In der heutigen sich schnell verändernden Lasertechnologie, Solid-State-Lasern und Faserlasern als die beiden Mainstream-Laserprodukte, die jeweils in der industriellen Produktion, wissenschaftlichen Forschung, militärischen Anwendungen und anderen Bereichen, um den einzigartigen Charme und die einzigartigen Vorteile zu zeigen.
Erstens das technische Prinzip und die Leistungsunterschiede
① Medium gewinnen
Faserlaser (Faserlaser) wird als dotiertes Glasfaser -Medium für Seltenerdelemente verwendet. Unter der Wirkung von Pumpenlicht wird in der Faser eine hohe Leistungsdichte gebildet, was zur Umkehrung der Anzahl der Partikel in der Laserergieebene führt und Laserschwingungen durch die positive Rückkopplungsschleife der Resonanzhöhle erzeugt. Faserlaser sind kompakt, benötigen keine komplexen Kühlsysteme, und die Flexibilität der Faser macht es in mehrdimensionalen räumlichen Verarbeitungsanwendungen vorteilhafter.
Im Herzen eines Faserlasers befindet sich die optische Faser, ein flexibles, haardünneres Glas oder Kunststofffilament, das für seine Fähigkeit bekannt ist, Licht über große Entfernungen mit minimalem Verlust zu leiten. Diese Faser fungiert als aktives Gewinnmedium für den Laser und ist von zentraler Bedeutung für den Betrieb. Im Gegensatz zu ungebundenen Glas- oder Plastikfasern, die bei Telekommunikation verwendet werden, sind die Fasern in Faserlasern jedoch mit Seltenerdelementen wie Erbium oder Ytterbium dotiert. Diese Doping führt die Energiezustände ein, die für den Laser erforderlich sind, sodass die Faser nicht nur das leichte Licht, sondern auch verstärkt.
Festkörperlaser (SSLs) sind auf ihrem einzigartigen Verstärkungsmedium, einem Feststoffmaterial zentriert und bestehen typischerweise aus vier Hauptkomponenten: dem Verstärkungsmedium, dem Kühlsystem, dem optischen Resonanzhohlraum und der Pumpenquelle. Das Gewinnmedium wie Ruby (Cr: Al₂o₃) oder Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (nd: yag) ist die Seele des Festkörperlasers, und die Aktivierungsionen in ihm dotiert (z. B. ND³⁺), um die Anzahl der Partikel im Pumpenleuchten zu invertieren, um Laser zu erzeugen. Das Kühlsystem ist verantwortlich für die Entfernung der im Verstärkungsmedium angesammelten Wärme aufgrund der Lasererzeugung und der Sicherstellung des stabilen Betriebs des Lasers. Der optische Resonatorhöhle erzeugt eine kontinuierliche Schwingung durch das positive Rückkopplung von Photonen, um einen hochmonochromatischen und hochrichtungsalen Laserstrahl auszugeben.
②Performance und Effizienz
Faserlaser sind aufgrund der Art von Glasfaserkabeln, die Licht mit minimalem Verlust leiten, für ihre hervorragende elektrische Effizienz bekannt. Diese Funktion ermöglicht es Glasfaser -Lasern, unglaublich energieeffizient zu sein und häufig Effizienz von über 30%zu erzielen.
Festkörperlaser sind in der Regel weniger effizient, was auf die höheren Verluste ihres sperrigeren Gewinnmediums und den Bedarf an hochintensiven Lampen für das Pumpen zurückzuführen ist.
Strahlqualität: Wirkt sich direkt auf die Wirksamkeit des Lasers in Präzisionsanwendungen aus.
Der Einzelmodusbetrieb von Faserlasern bietet eine unglaublich hohe Strahlqualität, die durch enge Fokus und minimale Divergenz gekennzeichnet ist.
Festkörperlaser, die in der Lage sind, hochwertige Strahlen zu liefern, haben jedoch häufig Schwierigkeiten, die Strahlqualität von Faserlasern zu entsprechen, insbesondere bei höheren Leistungsniveaus.
