Laser sợi quang và Laser trạng thái rắn-: Sự khác biệt và ưu điểm

1. Nguyên tắc kỹ thuật và sự khác biệt về hiệu suất

① Tăng trung bình

Laser sợi quang sử dụng sợi thủy tinh pha tạp đất hiếm-làm phương tiện khuếch đại. Dưới tác động của ánh sáng bơm, mật độ năng lượng cao được hình thành trong sợi quang, dẫn đến sự đảo ngược dân số của mức năng lượng laser và dao động laser thông qua vòng phản hồi dương của khoang cộng hưởng. Laser sợi quang nhỏ gọn và không cần hệ thống làm mát phức tạp, đồng thời tính linh hoạt của sợi quang khiến chúng có lợi thế hơn trong các ứng dụng xử lý không gian đa chiều.

Lõi của laser sợi quang là một sợi quang, một sợi thủy tinh hoặc nhựa mỏng,-mỏng như tóc, được biết đến với khả năng dẫn ánh sáng qua khoảng cách xa với mức suy hao tối thiểu. Sợi hoạt động như môi trường khuếch đại tích cực của laser và là cốt lõi hoạt động của laser. Tuy nhiên, không giống như sợi thủy tinh hoặc nhựa không pha tạp được sử dụng trong viễn thông, sợi quang trong laser sợi quang được pha tạp các nguyên tố đất hiếm như erbium hoặc ytterbium. Sự pha tạp này tạo ra trạng thái năng lượng cần thiết cho hoạt động của tia laser, cho phép sợi quang không chỉ dẫn hướng ánh sáng mà còn khuếch đại nó.

Laser{0}}trạng thái rắn (SSL) tập trung vào vật liệu rắn, môi trường khuếch đại độc đáo và thường bao gồm bốn phần: môi trường khuếch đại, hệ thống làm mát, khoang cộng hưởng quang học và nguồn bơm. Môi trường khuếch đại, chẳng hạn như ruby ​​(Cr:Al₂O₃) hoặc ngọc hồng lựu yttrium nhôm pha tạp neodymium-(Nd:YAG), là linh hồn của laser trạng thái rắn-. Các ion được kích hoạt (chẳng hạn như Nd³⁺) được pha tạp bên trong nó đạt được sự đảo ngược mật độ dưới tác động của ánh sáng bơm, từ đó tạo ra ánh sáng laser. Hệ thống làm mát có nhiệm vụ loại bỏ nhiệt tích tụ bên trong môi trường khuếch đại do phát ra tia laser để đảm bảo tia laser hoạt động ổn định. Bộ cộng hưởng quang học tạo ra các dao động liên tục thông qua phản hồi dương của các photon, tạo ra chùm tia laser đơn sắc và có tính định hướng cao.

② Hiệu suất và hiệu quả

Laser sợi quang được biết đến với hiệu suất điện tuyệt vời nhờ vào bản chất của cáp quang, có thể dẫn ánh sáng với tổn thất tối thiểu. Tính năng này làm cho laser sợi quang cực kỳ tiết kiệm năng lượng, thường đạt hiệu suất hơn 30%. Laser trạng thái rắn-thường kém hiệu quả hơn, có thể do tổn hao cao hơn của phương tiện khuếch đại lớn hơn và nhu cầu về đèn-cường độ cao để bơm.

③ Chất lượng chùm tia: ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của tia laser trong các ứng dụng chính xác

Hoạt động-chế độ đơn của laser sợi quang có thể mang lại chất lượng chùm tia cực kỳ cao, đặc trưng bởi khả năng lấy nét chặt chẽ và độ phân kỳ tối thiểu. Laser trạng thái rắn, mặc dù có khả năng cung cấp chùm tia chất lượng cao, nhưng thường khó sánh được với chất lượng chùm tia của laser sợi quang, đặc biệt là ở mức năng lượng cao hơn. Mặc dù hiệu suất và chất lượng chùm tia thấp hơn nhưng laser trạng thái rắn không phải là không có ưu điểm. Chúng có khả năng mở rộng công suất mạnh mẽ và rất phù hợp cho các ứng dụng có công suất cao. Laser trạng thái rắn-có thể được thiết kế để tạo ra mức năng lượng cực kỳ cao bằng cách tăng kích thước của môi trường khuếch đại và công suất bơm, điều này không đơn giản như vậy đối với laser sợi quang do những hạn chế về kích thước sợi quang và khả năng tản nhiệt.

