In de snel veranderende lasertechnologie van vandaag, solid-state lasers en vezellasers als de twee reguliere laserproducten, elk in industriële productie, wetenschappelijk onderzoek, militaire toepassingen en andere gebieden om de unieke charme en voordelen te tonen.
Ten eerste, het technische principe en prestatieverschillen
① Winst medium
Vezellaser (vezellaser) wordt gebruikt als een zeldzaam aardelement met gedoteerde glasvezelversterking. Onder de werking van pomplamp wordt hoge vermogensdichtheid gevormd in de vezel, wat resulteert in de omkering van het aantal deeltjes in het lasergerichtniveau en genereren laseroscillaties door de positieve feedbacklus van de resonant holte. Vezellazers zijn compact, vereisen geen complexe koelsystemen en de flexibiliteit van de vezel maakt het voordeliger in multidimensionale ruimtelijke verwerkingstoepassingen.
In het hart van een vezellaser bevindt zich de optische vezel, een flexibele, haar-dunne glas of plastic gloeidraad bekend om zijn vermogen om licht over lange afstanden te sturen met minimaal verlies. Deze vezel fungeert als het actieve winstmedium voor de laser en staat centraal in de werking ervan. In tegenstelling tot ongedoteerde glas- of plastic vezels die worden gebruikt bij telecommunicatie, worden de vezels in vezelladers echter gedoteerd met zeldzame aardelementen zoals erbium of ytterbium. Deze doping introduceert de energietoestanden die nodig zijn om de laser te laten werken, waardoor de vezel niet alleen licht kan leiden, maar ook deze kan versterken.
Solid-state lasers (SSL's) zijn gecentreerd op hun unieke versterkingsmedium, een vast materiaal, en bestaat meestal uit vier belangrijke componenten: het versterkingsmedium, het koelsysteem, de optische resonerende holte en de pompbron. Het versterkingsmedium, zoals Ruby (Cr: Al₂o₃) of neodymium-gedoteerde yttrium-aluminium granaat (ND: YAG), is de ziel van de vaste toestand laser en de activeringsionen die erin zijn gedoteerd (bijv. Nd³⁺) worden gebruikt om het aantal deeltjes in het pomplicht te genereren om laserlicht te genereren. Het koelsysteem is verantwoordelijk voor het verwijderen van de warmte die zich in het versterkingsmedium heeft verzameld als gevolg van lasergeneratie en zorgt voor een stabiele werking van de laser. De optische resonatorholte creëert een continue oscillatie door de positieve feedback van fotonen om een zeer monochromatische en zeer directionele laserstraal uit te voeren.
② performance en efficiëntie
Vezelasers staan bekend om hun uitstekende elektrische efficiëntie, dankzij de aard van glasvezelkabels die licht met minimaal verlies leiden. Met deze functie kunnen vezellasers ongelooflijk energiezuinig zijn, waardoor ze vaak een efficiëntie van meer dan 30%bereiken.
Solid-state lasers zijn meestal minder efficiënt, wat kan worden toegeschreven aan de hogere verliezen van hun bulkier gain media en de behoefte aan lampen met een hoge intensiteit om te pompen.
Balkkwaliteit: heeft direct invloed op de effectiviteit van de laser in precisietoepassingen.
De werking van de enkele modus van glasvezel biedt een ongelooflijk hoge bundelkwaliteit, gekenmerkt door strakke focus en minimale divergentie.
Solid-state lasers, hoewel ze in staat zijn om hoogwaardige balken te leveren, worstelen vaak om de straalkwaliteit van vezelleasers te matchen, vooral bij hogere vermogensniveaus.
