Lasertehnoloogia kiire arengu, tahkislaserite ja kiudainete kiire arengu ajastul on kaks peamist peavoolu lasertoodet näidanud oma ainulaadset võlu ja eeliseid paljudes valdkondades nagu tööstuslik tootmine, teaduslikud uuringud ja sõjalised rakendused.
1. Tehnilised põhimõtted ja tulemuslikkuse erinevused
① võimendusvahend
Kiudlaserid kasutavad keskkonnamõjude legeeritud klaaskiududena võimendusena. Pumba valguse toimel moodustub kiudainetes suur võimsustihedus, mille tulemuseks on laserienergia taseme inversioon ja laseri võnkumine genereeritakse resonantsõõne positiivse tagasiside ahela kaudu. Kiudlaserid on kompaktsed ja ei vaja keerulist jahutussüsteemi ning kiu paindlikkus muudab need mitmemõõtmelistes kosmosetöötluse rakendustes soodsamaks.
Kiudlaseri südamik on optiline kiud, paindlik, juuste õhuke klaasi või plastist hõõgniit, mis on tuntud selle suutlikkuse poolest, et juhtida valgust pikkadel vahemaadel minimaalse kaduga. Kiud toimib laseri aktiivse võimenduse söötmena ja on laseri operatsiooni tuum. Erinevalt telekommunikatsioonis kasutatavatest lakkamata klaasist või plastkiududest on kiudaris sisalduv optiline kiud levinud haruldaste muldmetallide elementidega nagu erbium või ytterbium. See doping tutvustab laseri tööks vajalikke energiaseisundeid, võimaldades kiudadel mitte ainult valgust suunata, vaid ka seda võimendada.
Tahkislaser (SSL) on keskendunud ainulaadsele võimenduskeskkonnale - tahkele materjalile ja koosneb tavaliselt neljast osast: võimenduse keskmine, jahutussüsteem, optiline resonantsõõnsus ja pumba allikas. Saage sööde, näiteks Ruby (CR: Al₂o₃) või neodüüm-legeeritud yttrium-alumiiniumist granaat (ND: YAG), on tahkete laserite hing. Selle sees leotatud aktiveeritud ioonid (näiteks nd³⁺) saavutavad osakeste arvu inversiooni pumba valguse toimel, tekitades sellega laser. Jahutussüsteem vastutab laseri genereerimise tõttu võimenduse keskkonnas kogunenud soojuse äravõtmise eest, et tagada laser stabiilne töö. Optiline resonantsõõnsus moodustab footonite positiivse tagasiside kaudu pideva võnkumise ja väljastab väga ühevärvilise ja väga suunalise laserila.
② perspektiiv ja tõhusus
Kiudlaserid on tuntud oma erakordse elektri efektiivsuse poolest tänu kiudoptiliste kaablite olemusele, mis viivad valgust minimaalsete kadudega. See funktsioon muudab kiudained uskumatult energiatõhusaks, saavutades sageli tõhususe üle 30%. Tahkis laserid on üldiselt vähem tõhusad, tõenäoliselt tänu nende mahuka võimenduskeskkonna kõrgemale kaotusele ja vajadusele pumpamiseks kõrge intensiivsusega lampide järele.
③Beami kvaliteet: mõjutab otseselt laseri tõhusust täppisrakendustes. Kiudlaserite ühe režiimiga töö võib pakkuda uskumatult kõrget kvaliteeti, mida iseloomustab tihe keskendumine ja minimaalne erinevus. Ehkki tahkislaserid on võimelised pakkuma kvaliteetseid talasid, on neid sageli keeruline kiudainete tala kvaliteeti sobitada, eriti kõrgemal võimsustasemel. Vaatamata madalamale efektiivsusele ja tala kvaliteedile pole tahkislaserid ilma nende eelisteta. Neil on võimsad võimsuse suurendamise võimalused ja need sobivad väga suure võimsusega rakenduste jaoks. Tahkis laserid saab luua uskumatult suure võimsuse taset, suurendades võimenduse keskmise ja pumba võimsust, mis pole kiu laserite jaoks nii lihtne kiudainete suuruse ja soojuse hajumise piirangute tõttu.
