Fiberlasrar VS Solid-lasrar: skillnader och fördelar

1. Tekniska principer och prestandaskillnader

① Förstärkning medelhög

Fiberlasrar använder sällsynta jordartsmetaller-dopade glasfibrer som förstärkningsmedia. Under inverkan av pumpljus bildas hög effekttäthet i fibern, vilket resulterar i en populationsinversion av laserenerginivån och laseroscillation genom den positiva återkopplingsslingan i resonantkaviteten. Fiberlasrar är kompakta och kräver inget komplext kylsystem, och fiberns flexibilitet gör dem mer fördelaktiga i flerdimensionella rymdbehandlingstillämpningar.

Kärnan i en fiberlaser är en optisk fiber, ett flexibelt hår-tunt glas- eller plasttråd som är känt för sin förmåga att leda ljus över långa avstånd med minimal förlust. Fibern fungerar som laserns aktiva förstärkningsmedium och är kärnan i laserns funktion. Men till skillnad från de odopade glas- eller plastfibrerna som används inom telekommunikation, är den optiska fibern i en fiberlaser dopad med sällsynta jordartsmetaller som erbium eller ytterbium. Denna dopning introducerar det energitillstånd som krävs för laserdrift, vilket gör att fibern inte bara kan leda ljus utan också förstärka det.

Solid-State Laser (SSL) är centrerad på sitt unika förstärkningsmedium, fast material, och består vanligtvis av fyra delar: förstärkningsmedium, kylsystem, optisk resonanshålighet och pumpkälla. Förstärkningsmediet, såsom rubin (Cr:Al₂O₃) eller neodym-dopad yttriumaluminiumgranat (Nd:YAG), är själen i fast-lasern. De aktiverade jonerna (såsom Nd³⁺) dopade inuti den uppnår populationsinversion under inverkan av pumpljus, och genererar därigenom laserljus. Kylsystemet är ansvarigt för att ta bort värmen som ackumulerats inuti förstärkningsmediet på grund av lasergenerering för att säkerställa stabil drift av lasern. Den optiska resonatorn bildar kontinuerliga oscillationer genom positiv återkoppling av fotoner, som matar ut en mycket monokromatisk och starkt riktad laserstråle.

② Prestanda och effektivitet

Fiberlasrar är kända för sin utmärkta elektriska effektivitet, tack vare karaktären hos fiberoptiska kablar, som kan leda ljus med minimal förlust. Denna funktion gör fiberlasrar otroligt energieffektiva och uppnår ofta en effektivitet på mer än 30 %. Fast-lasrar är i allmänhet mindre effektiva, förmodligen på grund av de högre förlusterna av deras media med större förstärkning och behovet av hög-lampor för pumpning.

③ Strålkvalitet: påverkar direkt effektiviteten hos lasrar i precisionsapplikationer

Enkelt-lägesdrift av fiberlasrar kan ge otroligt hög strålkvalitet, kännetecknad av snäv fokusering och minimal divergens. Fast-lasrar, även om de kan ge strålar av hög-kvalitet, är ofta svåra att matcha strålkvaliteten hos fiberlasrar, särskilt vid högre effektnivåer. Trots sin lägre effektivitet och strålkvalitet är fast-lasrar inte utan sina fördelar. De har kraftfulla effektskalningsmöjligheter och är väl lämpade för applikationer med hög-effekt. Solid{9}}lasrar kan designas för att producera otroligt höga effektnivåer genom att öka storleken på förstärkningsmediet och pumpeffekten, vilket inte är så enkelt för fiberlasrar på grund av begränsningarna av fiberstorlek och värmeavledning.

④ Stabilitet

Fiberlasrar har hög stabilitet. Deras fiberstruktur är okänslig för miljöförändringar (som temperatur, luftfuktighet, vibrationer etc.) och kan upprätthålla stabila arbetsförhållanden i tuffa miljöer. Samtidigt är fiberlasrar solida-strukturer och innehåller inte optiska komponenter för fritt-utrymme, så de anses vara mer hållbara och anpassningsbara till miljöförändringar.

Fast-lasrar har relativt dålig stabilitet och förändringar i miljöfaktorer kan ha en större inverkan på deras prestanda.

⑤ Värmeavledningsprestanda

Fiberlasrar har utmärkt värmeavledningsprestanda. Dess förstärkningsmedium är optisk fiber, som har ett stort förhållande mellan yta och volym, och värmen kan avledas snabbt, så att den kan arbeta stabilt under lång tid och tål hög effekt.

Fast-lasrar är relativt svåra att avleda värme och är benägna att få termiska effekter när de arbetar med hög effekt, vilket påverkar laserns prestanda och livslängd.

⑥ Storlek och underhållskostnader

Fiberlasrar är mycket kompakta och kräver nästan inget underhåll. Fiberns ringa storlek och frånvaron av yttre speglar minskar avsevärt de inriktningsproblem som är förknippade med solid{1}}lasrar. Dessutom kräver fiberns utmärkta värmeavledningsförmåga vanligtvis inte aktiv kylning, vilket ytterligare minskar underhållskraven. Samtidigt är fiberlasrar i allmänhet säkrare att använda eftersom lasern är instängd i fibern, vilket minskar risken för oavsiktlig exponering.