Ondanks hun lagere efficiëntie en bundelkwaliteit zijn lasers vaste toestand niet zonder hun voordelen. Ze hebben robuuste vermogensschalingmogelijkheden die ze goed geschikt maken voor applicaties met een hoog vermogen. Lasers van vaste toestand kunnen worden ontworpen om ongelooflijk hoge vermogensniveaus te produceren door de grootte van het versterkingsmedium en het pompvermogen te vergroten, wat niet zo eenvoudig is voor vezellasers vanwege vezelgrootte en warmtedissipatiebeperkingen.
④ stabiliteit
Vezelasers zijn zeer stabiel. De vezelstructuur is ongevoelig voor veranderingen in de omgeving (bijv. Temperatuur, vochtigheid, trillingen, enz.) En kan een stabiele werkconditie in hardere omgevingen handhaven. Tegelijkertijd worden vezellasers beschouwd als duurzamer en aanpasbaar zijn aan veranderingen in het milieu omdat ze een vaste toestandsstructuur hebben en geen optische componenten in de vrije ruimte bevatten.
Solid-state lasers zijn relatief onstabiel en veranderingen in omgevingsfactoren kunnen een grotere impact hebben op hun prestaties.
⑤heit dissipatieprestaties
Vezellazers hebben uitstekende warmtedissipatieprestaties. Het versterkingsmedium is optische vezel, die een groot oppervlak tot volumeverhouding heeft, en de warmte kan snel worden uitgestoten, zodat het lang kan werken en een hoog vermogen kan weerstaan.
Lasers van vaste toestand zijn relatief moeilijk om warmte te verdrijven en zijn vatbaar voor thermische effectproblemen tijdens de werking van hoge vermogen, wat de prestaties en de levensduur van de laser beïnvloedt.
⑥size en onderhoudskosten
Vezelasers zijn erg compact en vereisen weinig onderhoud. De kleine omvang van de vezel en de afwezigheid van externe spiegels vermindert de uitlijningsproblemen die verband houden met lasers in vaste toestand aanzienlijk. Bovendien elimineert het uitstekende vermogen van de vezel om warmte af te voeren vaak de behoefte aan actieve koeling, waardoor de onderhoudsvereisten verder worden verminderd. Ook zijn vezellasers meestal veiliger om te werken omdat de laser in de vezel is beperkt, waardoor het risico op onbedoelde blootstelling wordt verminderd.
Afstemming van de spiegels in lasers in vaste toestand is van cruciaal belang voor hun werking en vereist periodieke controle en aanpassing, wat de onderhoudsinspanningen verhoogt. Bovendien vereisen lasers van vaste toestand meestal actieve koeling om de hitte te beheren die in het versterkingsmedium wordt gegenereerd, wat niet alleen bijdraagt aan de complexiteit van het systeem, maar ook de onderhoudsvereisten verhoogt. Solid-state lasers zijn meestal groter dan vezellasers. De behoefte aan grote winst tussenliggende en externe spiegels verhoogt hun grootte en gewicht, waardoor hun geschiktheid voor ruimtebeperkte toepassingen wordt beperkt.
Ten tweede, applicatiegebieden
Vezelasers schijnen op het gebied van industrieel snijden en lassen met hun hoge vermogen, hoge bundelkwaliteit, goede warmte -dissipatie en stabiliteit. Vezelasers zijn vooral geschikt voor het snijden en lassen van dikke platen van metaalmaterialen, en hun hoge elektro-optische conversie-efficiëntie en aanpassingsvrije, onderhoudsvrij ontwerp verlaagt de kosten van gebruik en onderhoudsproblemen aanzienlijk. Tegelijkertijd zorgt de hoge tolerantie van de vezellaser voor harde werkomgevingen, zoals stof, trillingen, vochtigheid, enz., Liet het ook goed presteren op allerlei industriële sites. Continue lasers hebben een hoge mate van penetratie op het gebied van macroverwerking, waar ze geleidelijk traditionele verwerkingsmethoden hebben vervangen.