④ Stabiilsuskiudude laserid on kõrge stabiilsusega. Nende kiudaine struktuur on tundetu keskkonnamuutuste (näiteks temperatuur, niiskus, vibratsioon jne) ja suudab säilitada stabiilse tööseisundi suhteliselt karmides keskkondades. Samal ajal kasutavad kiudlaserid tahkisstruktuuri ega sisalda vaba ruumi optilisi komponente, seetõttu peetakse neid vastupidavamaks ja suudavad keskkonnamuutustega kohaneda. Tahkis laseritel on suhteliselt halb stabiilsus ja keskkonnategurite muutused võivad nende tulemuslikkusele suuremat mõju avaldada.
⑤ Soojuse hajumise jõudluskiudude laserid on suurepärase soojuse hajumise jõudlusega. Selle võimenduse sööde on optiline kiud, millel on suur pindala ja mahu suhe, ja soojust saab kiiresti hajutada, nii et see saab pikka aega stabiilselt töötada ja taluda suurt väljundit. Tahkis laserite soojuse hajumine on suhteliselt keeruline ja termilise efekti probleemid tekivad suure võimsusega töötamisel, mõjutades laseri jõudlust ja eluiga.
⑥ Suuruse ja hoolduskulude kiu laserid on väga kompaktsed ja peaaegu hooldusvabad. Kiu väikesuurus ja väliste peeglite puudumine vähendavad oluliselt tahkislaseritega seotud joondamisprobleeme. Lisaks ei vaja kiudainete suurepärane kuumuse hajumise võime tavaliselt aktiivset jahutamist, vähendades veelgi hooldusnõudeid. Samal ajal on kiudaineid üldiselt ohutumaks, kuna laseriga piirdub kiudainetes, vähendades juhusliku kokkupuute riski. Peeglite joondamine tahkislaserites on nende toimimiseks kriitilise tähtsusega ning nõuab regulaarset kontrollimist ja kohandamist, mis suurendab hooldustöökoormust. Lisaks vajavad tahkislaserid võimenduskeskkonnas tekkiva soojuse haldamiseks tavaliselt aktiivset jahutamist, mis mitte ainult ei suurenda süsteemi keerukust, vaid suurendab ka hooldusnõudeid. Tahkis laserid on tavaliselt suuremad kui kiu laserid. Vajadus suurte võimenduspeeglite ja väliste peeglite järele suurendab nende suurust ja kaalu, piirates nende rakendatavust piiratud ruumiga rakendustes.
2. rakendusväljad
Kiudlaserid säravad tööstusliku lõikamise ja keevitamise valdkonnas nende suure võimsusega, kõrge kvaliteediga, hea soojuse hajumise ja stabiilsusega. Kiudlaserid sobivad eriti metallmaterjalide paksuks plaadi lõikamiseks ja keevitamiseks. Nende kõrge elektro-optiline muundamise efektiivsus ning reguleerimisevaba ja hooldusvaba disain vähendavad oluliselt kasutuskulusid ja hooldusraskusi. Samal ajal paneb kiudainete kõrge tolerants karmi töökeskkonna suhtes, nagu tolm, vibratsioon, niiskus jne, ka erinevates tööstuslikes kohtades hästi toimida. Pidevatel laseritel on makrotöötluse valdkonnas suur tungimine ja need on selles valdkonnas järk -järgult asendanud traditsioonilised töötlemismeetodid.