Inriktningen av speglar i solid-lasrar är avgörande för deras funktion och kräver regelbunden inspektion och justering, vilket ökar underhållsbelastningen. Dessutom kräver fast-lasrar vanligtvis aktiv kylning för att hantera värmen som genereras i förstärkningsmediet, vilket inte bara ökar systemets komplexitet utan också ökar underhållskraven. Fast-lasrar tenderar att vara större än fiberlasrar. Behovet av speglar med stor förstärkning och yttre speglar ökar deras storlek och vikt, vilket begränsar deras tillämpbarhet i applikationer med begränsat utrymme.

2. Ansökningsfält

Fiberlasrar lyser inom området industriell skärning och svetsning med sin höga effekt, höga strålkvalitet, goda värmeavledningsprestanda och stabilitet. Fiberlasrar är särskilt lämpliga för tjockplåtsskärning och svetsning av metallmaterial. Deras höga elektro-optiska konverteringseffektivitet och justerings-fria och underhållsfria-design minskar avsevärt kostnaderna för användning och underhållssvårigheterna. Samtidigt gör den höga toleransen hos fiberlasrar för tuffa arbetsmiljöer, såsom damm, vibrationer, fukt etc., att de också presterar bra i olika industrianläggningar. Kontinuerliga lasrar har en hög grad av penetration inom området makrobearbetning och har successivt ersatt traditionella bearbetningsmetoder inom detta område.

Fast-lasrar är unika inom området för ultra-precision och ultra-mikrobehandling med sin höga toppeffekt, stora pulsenergi och korta-laserutgång (som grönt ljus och ultraviolett ljus). I processer som märkning av metall/icke-metallmaterial, skärning, borrning och svetsning, kan fasta-lasrar uppnå högre bearbetningsnoggrannhet och bredare materialtillämpning. Särskilt vid hög-precisionssvetsning och ljus-härdande 3D-utskrift av icke-metalliska material har fast-lasrar blivit den föredragna utrustningen på grund av deras korta-våglängdslasrar med små termiska effekter och hög bearbetningsnoggrannhet. Fast-lasrar används huvudsakligen inom området precisionsmikro-bearbetning av icke-metalliska material och tunna, spröda och andra metallmaterial på grund av deras korta våglängd (ultraviolett, djup ultraviolett), korta pulsbredd (pikosekund, femtosekund) och höga effekt. Dessutom används fasta-lasrar i stor utsträckning i spetsforskning- inom områdena miljö, medicin, militär och så vidare.

3. Marknadsandel

Vårt land håller på att omvandla och uppgradera tillverkningen från låg-till hög-tillverkning. Låg-tillverkning står för en hög andel. Marknaden för makro-bearbetning täcker både låg-och en del av hög-tillverkning. Efterfrågan på marknaden är stor. Därför är marknadskapaciteten för fiberlasrar relativt stor.

De inhemska fiberlasrarna med låg-effekt är mycket lokaliserade och det finns många-storskaliga inhemska tillverkare. Enligt "China Laser Industry Development Report" har fiberlasrar med låg-effekt helt ersatts av inhemska produkter; När det gäller kontinuerliga fiberlasrar med medelstora-effekter har inhemsk kvalitet inga uppenbara nackdelar, prisfördelen är uppenbar och marknadsandelen är likvärdig; När det gäller kontinuerliga fiberlasrar med hög-effekt har inhemska varumärken uppnått partiell försäljning.

När det gäller solida lasrar, på grund av den sena utvecklingen i Kina, finns det för närvarande inga börsnoterade företag med denna produkt som sin huvudsakliga verksamhet, och de köper vanligtvis utländska märken.

Fiberlasrar används huvudsakligen inom området makrobearbetning på grund av deras höga uteffekt (lasermakrobearbetning hänvisar i allmänhet till bearbetning av storleken och formen på bearbetningsobjektet med inverkan av laserstrålen på millimeternivån); solida lasrar används i stor utsträckning inom området mikrobearbetning på grund av deras fördelar som kort våglängd, smal pulsbredd och hög toppeffekt (mikrobearbetning hänvisar i allmänhet till bearbetning av storlek och form med precision som når mikrometer- eller till och med nanometernivå), vilket resulterar i vissa skillnader mellan användare av solida lasrar och fiberlasrar.

I allmänhet har solida lasrar och fiberlasrar sina egna användningsområden. Det finns ingen direkt konkurrens mellan de två inom de flesta områden. Inom området för metallmaterialbearbetning som överlappar med området för mikrobearbetning, när metallen når en viss tjocklek, antar detta område vanligtvis traditionella metoder eller fiberlasrar på grund av kostnadsskäl. Solida lasrar används endast i scener med tunn metalltjocklek eller höga bearbetningskrav och okänsliga för kostnad. Dessutom är konkurrensöverlappningen mellan de två låg. Solida lasrar används huvudsakligen för bearbetning av icke-metalliska material (glas, keramik, plaster, polymerer, förpackningar, andra spröda material, etc.), och inom området metallmaterial används de i scener med höga precisionskrav och relativt okänsliga för kostnad.

Om du vill lära dig mer om lasersvetsning, eller vill köpa den bästa lasersvetsmaskinen för dig, vänligen lämna ett meddelande på vår hemsida och maila oss direkt!

Kontakta oss:

Rayther laser