Solid-state lasers zijn uniek op het gebied van ultra-precisie en ultra-micro-verwerking met hun hoge piekvermogen, grote pulsenergie en korte golflengte laseruitgang (bijv. Groen, UV). In processen zoals markering, snijden, boren en lassen van metalen/niet-metaalmaterialen, kunnen lasers vaste toestand hogere verwerkingsprecisie en bredere materiaal toepasbaarheid bereiken. Vooral in het zeer nauwkeurige lassen van niet-metalen materialen en lichte 3D-printen, zijn lasers vaste toestand de apparatuur bij uitstek geworden op grond van hun lasers met korte golflengte met kleine thermische effecten en hoge verwerkingsprecisie. Solid-state lasers worden voornamelijk gebruikt op het gebied van precisie micromachining van niet-metalen materialen en dunne, bros en andere metalen materialen op grond van hun korte golflengten (ultraviolet, diepe ultraviolet), korte pulsbreedtes (picoseconden, femtoseconden) en hoog piekvermogen. Bovendien worden solid-state lasers veel gebruikt in geavanceerd wetenschappelijk onderzoek op milieu-, medische en militaire gebieden.
Ten derde, marktaandeel
China is bezig met transformatie en upgraden van de productie-industrie, van de low-end productie tot hoogwaardige productie, het aandeel van de low-end productie is hoog, en de macro-verwerkingsmarkt omvat zowel low-end productie als een deel van de hoogwaardige productie, en de marktvraag is daarom groot, de marktcapaciteit van glasvezel is groot.
Binnenlandse middelgrote en lage vermogensvezels Lasalisatie graad is hoog, de productiefabrikanten van binnenlandse schaal. Volgens het "China Laser Industry Development Report" blijkt dat de laser van de low-power vezellaser de binnenlandse vervanging volledig heeft gerealiseerd; Medium-power continue vezellaser, de binnenlandse kwaliteit en het geen duidelijke nadeel, het prijsvoordeel is duidelijk, het marktaandeel is equivalent; High-Power Continuous Fiber Laser, binnenlandse merken hebben enige verkoop bereikt.
Wat betreft solid-state lasers, vanwege de late ontwikkeling van de binnenlandse, zijn er geen beursgenoteerde bedrijven met dit product als de belangrijkste bedrijf, die over het algemeen buitenlandse merken kopen.
Vezelasers worden voornamelijk gebruikt op het gebied van macroprocessing op grond van hun hoge uitgangsvermogen (laser-macroprocessing verwijst in het algemeen naar de verwerking van dimensies en vormen waar de laserstraal het verwerkingsobject beïnvloedt in het bereik van millimeters); Solid-state lasers worden op grote schaal gebruikt op het gebied van microprocessing (microprocessing verwijst in het algemeen naar de verwerking van dimensies en vormen waarbij de precisie de micrometer of zelfs nanometer-niveau bereikt) door middel van hun korte golflengten, smalle pulsbreedtes, hoge piekvermogen en andere voorstanders de gebruiker van vaste staten lasers en fiber lasers heeft enkele verschillen.
Over het algemeen hebben solide lasers en vezellazers hun eigen toepassingsgebieden. De twee hebben geen directe concurrentie in de meeste velden, op het gebied van micromachining overlapping op het gebied van metaalmaterialenverwerking, in het metaal tot een bepaalde dikte van de behuizing vanwege kostenredenen dat het veld over het algemeen de traditionele manier of vezellasers gebruikt, alleen in de metaaldikte van de dunne of de verwerking van de eisen van de scène is niet gevoelig voor de kosten van het gebruik van vaste lasers. Bovendien is de mate van concurrentie tussen de twee overlapping laag, vaste staten lasers worden voornamelijk gebruikt bij de verwerking van niet-metalen materialen (glas, keramiek, kunststoffen, polymeren, verpakkingen, andere brosse materialen, enz.), En op het gebied van metaalmaterialen worden gebruikt in de scenario's die een hoge precisie vereisen en relatief geïnsensief zijn.