④ Tính ổn định

Laser sợi quang có độ ổn định cao. Cấu trúc sợi của chúng không nhạy cảm với những thay đổi của môi trường (như nhiệt độ, độ ẩm, độ rung, v.v.) và có thể duy trì điều kiện làm việc ổn định trong môi trường khắc nghiệt. Đồng thời, laser sợi quang là cấu trúc-trạng thái rắn và không chứa các thành phần quang học-không gian tự do nên được coi là bền hơn và có khả năng thích ứng tốt hơn với những thay đổi của môi trường.

Laser trạng thái rắn-có độ ổn định tương đối kém và những thay đổi trong các yếu tố môi trường có thể có tác động lớn hơn đến hiệu suất của chúng.

⑤ Hiệu suất tản nhiệt

Laser sợi có hiệu suất tản nhiệt tuyệt vời. Môi trường khuếch đại của nó là sợi quang, có tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích lớn, nhiệt có thể tản ra nhanh chóng nên có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài và có thể chịu được công suất đầu ra cao.

Laser trạng thái rắn tương đối khó tản nhiệt và dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt khi hoạt động ở công suất cao, ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của laser.

⑥ Kích thước và chi phí bảo trì

Laser sợi quang rất nhỏ gọn và hầu như không cần bảo trì. Kích thước nhỏ của sợi quang và việc không có gương bên ngoài giúp giảm đáng kể các vấn đề liên quan đến việc căn chỉnh liên quan đến laser-trạng thái rắn. Ngoài ra, khả năng tản nhiệt tuyệt vời của sợi thường không yêu cầu làm mát tích cực, giúp giảm hơn nữa yêu cầu bảo trì. Đồng thời, laser sợi quang thường an toàn hơn khi vận hành vì tia laser được giới hạn trong sợi quang, làm giảm nguy cơ vô tình tiếp xúc.

Việc căn chỉnh gương trong laser trạng thái rắn-rất quan trọng đối với hoạt động của chúng và cần phải kiểm tra và điều chỉnh thường xuyên, điều này làm tăng khối lượng công việc bảo trì. Ngoài ra, laser{2}}trạng thái rắn thường yêu cầu làm mát tích cực để quản lý nhiệt sinh ra trong môi trường khuếch đại, điều này không chỉ làm tăng độ phức tạp của hệ thống mà còn tăng yêu cầu bảo trì. Laser trạng thái rắn-có xu hướng lớn hơn laser sợi quang. Nhu cầu về gương có độ khuếch đại lớn và gương bên ngoài làm tăng kích thước và trọng lượng của chúng, hạn chế khả năng ứng dụng của chúng trong các ứng dụng có không gian hạn chế.

2. Lĩnh vực ứng dụng

Laser sợi quang tỏa sáng trong lĩnh vực cắt và hàn công nghiệp với công suất cao, chất lượng chùm tia cao, hiệu suất tản nhiệt tốt và ổn định. Laser sợi quang đặc biệt thích hợp để cắt tấm dày và hàn vật liệu kim loại. Hiệu suất chuyển đổi quang điện-cao và thiết kế-không cần điều chỉnh và không cần bảo trì-làm giảm đáng kể chi phí sử dụng cũng như khó khăn trong việc bảo trì. Đồng thời, khả năng chịu đựng cao của laser sợi quang đối với môi trường làm việc khắc nghiệt như bụi, độ rung, độ ẩm, v.v., cũng khiến chúng hoạt động tốt ở nhiều khu công nghiệp khác nhau. Laser liên tục có mức độ thâm nhập cao trong lĩnh vực xử lý vĩ mô và dần thay thế các phương pháp xử lý truyền thống trong lĩnh vực này.