Trotz ihrer geringeren Effizienz und Strahlqualität sind Festkörperlaser nicht ohne ihre Vorteile. Sie verfügen über robuste Leistungsskalierungsfunktionen, die sie für Hochleistungsanwendungen gut geeignet machen. Festkörperlaser können so ausgelegt sein, dass sie unglaublich hohe Stromniveaus erzeugen, indem die Größe des Verstärkungsmediums und der Pumpenleistung erhöht wird.
④ Stabilität
Faserlaser sind sehr stabil. Seine Faserstruktur ist unempfindlich gegenüber Änderungen in der Umwelt (z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Vibration usw.) und kann in härteren Umgebungen einen stabilen Betriebszustand aufrechterhalten. Gleichzeitig werden Faserlaser als haltbarer und anpassungsfähiger an Umweltveränderungen angesehen, da sie eine Festkörperstruktur aufweisen und keine optischen Freiraum-Komponenten enthalten.
Festkörperlaser sind relativ instabil, und Änderungen der Umweltfaktoren können einen größeren Einfluss auf ihre Leistung haben.
⑤Heat Dissipation Performance
Faserlaser haben eine ausgezeichnete Leistung der Wärmeabteilung. Sein Gewinnmedium ist eine optische Faser, die ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweist, und die Wärme kann schnell emittiert werden, sodass sie für eine lange Zeit stabil funktionieren und hohen Leistungen standhalten kann.
Festkörperlaser sind relativ schwierig zu lindern, und während des Betriebs mit hohem Stromversorgung neigen für thermische Effektprobleme, was die Leistung und das Leben des Lasers beeinträchtigt.
⑥ Größen- und Wartungskosten
Faserlaser sind sehr kompakt und erfordern wenig Wartung. Die geringe Größe der Faser und das Fehlen von externen Spiegeln reduzieren die mit Festkörperlasern verbundenen Ausrichtungsprobleme stark. Darüber hinaus beseitigt die hervorragende Fähigkeit der Faser, Wärme abzuleiten, häufig die Notwendigkeit einer aktiven Kühlung und verringert die Wartungsanforderungen weiter. Außerdem sind Faserlaser in der Regel sicherer zu betreiben, da der Laser in der Faser eingesperrt ist, was das Risiko einer zufälligen Exposition verringert.
Die Ausrichtung der Spiegel in Festkörperlasern ist für ihren Betrieb von entscheidender Bedeutung und erfordert eine regelmäßige Überprüfung und Anpassung, die die Wartungsanstrengungen erhöht. Darüber hinaus erfordern Festkörperlaser in der Regel eine aktive Kühlung, um die im Verstärkungsmedium erzeugte Wärme zu verwalten, was nicht nur zur Komplexität des Systems beiträgt, sondern auch die Wartungsanforderungen erhöht. Festkörperlaser sind in der Regel größer als Faserlaser. Die Notwendigkeit eines großen Gewinns mittelschweren und externen Spiegeln erhöht ihre Größe und ihr Gewicht und begrenzt ihre Eignung für räumlich begrenzte Anwendungen.
Zweitens Bewerbungsbereiche
Faserlaser glänzen im Bereich des industriellen Schneidens und Schweißens mit hoher Leistung, hoher Strahlqualität, guter Wärmeissipation und Stabilität. Faserlaser sind besonders zum Schneiden und Schweißen dicker Metallmaterialien geeignet, und deren Effizienz der hohen elektrooptischen Umwandlung und einstellfreies, wartungsfreies Design reduzieren die Nutzungskosten und die Wartungsschwierigkeiten erheblich. Gleichzeitig macht die hohe Toleranz des Faserlasers für harte Arbeitsumgebungen wie Staub, Vibration, Luftfeuchtigkeit usw. auch in allen Arten von Industrieorten eine gute Leistung. Kontinuierliche Laser haben ein hohes Maß an Penetration im Bereich der Makroverarbeitung, wo sie allmählich herkömmliche Verarbeitungsmethoden ersetzt haben.
