En la era actual del rápido desarrollo de la tecnología láser, los láseres de estado sólido y los láseres de fibra, como dos principales productos láser convencionales, han mostrado su encanto y ventajas únicas en muchos campos, como la producción industrial, la investigación científica y las aplicaciones militares ..
1. principios técnicos y diferencias de rendimiento
① Gane medio
Los láseres de fibra usan fibras ópticas raras de vidrio dopadas con tierras en la tierra como medios de ganancia . bajo la acción de la luz de la bomba, la alta densidad de potencia se forma en la fibra óptica, lo que resulta en la inversión del número de partículas de nivel de energía láser, y la oscilación del láser se genera a través de la estructura positiva de retroal Sistema de enfriamiento . La flexibilidad de la fibra óptica lo hace más ventajoso en aplicaciones de procesamiento de espacio multidimensional .
At the heart of a fiber laser is an optical fiber, a flexible, hair-thin strand of glass or plastic known for its ability to guide light over long distances with minimal loss. The fiber acts as the active gain medium of the laser and is central to its operation. However, unlike the undoped glass or plastic fibers used in telecommunications, the fiber in a fiber El láser está dopado con elementos de tierras raras, como Erbium o Ytterbium . Este dopaje introduce los estados de energía requeridos para la operación láser, lo que permite que la fibra no solo guíe la luz sino que también la amplifique .
El láser de estado sólido (SSL) se centra en su medio de ganancia único, material sólido, y generalmente se compone de cuatro partes: medio de ganancia, sistema de enfriamiento, resonador óptico y fuente de bomba . el medio de ganancia, como Ruby (CR: al₂o₃) o el aluminio de aluminio sólido y diota de aluminio (nd: yag), es el alma de un láser sólido {3} Los iones activados dopados en su interior (como nd³⁺) logran la inversión de la población bajo la acción de la luz de la bomba, generando así la luz láser . El sistema de enfriamiento es responsable de eliminar el calor acumulado en el medio de ganancia debido a la generación de láser, la forma de la operación estable del láser . y genera un haz láser altamente monocromático y altamente direccional .
② rendimiento y eficiencia
Los láseres de fibra son conocidos por su excepcional eficiencia eléctrica, gracias a las propiedades de los cables de fibra óptica, que realizan luz con pérdidas mínimas . hacen que los láseres de fibra sean increíblemente eficientes en energía, a menudo logrando eficiencias en exceso de 30%.
Los láseres de estado sólido son generalmente menos eficientes, probablemente debido a las mayores pérdidas de su medio de ganancia voluminosa y la necesidad de lámparas de alta intensidad para bombear .
③ Calidad del haz: afecta directamente la efectividad de los láseres en aplicaciones de precisión
La operación de modo único de los láseres de fibra proporciona una calidad de haz increíblemente alta, caracterizada por un enfoque ajustado y una divergencia mínima .
Los láseres de estado sólido, aunque capaces de proporcionar vigas de alta calidad, a menudo tienen dificultades para que coincidan con la calidad del haz de los láseres de fibra, especialmente a niveles de potencia más altos .
A pesar de su menor eficiencia y calidad de haz, los láseres de estado sólido no están exentos de ventajas . tienen potentes capacidades de escala de potencia, lo que los hace ideales para aplicaciones de alta potencia . Los láseres de estado sólido pueden estar diseñados para producir niveles de potencia increíblemente altos al aumentar el tamaño del medio y la potencia de la bomba, lo cual no es tan simple para los láseres de fibra debido a las limitaciones de los limitaciones en el tamaño de fibra y el tamaño de la potencia al aumentar el tamaño del medio del medio y la potencia de la bomba, lo cual no es tan simple para los láseres de fibra debido a las limitaciones en el tamaño de fibra y el tamaño de fibra en el tamaño de un tamaño de fibra. Disipación .
④ Los láseres de fibra de estabilidad tienen alta estabilidad .
Su estructura de fibra es insensible a los cambios ambientales (como la temperatura, la humedad, la vibración, etc. .), y puede mantener un estado de trabajo estable en entornos relativamente duros . al mismo tiempo, los láseres de fibra usan una estructura de estado sólido y no contienen componentes ópticos de espacios libres, por lo que se consideran más duraderos y adaptables a los cambios ambientales {{4 4 {
La estabilidad de los láseres de estado sólido es relativamente pobre, y los cambios en los factores ambientales pueden tener un mayor impacto en su rendimiento .
⑤ rendimiento de disipación de calor
Los láseres de fibra tienen un excelente rendimiento de disipación de calor . Su medio de ganancia es fibra óptica, que tiene una gran relación superficial a volumen, y el calor puede disiparse rápidamente, por lo que puede funcionar de manera estable durante mucho tiempo y puede soportar una alta potencia de salida .}
Los láseres de estado sólido son relativamente difíciles de disipar el calor, y son propensos a los efectos térmicos cuando se ejecutan a alta potencia, afectando el rendimiento y la vida del láser .
⑥ Tamaño y mantenimiento Los láseres de fibra de costo son muy compactos y casi no requieren mantenimiento .
