Na era de hoje de desenvolvimento rápido da tecnologia a laser, lasers de estado sólido e lasers de fibra, como dois principais produtos a laser convencionais, mostraram seu charme e vantagens exclusivos em muitos campos, como produção industrial, pesquisa científica e aplicações militares ..
1. princípios técnicos e diferenças de desempenho
① Ganhe meio
Fiber lasers use rare earth-doped glass optical fibers as gain media. Under the action of pump light, high power density is formed in the optical fiber, resulting in the inversion of the laser energy level particle number, and laser oscillation is generated through the positive feedback loop of the resonant cavity. Fiber lasers have a compact structure and do not require a complex cooling Sistema . A flexibilidade da fibra óptica o torna mais vantajoso em aplicativos de processamento espacial multidimensional .
No coração de um laser de fibra há uma fibra óptica, uma fita de vidro ou plástico flexível e fino de cabelo conhecida por sua capacidade de guiar a luz em longas distâncias com perda mínima . A fibra atua como o meio de ganho ativo do laser e é central para a sua operação .}, no entanto, o que é o que não é o que não é do que o laser ou o plantio Dopado com elementos de terras raras, como Erbium ou Ytterbium . Este doping apresenta os estados de energia necessários para a operação do laser, permitindo que a fibra não apenas oriesse luz, mas também amplie -a .
O laser de estado sólido (SSL) está centrado em seu meio de ganho exclusivo, material sólido e geralmente é composto por quatro partes: médio de ganho, sistema de resfriamento, ressonador óptico e fonte de bomba . o meio de ganho, como o rubi (nd: al₂o₃) ou neodmium é o alumínio de alumínio a {nd: yag) (nd) {nd {nd) ou o alumínio-alumínio (nd: yag {nd) {nd {nd) ou o alumínio de alumínio-alumínio (nd: yag) (nd) (nd {nd) ou neodymium {nd {nd) {nD {nD) ou neodmium {nd {nd) {alumin (nd: nd) ou neodmium {nd {nd) ou o alumínio de alumínio-alumínio (nd: yag) ou neodmium) Os íons ativados dopados dentro dele (como nd³⁺) alcançam inversão populacional sob a ação da luz da bomba, gerando assim a luz do laser . o sistema de resfriamento é responsável por remover o calor acumulado no meio de ganho devido à geração do laser, a operação estável do laser .} produz um feixe de laser altamente monocromático e altamente direcional .
② Desempenho e eficiência
Os lasers de fibra são conhecidos por sua eficiência elétrica excepcional, graças às propriedades dos cabos de fibra óptica, que conduzem luz com perdas mínimas . esse recurso faz com que os lasers de fibra incrivelmente eficientes em termos de energia, muitas vezes atingindo eficiências em excesso de 30%.}}}}}}}}}}}}}}}}}
Os lasers de estado sólido são geralmente menos eficientes, provavelmente devido às perdas mais altas de seu meio de ganho volumoso e à necessidade de lâmpadas de alta intensidade para bombear .
③ Qualidade do feixe: afeta diretamente a eficácia dos lasers em aplicações de precisão
A operação de modo único de lasers de fibra fornece qualidade incrivelmente alta do feixe, caracterizada por foco apertado e divergência mínima .
Os lasers de estado sólido, embora capazes de fornecer vigas de alta qualidade, geralmente têm dificuldade em combinar a qualidade do feixe de lasers de fibra, especialmente em níveis mais altos de potência .
Despite their lower efficiency and beam quality, solid-state lasers are not without their advantages. They have powerful power scaling capabilities, making them ideal for high-power applications. Solid-state lasers can be designed to produce incredibly high power levels by increasing the size of the gain medium and the pump power, which is not as simple for fiber lasers due to limitations in fiber size and heat dissipação .
④ Lasers de fibra de estabilidade têm alta estabilidade .
Sua estrutura de fibra é insensível a mudanças ambientais (como temperatura, umidade, vibração, etc. .) e pode manter um estado de trabalho estável em ambientes relativamente severos . ao mesmo tempo, os lasers de fibra usam uma estrutura de estado sólido e não contêm componentes de espaço livre », de modo que são considerados mais alterações e não contêm mais de componentes de fibra e não são considerados», que são considerados mais que são considerados °).
A estabilidade dos lasers de estado sólido é relativamente ruim e as mudanças nos fatores ambientais podem ter um impacto maior em seu desempenho .
⑤ Desempenho de dissipação de calor
Os lasers de fibra têm excelente desempenho de dissipação de calor ., seu meio de ganho é a fibra óptica, que possui uma grande área de superfície para volume, e o calor pode ser dissipado rapidamente, para que possa funcionar de forma estável por um longo tempo e pode suportar alta saída de energia .}
Os lasers de estado sólido são relativamente difíceis de dissipar o calor e são propensos a efeitos térmicos ao funcionar com alta potência, afetando o desempenho e a vida útil do laser .
