diperlukan untuk operasi laser, yang membolehkan serat bukan sahaja membimbing cahaya tetapi juga menguatkannya.
Laser keadaan pepejal (SSL) berpusat pada bahan medium, bahan pepejal yang unik, dan biasanya terdiri daripada empat bahagian: mendapatkan sistem medium, penyejukan, resonator optik, dan sumber pam. Medium keuntungan, seperti ruby (cr: al₂o₃) atau neodymium-doped yttrium aluminium garnet (nd: yag), adalah jiwa laser pepejal. Ion -ion yang diaktifkan di dalamnya (seperti ND³⁺) mencapai penyongsangan penduduk di bawah tindakan cahaya pam, dengan itu menjana cahaya laser. Sistem penyejukan bertanggungjawab untuk mengeluarkan haba yang terkumpul dalam medium keuntungan kerana generasi laser, memastikan operasi stabil laser. Rongga resonan optik membentuk ayunan berterusan melalui maklum balas positif foton, dan mengeluarkan rasuk laser yang sangat monokromatik dan sangat berarah.
② Prestasi dan kecekapan
Laser gentian terkenal dengan kecekapan elektrik yang luar biasa, terima kasih kepada sifat -sifat kabel gentian optik, yang menjalankan cahaya dengan kerugian yang minimum. Ciri ini menjadikan laser serat sangat cekap tenaga, sering mencapai kecekapan melebihi 30%.
Laser pepejal pada umumnya kurang cekap, mungkin disebabkan oleh kerugian yang lebih tinggi dari medium keuntungan besar mereka dan keperluan untuk lampu intensiti tinggi untuk mengepam.
③ kualiti rasuk: secara langsung mempengaruhi keberkesanan laser dalam aplikasi ketepatan
Operasi mod tunggal laser serat menyediakan kualiti rasuk yang sangat tinggi, dicirikan oleh fokus yang ketat dan perbezaan yang minimum.
Laser keadaan pepejal, sementara mampu menyediakan rasuk berkualiti tinggi, sering mengalami kesukaran memadankan kualiti rasuk laser serat, terutama pada tahap kuasa yang lebih tinggi.
Walaupun kecekapan dan kualiti rasuk yang lebih rendah, laser pepejal keadaan tidak tanpa kelebihan mereka. Mereka mempunyai keupayaan skala kuasa yang kuat, menjadikannya sesuai untuk aplikasi kuasa tinggi. Laser keadaan pepejal boleh direka untuk menghasilkan tahap kuasa yang sangat tinggi dengan meningkatkan saiz medium keuntungan dan kuasa pam, yang tidak semudah untuk laser serat disebabkan oleh batasan saiz serat dan pelesapan haba.
④ Laser serat kestabilan mempunyai kestabilan yang tinggi.
Struktur seratnya tidak sensitif terhadap perubahan alam sekitar (seperti suhu, kelembapan, getaran, dan lain -lain), dan dapat mengekalkan keadaan kerja yang stabil dalam persekitaran yang agak keras. Pada masa yang sama, laser serat menggunakan struktur keadaan pepejal dan tidak mengandungi komponen optik ruang bebas, jadi mereka dianggap lebih tahan lama dan boleh disesuaikan dengan perubahan alam sekitar.
Kestabilan laser keadaan pepejal agak miskin, dan perubahan dalam faktor persekitaran mungkin mempunyai kesan yang lebih besar terhadap prestasi mereka.
⑤ Prestasi pelesapan haba
Laser serat mempunyai prestasi pelesapan haba yang sangat baik. Medium keuntungannya adalah serat optik, yang mempunyai kawasan permukaan yang besar hingga nisbah isipadu, dan haba dapat hilang dengan cepat, sehingga dapat berfungsi dengan stabil untuk waktu yang lama dan dapat menahan output kuasa yang tinggi.
Laser keadaan pepejal agak sukar untuk menghilangkan haba, dan terdedah kepada kesan terma apabila berjalan pada kuasa tinggi, yang mempengaruhi prestasi dan kehidupan laser.
⑥ Saiz dan penyelenggaraan kos laser serat sangat padat dan memerlukan hampir tiada penyelenggaraan.
Saiz kecil serat dan ketiadaan cermin luaran sangat mengurangkan masalah penjajaran yang berkaitan dengan laser keadaan pepejal. Di samping itu, keupayaan pelesapan haba yang sangat baik serat biasanya tidak memerlukan penyejukan aktif, mengurangkan keperluan penyelenggaraan. Pada masa yang sama, laser serat umumnya lebih selamat untuk beroperasi kerana laser terkurung di dalam serat, mengurangkan risiko pendedahan tidak sengaja.
Penjajaran cermin dalam laser keadaan pepejal adalah penting untuk operasi mereka dan memerlukan pemeriksaan dan pelarasan yang kerap, yang meningkatkan beban kerja penyelenggaraan. Di samping itu, laser keadaan pepejal biasanya memerlukan penyejukan aktif untuk menguruskan haba yang dihasilkan dalam medium keuntungan, yang bukan sahaja meningkatkan kerumitan sistem, tetapi juga meningkatkan keperluan penyelenggaraan. Laser keadaan pepejal cenderung lebih besar daripada laser serat. Keperluan untuk cermin keuntungan besar dan cermin luaran meningkatkan saiz dan beratnya, mengehadkan kebolehgunaannya dalam aplikasi dengan ruang yang terhad.
