Fiberlasere VS Solid-state lasere: forskelle og fordele

1. Tekniske principper og ydeevneforskelle

① Forøgelse medium

Fiberlasere bruger sjældne jordarters-doterede glasfibre som forstærkningsmedie. Under påvirkning af pumpelys dannes der høj effekttæthed i fiberen, hvilket resulterer i en populationsinversion af laserenerginiveauet og laseroscillation gennem den positive feedback-sløjfe i resonanshulrummet. Fiberlasere er kompakte og kræver ikke et komplekst kølesystem, og fiberens fleksibilitet gør dem mere fordelagtige i multi-dimensionelle rumbehandlingsapplikationer.

Kernen i en fiberlaser er en optisk fiber, et fleksibelt hår-tyndt glas- eller plastiktråd kendt for sin evne til at lede lys over lange afstande med minimalt tab. Fiberen fungerer som laserens aktive forstærkningsmedium og er kernen i laserens funktion. Men i modsætning til de udopede glas- eller plastfibre, der bruges i telekommunikation, er den optiske fiber i en fiberlaser doteret med sjældne jordarters elementer såsom erbium eller ytterbium. Denne doping introducerer den energitilstand, der kræves til laserdrift, hvilket tillader fiberen ikke kun at lede lys, men også forstærke det.

Solid-State Laser (SSL) er centreret om sit unikke forstærkningsmedium, solide materiale og består normalt af fire dele: forstærkningsmedium, kølesystem, optisk resonanshulrum og pumpekilde. Forstærkningsmediet, såsom rubin (Cr:Al₂O₃) eller neodym-doteret yttrium aluminium granat (Nd:YAG), er sjælen i faststoflaseren. De aktiverede ioner (såsom Nd³⁺) doteret inde i den opnår populationsinversion under påvirkning af pumpelys og genererer derved laserlys. Kølesystemet er ansvarligt for at fjerne den varme, der er akkumuleret inde i forstærkningsmediet på grund af lasergenerering for at sikre stabil drift af laseren. Den optiske resonator danner kontinuerlige oscillationer gennem positiv feedback af fotoner, der udsender en meget monokromatisk og meget retningsbestemt laserstråle.

② Ydeevne og effektivitet

Fiberlasere er kendt for deres fremragende elektriske effektivitet, takket være karakteren af ​​fiberoptiske kabler, som kan lede lys med minimalt tab. Denne funktion gør fiberlasere utroligt energieffektive og opnår ofte effektiviteter på mere end 30 %. Fast-lasere er generelt mindre effektive, sandsynligvis på grund af de større tab af deres medium med større forstærkning og behovet for høj-lamper til pumpning.

③ Strålekvalitet: påvirker direkte effektiviteten af ​​lasere i præcisionsapplikationer

Enkelt-funktion af fiberlasere kan give en utrolig høj strålekvalitet, kendetegnet ved tæt fokusering og minimal divergens. Fast-lasere er, selv om de er i stand til at levere stråler af høj-kvalitet, ofte svære at matche strålekvaliteten af ​​fiberlasere, især ved højere effektniveauer. På trods af deres lavere effektivitet og strålekvalitet er solid{5}}lasere ikke uden deres fordele. De har kraftfulde effektskaleringsfunktioner og er velegnede til applikationer med høj-effekt. Solid-lasere kan designes til at producere utroligt høje effektniveauer ved at øge størrelsen af ​​forstærkningsmediet og pumpeeffekten, hvilket ikke er så simpelt for fiberlasere på grund af begrænsningerne af fiberstørrelse og varmeafledning.

④ Stabilitet

Fiberlasere har høj stabilitet. Deres fiberstruktur er ufølsom over for miljøændringer (såsom temperatur, luftfugtighed, vibrationer osv.) og kan opretholde stabile arbejdsforhold i barske miljøer. Samtidig er fiberlasere solide-strukturer og indeholder ikke optiske komponenter til fri-plads, så de anses for at være mere holdbare og tilpasselige til miljøændringer.

Solid-lasere har relativt dårlig stabilitet, og ændringer i miljøfaktorer kan have en større indflydelse på deres ydeevne.

⑤ Varmeafledningsevne

Fiberlasere har fremragende varmeafledningsevne. Dens forstærkningsmedium er optisk fiber, som har et stort forhold mellem overfladeareal og volumen, og varme kan afledes hurtigt, så det kan arbejde stabilt i lang tid og kan modstå høj effekt.

Solid-lasere er relativt vanskelige at sprede varme og er tilbøjelige til termiske effekter, når de arbejder med høj effekt, hvilket påvirker laserens ydeevne og levetid.

⑥ Størrelse og vedligeholdelsesomkostninger

Fiberlasere er meget kompakte og kræver næsten ingen vedligeholdelse. Fiberens lille størrelse og fraværet af udvendige spejle reducerer i høj grad de tilpasningsproblemer, der er forbundet med faststoflasere. Derudover kræver fiberens fremragende varmeafledningsevne normalt ikke aktiv køling, hvilket yderligere reducerer vedligeholdelseskravene. Samtidig er fiberlasere generelt sikrere at betjene, fordi laseren er begrænset i fiberen, hvilket reducerer risikoen for utilsigtet eksponering.