Festkörperlaser sind auf dem Gebiet der ultra-Präzision und der ultra-Mikroverarbeitung mit hoher Spitzenleistung, großer Impulsenergie und kurzer Wellenlänge-Laserausgang (z. B. Grün, UV) einzigartig. Bei Prozessen wie Markierung, Schneiden, Bohren und Schweißen von metallischen/nicht-metallischen Materialien können Festkörperlaser eine höhere Verarbeitungsgenauigkeit und eine breitere Materialanwendbarkeit erzielen. Insbesondere beim hochpräzisen Schweißen nicht-metallischer Materialien und des leichten 3D-Drucks sind Festkörperlaser aufgrund ihrer kurzwelligen Laser mit kleinen thermischen Effekten und hohen Verarbeitung Präzision zum Ausrüstung der Wahl geworden. Festkörperlaser werden hauptsächlich auf dem Gebiet der Präzisionsmikromachinierung von nichtmetallischen Materialien und dünnen, spröden und anderen metallischen Materialien verwendet, die aufgrund ihrer kurzen Wellenlängen (Ultraviolett, tiefem Ultraviolett), kurzer Pulsbreiten (Pikosekunden, Femtosekunden) und hoher Spitzenkraft verwendet werden. Darüber hinaus werden Festkörperlaser in der modernen wissenschaftlichen Forschung in Umwelt-, medizinischen und militärischen Bereichen häufig eingesetzt.
Drittens Marktanteil
China befindet sich im Prozess der Transformation und Verbesserung der Fertigungsindustrie von der Fertigung mit niedriger Endung bis zur High-End-Fertigung. Der Anteil der niedrigen Fertigung ist hoch, und der Markt für Makroverarbeitungen deckt sowohl eine niedrige Fertigung als auch ein Teil der High-End-Fertigung ab, und die Marktnachfrage ist daher groß. Die Marktkapazität von Glasfaserlasern ist groß.
Inländische Laserlokalisierungsgrad mit mittlerer und niedriger Stromversorgung von Faserlaser -Laser -Laser -Herstellern im Inlandskala. Laut dem "China Laser Industry Development Report" zeigt der Faserlaser mit geringer Leistung vollständig inländische Substitution; kontinuierlicher Faserlaser mit mittlerer Leistung, die inländische Qualität und kein offensichtlicher Nachteil, der Preisvorteil ist offensichtlich, der Marktanteil ist gleichwertig. Inländische Marken mit hoher Leistung, kontinuierlicher Faserlaser, haben einige Umsätze erzielt.
In Bezug auf Festkörperlaser gibt es aufgrund der verspäteten Entwicklung des Inlands keine börsennotierten Unternehmen mit diesem Produkt als Hauptgeschäft, im Allgemeinen ausländische Marken kaufen.
Faserlaser werden hauptsächlich im Bereich der Makroverarbeitung aufgrund ihrer hohen Ausgangsleistung verwendet (Laser-Makroverarbeitung bezieht sich im Allgemeinen auf die Verarbeitung von Dimensionen und Formen, bei denen der Laserstrahl das Verarbeitungsobjekt im Bereich von Millimetern beeinflusst). Festkörperlaser werden im Bereich der Mikroprozessierung häufig verwendet (Mikroprozessierung bezieht sich im Allgemeinen auf die Verarbeitung von Abmessungen und Formen, in denen die Präzision das Mikrometer oder sogar den Nanometer-Niveau erreicht).
Im Allgemeinen haben solide Laser und Faserlaser ihre eigenen Anwendungsbereiche. Die beiden haben in den meisten Feldern keinen direkten Wettbewerb, im Bereich der Mikromaschinierung überlappend im Bereich der Verarbeitung von Metallmaterialien, im Metall bis zu einer bestimmten Dicke des Gehäuses aus Kostengründen, aus denen das Feld im Allgemeinen den traditionellen Weg oder die Faserlaser verwendet, nur in der Metalldicke der dünnen oder der Verarbeitung der Szene ist nicht empfindlich gegenüber dem Gebrauch der Festkörperdicke. Darüber hinaus ist der Konkurrenzgrad zwischen den beiden Überlappungen niedrig, Festkörperlaser werden hauptsächlich bei der Verarbeitung nicht-metallischer Materialien (Glas, Keramik, Plastik, Polymere, Verpackungen, anderen spröden Materialien usw.) verwendet. In den Szenarien, die eine hohe Präzision erfordern, werden im Bereich Metallmaterialien verwendet und sind relativ unempfindlich.