⑥ Tamanho e custo de manutenção Os lasers de fibra são muito compactos e requerem quase nenhuma manutenção .
The small size of the fiber and the absence of external mirrors greatly reduce the alignment problems associated with solid-state lasers. In addition, the excellent heat dissipation capabilities of the fiber usually do not require active cooling, further reducing maintenance requirements. At the same time, fiber lasers are generally safer to operate because the laser is confined within the fiber, reducing the risk of accidental exposição .
The alignment of mirrors in solid-state lasers is critical to their operation and requires regular inspection and adjustment, which increases the maintenance workload. In addition, solid-state lasers usually require active cooling to manage the heat generated in the gain medium, which not only increases the complexity of the system, but also increases maintenance requirements. Solid-state lasers tend to be larger than fiber lasers . A necessidade de espelhos de grande ganho e espelhos externos aumenta seu tamanho e peso, limitando sua aplicabilidade em aplicativos com espaço limitado .
2. Campos de aplicativos
Os lasers de fibra brilham no campo de corte industrial e soldagem com sua alta potência, alta qualidade do feixe, bom desempenho e estabilidade de dissipação de calor . lasers de fibra são particularmente adequados para corte de placas espessas e soldagem de materiais metálicos .} seu alto eletrocólito e a eficiência e a manutenção e a manutenção.}, com a melhor eficiência e a manutenção e a manutenção.}}, o que é o mais, o uso da eficiência e da manutenção {1}. Tempo, a alta tolerância de lasers de fibra para ambientes de trabalho severos, como poeira, vibração, umidade, etc. ., também os faz funcionar bem em vários sites industriais .}} lasers contínuos têm um alto grau de penetração no campo ‘Processamento de macro e, gradualmente, o processamento tradicional substituiu os métodos tradicionais de processamento tradicional (8»}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
Solid-state lasers are unique in the field of ultra-precision and ultra-micro processing with their high peak power, large pulse energy and short-wavelength laser output (such as green light and ultraviolet light). In processes such as metal/non-metal material marking, cutting, drilling and welding, solid-state lasers can achieve higher processing accuracy and wider material applicability. Especially in high-precision welding and light-curing 3D printing of non-metallic materials, solid-state lasers have become the preferred equipment due to their short-wavelength lasers with small thermal effects and high processing accuracy. Solid-state lasers are mainly used in the field of precision micro-machining of non-metallic materials and thin, brittle and other metal materials due Para seu comprimento de onda curto (ultravioleta, ultravioleta profundo), largura de pulso curto (picossegundo, femtossegundos) e alta potência de pico . Além disso, os lasers de estado sólido são amplamente utilizados em pesquisas científicas de ponta nos campos do ambiente, medicina, militar e assim por diante.
3. participação de mercado
Meu país está no processo de transformação e atualização da fabricação, desde a fabricação de baixo custo até a fabricação de ponta . de fabricação baixa, seja uma alta proporção . O mercado de produção de mercado é grande e de grande porte {{}}}}}}}}}}}}}}}} relativamente grande .
O grau de localização de lasers domésticos de fibra de baixa potência é alto e existem muitos fabricantes domésticos em larga escala . de acordo com o "Relatório de Desenvolvimento da Indústria de Laser da China", lasers de fibra de baixa potência foram totalmente substituídos por produtos domésticos; Em termos de lasers de fibra contínua de potência média, a qualidade doméstica não tem desvantagens óbvias, a vantagem de preço é óbvia e a participação de mercado é equivalente; Em termos de lasers de fibra contínua de alta potência, as marcas domésticas alcançaram vendas parciais .
Quanto a lasers sólidos, devido ao desenvolvimento tardio na China, atualmente não existem empresas listadas com este produto como seu principal negócio, e elas geralmente compram marcas estrangeiras .
Os lasers de fibra são usados principalmente no campo do processamento de macro devido à sua alta potência de saída (o processamento da macro a laser geralmente se refere ao processamento do tamanho e forma do objeto de processamento com a influência do feixe de laser no objeto de processamento dentro da faixa de milímetro); solid lasers are widely used in the field of micro processing due to their advantages such as short wavelength, narrow pulse width, and high peak power (micro processing generally refers to the processing of the size and shape with precision reaching the micrometer or even nanometer level), resulting in certain differences between the users of solid lasers and fiber lasers.
In general, solid lasers and fiber lasers have different application fields and each has its own application field. There is no direct competition between the two in most fields. In the field of metal material processing that overlaps with the field of micro processing, when the metal reaches a certain thickness, this field generally adopts traditional methods or fiber lasers due to cost reasons. Solid lasers are only used in scenes with thin metal thickness or high processing requirements and insensitive to cost. In addition, the competition overlap between the two is low. Solid lasers are mainly used for the processing of non-metallic materials (glass, ceramics, plastics, polymers, packaging, other brittle materials, etc.), and in the field of metal materials, they are used in Cenas com requisitos de alta precisão e relativamente insensíveis ao custo .