Justeringen af ​​spejle i solid-lasere er afgørende for deres funktion og kræver regelmæssig inspektion og justering, hvilket øger vedligeholdelsesarbejdet. Derudover kræver faststoflasere normalt aktiv køling for at styre den varme, der genereres i forstærkningsmediet, hvilket ikke kun øger systemets kompleksitet, men også øger vedligeholdelseskravene. Solid-lasere har tendens til at være større end fiberlasere. Behovet for spejle med stor forstærkning og udvendige spejle øger deres størrelse og vægt, hvilket begrænser deres anvendelighed i applikationer med begrænset plads.

2. Ansøgningsfelter

Fiberlasere skinner inden for industriel skæring og svejsning med deres høje effekt, høje strålekvalitet, gode varmeafledningsevne og stabilitet. Fiberlasere er særligt velegnede til tykpladeskæring og svejsning af metalmaterialer. Deres høje elektro-optiske konverteringseffektivitet og justerings-frie og vedligeholdelsesfrie-design reducerer i høj grad brugsomkostningerne og vanskelighederne ved vedligeholdelse. Samtidig gør fiberlaserens høje tolerance over for barske arbejdsmiljøer, såsom støv, vibrationer, fugt osv., at de også klarer sig godt på forskellige industriområder. Kontinuerlige lasere har en høj grad af penetration inden for makrobehandling og har efterhånden erstattet traditionelle behandlingsmetoder på dette område.

Solid-lasere er unikke inden for ultra-præcision og ultra-mikrobehandling med deres høje spidseffekt, store pulsenergi og korte-laseroutput (såsom grønt lys og ultraviolet lys). I processer som metal/ikke-metalmaterialemærkning, skæring, boring og svejsning kan faststoflasere opnå højere behandlingsnøjagtighed og bredere materialeanvendelse. Især ved høj-præcisionssvejsning og lys-hærdende 3D-print af ikke-metalliske materialer er faststoflasere blevet det foretrukne udstyr på grund af deres kort-bølgelængdelasere med små termiske effekter og høj behandlingsnøjagtighed. Faststoflasere bruges hovedsageligt inden for præcisionsmikro-bearbejdning af ikke-metalliske materialer og tynde, sprøde og andre metalmaterialer på grund af deres korte bølgelængde (ultraviolet, dyb ultraviolet), korte pulsbredde (picosecond, femtosekund) og høje effekt. Derudover er solid{19}}lasere i vid udstrækning brugt i banebrydende-videnskabelig forskning inden for områderne miljø, medicin, militær og så videre.

3. Markedsandel

Vores land er i gang med at transformere og opgradere produktionen fra lav-ende til high-produktion. Lav-produktion tegner sig for en høj andel. Markedet for makro-behandling dækker både den lave-ende og en del af den høje-fremstilling. Markedets efterspørgsel er stor. Derfor er markedskapaciteten for fiberlasere relativt stor.

De indenlandske fiberlasere med lav-effekt er meget lokaliserede, og der er mange store- indenlandske producenter. Ifølge "China Laser Industry Development Report" er fiberlasere med lav-effekt fuldt ud erstattet af indenlandske produkter; i form af medium-kontinuerlige fiberlasere har indenlandsk kvalitet ingen åbenlyse ulemper, prisfordelen er indlysende, og markedsandelen er tilsvarende; med hensyn til høje-kontinuerlige fiberlasere har indenlandske mærker opnået delvist salg.

Hvad angår solide lasere, er der på grund af den sene udvikling i Kina i øjeblikket ingen børsnoterede virksomheder med dette produkt som deres hovedforretning, og de køber generelt udenlandske mærker.

Fiberlasere bruges hovedsageligt inden for makrobehandling på grund af deres høje udgangseffekt (lasermakrobehandling refererer generelt til behandling af størrelsen og formen af ​​behandlingsobjektet med indflydelse af laserstrålen på millimeterniveauet); solide lasere er meget udbredt inden for mikrobehandling på grund af deres fordele såsom kort bølgelængde, smal pulsbredde og høj spidseffekt (mikrobehandling refererer generelt til behandling af størrelse og form med præcision, der når mikrometer- eller endda nanometerniveau), hvilket resulterer i visse forskelle mellem brugerne af solide lasere og fiberlasere.

Generelt har solide lasere og fiberlasere deres egne anvendelsesområder. Der er ingen direkte konkurrence mellem de to på de fleste områder. Inden for bearbejdning af metalmaterialer, der overlapper med feltet for mikrobearbejdning, når metallet når en vis tykkelse, anvender dette felt generelt traditionelle metoder eller fiberlasere på grund af omkostningsmæssige årsager. Solide lasere bruges kun i scener med tynd metaltykkelse eller høje behandlingskrav og ufølsomme over for omkostninger. Derudover er konkurrenceoverlapningen mellem de to lav. Solide lasere bruges hovedsageligt til behandling af ikke-metalliske materialer (glas, keramik, plast, polymerer, emballage, andre sprøde materialer osv.), og inden for metalmaterialer bruges de i scener med høje præcisionskrav og relativt ufølsomme over for omkostninger.

Hvis du ønsker at lære mere om lasersvejsning, eller ønsker at købe den bedste lasersvejsemaskine til dig, så læg en besked på vores hjemmeside og e-mail os direkte!

Kontakt os:

Rayther Laser