2. Bidang Permohonan
Laser serat bersinar dalam bidang pemotongan dan kimpalan perindustrian dengan kuasa tinggi mereka, kualiti rasuk yang tinggi, prestasi pelesapan haba yang baik dan kestabilan. Laser serat sangat sesuai untuk pemotongan plat tebal dan kimpalan bahan logam. Kecekapan penukaran elektro-optik yang tinggi dan reka bentuk bebas dan bebas penyelarasan mereka sangat mengurangkan kos penggunaan dan kesukaran penyelenggaraan. Pada masa yang sama, toleransi laser serat yang tinggi untuk persekitaran kerja yang keras, seperti habuk, getaran, kelembapan, dan lain -lain, juga menjadikan mereka berfungsi dengan baik di pelbagai tapak perindustrian. Laser berterusan mempunyai tahap penembusan yang tinggi dalam bidang pemprosesan makro, dan secara beransur -ansur menggantikan kaedah pemprosesan tradisional dalam bidang ini.
Laser keadaan pepejal adalah unik dalam bidang pemprosesan ultra-ketepatan dan ultra-mikro dengan kuasa puncak yang tinggi, tenaga nadi besar dan output laser panjang gelombang pendek (seperti cahaya hijau dan cahaya ultraviolet). Dalam proses seperti penandaan bahan logam/bukan logam, pemotongan, penggerudian dan kimpalan, laser keadaan pepejal dapat mencapai ketepatan pemprosesan yang lebih tinggi dan kebolehgunaan bahan yang lebih luas. Terutama dalam kimpalan ketepatan tinggi dan pencetakan 3D bahan-bahan bukan logam, laser pepejal pepejal telah menjadi peralatan pilihan kerana laser panjang gelombang pendek mereka dengan kesan terma kecil dan ketepatan pemprosesan yang tinggi. Laser keadaan pepejal terutamanya digunakan dalam bidang pemesejan mikro ketepatan bahan-bahan bukan logam dan bahan-bahan logam yang nipis, rapuh dan lain-lain kerana panjang gelombang pendek mereka (ultraviolet, ultraviolet dalam), lebar nadi pendek (picosecond, femtosecond) dan kuasa puncak yang tinggi. Di samping itu, laser pepejal digunakan secara meluas dalam penyelidikan saintifik canggih dalam bidang persekitaran, perubatan, tentera dan sebagainya.
3. Bahagian Pasaran
Negara saya sedang dalam proses transformasi dan menaik taraf pembuatan dari pembuatan rendah ke pembuatan mewah. Akaun pembuatan rendah untuk bahagian yang tinggi. Pasaran pemprosesan makro merangkumi pembuatan rendah dan beberapa pembuatan mewah. Permintaan pasaran adalah besar. Oleh itu, kapasiti pasaran laser serat agak besar.
Tahap penyetempatan laser serat kuasa rendah domestik adalah tinggi, dan terdapat banyak pengeluar berskala besar domestik. Menurut "Laporan Pembangunan Industri Laser China", laser serat kuasa rendah telah digantikan sepenuhnya oleh produk domestik; Dari segi laser serat berterusan kuasa, kualiti domestik tidak mempunyai kelemahan yang jelas, kelebihan harga jelas, dan bahagian pasaran bersamaan; Dari segi laser serat berterusan berkuasa tinggi, jenama domestik telah mencapai jualan separa.
Bagi laser pepejal, disebabkan oleh perkembangan lewat di China, kini tiada syarikat tersenarai dengan produk ini sebagai perniagaan utama mereka, dan mereka umumnya membeli jenama asing.
Laser gentian terutamanya digunakan dalam bidang pemprosesan makro kerana kuasa output yang tinggi (pemprosesan makro laser umumnya merujuk kepada pemprosesan saiz dan bentuk objek pemprosesan dengan pengaruh rasuk laser pada objek pemprosesan dalam julat milimeter); Laser pepejal digunakan secara meluas dalam bidang pemprosesan mikro kerana kelebihannya seperti panjang gelombang pendek, lebar nadi sempit, dan kuasa puncak yang tinggi (pemprosesan mikro umumnya merujuk kepada pemprosesan saiz dan bentuk dengan ketepatan mencapai mikrometer atau tahap nanometer), mengakibatkan perbezaan tertentu antara pengguna laser pepejal dan laser serat.
Secara umum, laser pepejal dan laser serat mempunyai medan aplikasi yang berbeza dan masing -masing mempunyai medan aplikasi sendiri. Tidak ada persaingan langsung antara kedua -dua bidang yang paling banyak. Dalam bidang pemprosesan bahan logam yang bertindih dengan bidang pemprosesan mikro, apabila logam mencapai ketebalan tertentu, bidang ini umumnya mengamalkan kaedah tradisional atau laser serat disebabkan oleh sebab -sebab kos. Laser pepejal hanya digunakan dalam adegan dengan ketebalan logam nipis atau keperluan pemprosesan yang tinggi dan tidak sensitif terhadap kos. Di samping itu, persaingan bertindih antara kedua -duanya adalah rendah. Laser pepejal digunakan terutamanya untuk pemprosesan bahan bukan logam (kaca, seramik, plastik, polimer, pembungkusan, bahan rapuh lain, dll.), Dan dalam bidang bahan logam, ia digunakan dalam adegan dengan keperluan ketepatan yang tinggi dan agak tidak sensitif terhadap kos.