Tahkis laserid on unikaalsed ultraperioodi ja ultra-mikro töötlemise valdkonnas, millel on suur tippvõimsus, suur impulssienergia ja lühilainepikkusega laserväljal (näiteks roheline tuli ja ultraviolettvalgus). Sellistes protsessides nagu metalli/mittemetallide märgistamine, lõikamine, puurimine ja keevitamine, võivad tahkislaserid saavutada suurema töötlemise täpsuse ja laiema materjali rakendatavuse. Eriti mittemetalliliste materjalide ülitäpse keevitamise ja kergelt keerduva 3D-printimise korral on tahkis laserid muutunud eelistatud seadmeks nende lühilainepikkuse laserite tõttu, millel on väikesed termilised efektid ja kõrge töötlemise täpsus. Tahkis lasereid kasutatakse peamiselt mittemetalliliste materjalide täpsuse mikrotöötlemise ning õhukeste, haprate ja muude metallmaterjalide väljal nende lühikese lainepikkuse (ultraviolettkiirguse, sügava ultraviolettkiirguse), lühikese impulsi laiuse (PicoseCond, Femtosecond) ja kõrge tõttu. tippvõimsus. Lisaks kasutatakse tahkislasereid laialdaselt tipptasemel teadusuuringutes keskkonna, meditsiini, sõjaväe ja nii edasi.
3. turuosa
Minu riik on tootmise muutmise ja uuendamise protsessis tipptasemel tootmisel tipptasemel tootmiseni. Madala hinnaga tootmine moodustab suure osa. Makrotöötlemisturg hõlmab nii madala hinnaga tootmist kui ka mõnda tipptasemel tootmist. Turunõudlus on suur. Seetõttu on kiudlaserite turuvõime suhteliselt suur.
Kodumaiste madala võimsusega kiudlaserite lokaliseerimise aste on kõrge ja on palju kodumaiseid suuremahulisi tootjaid. "Hiina laseritööstuse arendamise aruande" kohaselt on vähese võimsusega kiudaineid täielikult asendatud kodumaiste toodetega; Keskmise võimsusega pidevate kiudainete puhul pole kodumaisel kvaliteedil ilmseid puudusi, hinnaeelis on ilmne ja turuosa on samaväärne; Suure võimsusega pidevate kiudlaserite osas on kodumaised kaubamärgid saavutanud osalise müügi.
Mis puudutab kindlaid lasereid, siis Hiinas hilise arengu tõttu pole praegu selle peamise ettevõttena noteeritud ettevõtteid ja nad ostavad üldiselt välismaiseid kaubamärke.
Kiud lasereid kasutatakse peamiselt makrotöötluse valdkonnas tänu nende suure väljundvõimsusele (laser -makro töötlemine viitab üldiselt töötlemisobjekti suuruse ja kuju töötlemisele, millel on laserkiire mõju töötlemisobjektile millimeetri vahemikus ); Tahkeid lasereid kasutatakse mikrotöötluse valdkonnas laialdaselt, kuna nende eelised, nagu lühike lainepikkus, kitsas impulsi laius ja kõrge tippvõimsus (mikrotöötlus viitab üldiselt suuruse ja kuju töötlemisele, mille täpsus jõuab mikromeetrile või isegi nanomeetri tasemele ), mille tulemuseks on teatavad erinevused tahkete laserite ja kiu laserite kasutajate vahel.
Üldiselt on tahketel lasertel ja kiudainetel erinevad rakendusväljad ja mõlemal on oma rakendusväli. Enamikus valdkondades pole nende kahe vahel otsest konkurentsi. Metallmaterjali töötlemise valdkonnas, mis kattub mikrotöötluse valdkonnaga, kui metall jõuab teatud paksuseni, kasutab see väli üldiselt kulude põhjustel traditsioonilisi meetodeid või kiudaineid. Tahkeid lasereid kasutatakse ainult õhukese metalli paksusega või kõrge töötlemisnõuetega stseenides ja kulude suhtes tundetu. Lisaks on nende kahe konkurentsi kattumine madal. Tahkeid lasereid kasutatakse peamiselt mittemetalliliste materjalide (klaas, keraamika, plast, polümeerid, pakendid, muud rabedad materjalid jne) töötlemiseks ning metallmaterjalide valdkonnas kasutatakse neid stseenides, millel on ülitäpsed nõuded ja suured täpsusnõuded ja suhteliselt tundmatu kulude suhtes.