El pequeño tamaño de la fibra y la ausencia de espejos externos reducen en gran medida los problemas de alineación asociados con los láseres de estado sólido . Además, las excelentes capacidades de disipación de calor de la fibra generalmente no requieren una enfriamiento activo, reduciendo aún más los requisitos de mantenimiento . al mismo tiempo, los láseres de fibra generalmente están más seguros de que los láser están confinados por el riesgo de que los láser se limitan a los que se están refinando el riesgo de que los láser sean confinados, se limitan el riesgo de que los láser sean confinados, se limitan el riesgo de que los láser sean confinados. Exposición accidental .
La alineación de los espejos en los láseres de estado sólido es fundamental para su operación y requiere una inspección y ajuste regular, lo que aumenta la carga de trabajo de mantenimiento . Además, los láseres de estado sólido generalmente requieren enfriamiento activo para administrar el calor generado en el medio de ganancia, lo que no solo aumenta la complejidad del sistema, sino que también aumenta los requisitos de mantenimiento.} Las láser sólidas que los láseres sólidos tienden a ser más grandes que los fillados que los fustatales tienden a ser más grandes. Láser . La necesidad de grandes espejos de ganancia y espejos externos aumenta su tamaño y peso, limitando su aplicabilidad en aplicaciones con espacio limitado .
2. Campos de aplicación
Los láseres de fibra brillan en el campo del corte industrial y la soldadura con su alta potencia, alta calidad de haz, buen rendimiento de disipación de calor y estabilidad . Los láseres de fibra son particularmente adecuados para el corte de placas gruesas y la soldadura de los materiales metálicos de los materiales metálicos y el costo de uso de su uso y el costo de uso de la conversión de alta conversión. Al mismo tiempo, la alta tolerancia de los láseres de fibra a entornos de trabajo duros, como el polvo, la vibración, la humedad, etc. ., también los hace funcionar bien en varios sitios industriales . láseres continuos tienen un alto grado de penetración en el campo del procesamiento de macro, y han reemplazado gradualmente los métodos de procesamiento tradicionales en este campo .}}}}
Los láseres de estado sólido son únicos en el campo de la ultra precisión y el procesamiento ultra-micro con su alta potencia máxima, energía de pulso grande y salida de láser de longitud de onda corta (como luz verde y luz ultravioleta) . en procesos como la marca de material metálico/no metálico, corte, perforación y soldadura, láseres de sólido, accesorios de procesamiento más alto y accesorios de procesamiento más alto y vilindreamiento. 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 to their longitud de onda corta (ultravioleta, ultravioleta profunda), ancho de pulso corto (picosegundos, femtosegundo) y alta potencia máxima . Además, los láseres de estado sólido se usan ampliamente en la investigación científica de la vanguardia en los campos de medio ambiente, medicina, militares, etc.
3. cuota de mercado
Mi país está en el proceso de transformación y actualización de la fabricación desde la fabricación de baja gama hasta la fabricación de alta gama . de la fabricación de gama baja para una alta proporción . El mercado macro-procesamiento cubre, por lo tanto, la fabricación de baja gama y la fabricación de alta gama {}} la demanda del mercado es una gran .}}}}}}}}}}}} grande .
El grado de localización de los láseres nacionales de fibra de baja potencia es alto, y hay muchos fabricantes nacionales a gran escala . Según el "Informe de desarrollo de la industria de láser de China", los láseres de fibra de baja potencia han sido completamente reemplazados por productos nacionales; En términos de láseres de fibra continua de potencia media, la calidad nacional no tiene desventajas obvias, la ventaja de precios es obvia y la cuota de mercado es equivalente; En términos de láseres de fibra continua de alta potencia, las marcas nacionales han logrado ventas parciales .
En cuanto a los láseres sólidos, debido al desarrollo tardío en China, actualmente no hay empresas que figuran con este producto como su negocio principal, y generalmente compran marcas extranjeras .
Los láseres de fibra se usan principalmente en el campo del procesamiento macro debido a su alta potencia de salida (el procesamiento de macro láser generalmente se refiere al procesamiento del tamaño y la forma del objeto de procesamiento con la influencia del haz láser en el objeto de procesamiento dentro del rango de milímetro); Los láseres sólidos se usan ampliamente en el campo del micro procesamiento debido a sus ventajas, como la longitud de onda corta, el ancho de pulso estrecho y la alta potencia pico (el micro procesamiento generalmente se refiere al procesamiento del tamaño y la forma con precisión que alcanza el nivel micrométrico o incluso nanométrico), lo que resulta en ciertas diferencias entre los usuarios de láser sólidos y láseres de fibra .}}}}}
En general, los láseres sólidos y los láseres de fibra tienen diferentes campos de aplicación y cada uno tiene su propio campo de aplicación . No existe una competencia directa entre los dos en la mayoría de los campos . En el campo de procesamiento de material metálico que se superponen con el campo de micro procesamiento, cuando el metal alcanza un grosor de cierto grosor, este campo generalmente adopta métodos tradicionales u fibra láser debido a los razones de costo de costo de costo. 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 Escenas con requisitos de alta precisión y relativamente insensible al costo .