Laser trạng thái rắn-là loại duy nhất trong lĩnh vực xử lý siêu-chính xác và siêu{2} vi mô với công suất cực đại cao, năng lượng xung lớn và đầu ra laser có bước sóng- ngắn (chẳng hạn như ánh sáng xanh và tia cực tím). Trong các quy trình như đánh dấu, cắt, khoan và hàn vật liệu kim loại/phi kim loại-, laser trạng thái rắn{6}}có thể đạt được độ chính xác xử lý cao hơn và khả năng ứng dụng vật liệu rộng hơn. Đặc biệt là trong in 3D-có độ chính xác cao và xử lý bằng ánh sáng-của vật liệu phi kim loại, laser trạng thái rắn{12}}đã trở thành thiết bị được ưa chuộng nhờ các laser có bước sóng ngắn-với hiệu ứng nhiệt nhỏ và độ chính xác xử lý cao. Laser trạng thái rắn{15}}chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực gia công vi mô chính xác-của vật liệu phi kim loại và vật liệu kim loại mỏng, giòn và khác do bước sóng ngắn (tia cực tím, tia cực tím sâu), độ rộng xung ngắn (pico giây, femto giây) và công suất cực đại cao. Ngoài ra, tia laser trạng thái rắn được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu khoa học tiên tiến trong lĩnh vực môi trường, y học, quân sự, v.v.

3. Thị phần

Đất nước chúng tôi đang trong quá trình chuyển đổi và nâng cấp ngành sản xuất từ ​​sản xuất-cấp thấp lên-cấp cao. Sản xuất cấp thấp-chiếm tỷ trọng cao. Thị trường xử lý-vĩ mô bao gồm cả-cấp thấp và một phần của sản xuất-cấp cao. Nhu cầu thị trường lớn. Vì vậy, dung lượng thị trường của laser sợi quang là tương đối lớn.

Laser sợi quang công suất thấp-trong nước có tính nội địa hóa cao và có nhiều nhà sản xuất nội địa-quy mô lớn. Theo "Báo cáo Phát triển Công nghiệp Laser Trung Quốc", laser sợi quang có công suất-thấp đã được thay thế hoàn toàn bằng các sản phẩm nội địa; về mặt laser sợi quang liên tục có công suất-trung bình, chất lượng trong nước không có nhược điểm rõ ràng, lợi thế về giá là rõ ràng và thị phần tương đương; về mặt laser sợi quang liên tục công suất cao-, các thương hiệu trong nước đã đạt được một phần doanh số.

Đối với laser rắn, do sự phát triển muộn ở Trung Quốc nên hiện tại không có công ty niêm yết nào lấy sản phẩm này làm hoạt động kinh doanh chính và họ thường mua các thương hiệu nước ngoài.

Laser sợi quang chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực xử lý vĩ mô do công suất đầu ra cao (xử lý vĩ mô laser thường đề cập đến việc xử lý kích thước và hình dạng của đối tượng xử lý với ảnh hưởng của chùm tia laser ở mức milimet); Laser rắn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý vi mô do các ưu điểm của chúng như bước sóng ngắn, độ rộng xung hẹp và công suất cực đại cao (xử lý vi mô thường đề cập đến việc xử lý kích thước và hình dạng với độ chính xác đạt đến micromet hoặc thậm chí mức nanomet), dẫn đến sự khác biệt nhất định giữa người sử dụng laser rắn và laser sợi quang.

Nói chung, laser rắn và laser sợi quang có các lĩnh vực ứng dụng riêng. Không có sự cạnh tranh trực tiếp giữa hai trong hầu hết các lĩnh vực. Trong lĩnh vực xử lý vật liệu kim loại trùng lặp với lĩnh vực xử lý vi mô, khi kim loại đạt đến độ dày nhất định, lĩnh vực này thường áp dụng các phương pháp truyền thống hoặc laser sợi quang vì lý do chi phí. Laser rắn chỉ được sử dụng trong các cảnh có độ dày kim loại mỏng hoặc yêu cầu xử lý cao và không nhạy cảm với chi phí. Ngoài ra, mức độ cạnh tranh chồng chéo giữa hai bên là thấp. Laser rắn chủ yếu được sử dụng để xử lý các vật liệu phi kim loại (thủy tinh, gốm sứ, nhựa, polyme, bao bì, các vật liệu giòn khác, v.v.) và trong lĩnh vực vật liệu kim loại, chúng được sử dụng trong các cảnh có yêu cầu độ chính xác cao và tương đối nhạy cảm với chi phí.

Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về hàn laser, hoặc muốn mua máy hàn laser tốt nhất cho mình, vui lòng để lại tin nhắn trên trang web của chúng tôi và gửi email trực tiếp cho chúng tôi!

Liên hệ với chúng tôi:

Laser Rayther