In der heutigen Ära der schnellen Entwicklung der Lasertechnologie haben Festkörperlaser und Faserlaser als zwei Haupt-Mainstream-Laserprodukte ihren einzigartigen Charme und Vorteils in vielen Bereichen wie industrieller Produktion, wissenschaftlicher Forschung und militärischen Anwendungen gezeigt.
1. Technische Prinzipien und Leistungsunterschiede
① Medium gewinnen
Faserlaser verwenden Glassfasern mit seltenen erd dotierten Medien. Unter der Wirkung von Pumpenlicht wird in der Faser eine hohe Leistungsdichte gebildet, was zu einer Populationsinversion des Laserenergiespiegels führt, und die Laserschwingung wird durch die positive Rückkopplungsschleife des Resonanzhöhlens erzeugt. Faserlaser sind kompakt und benötigen kein komplexes Kühlsystem, und die Flexibilität der Faser macht sie bei mehrdimensionalen Raumverarbeitungsanwendungen vorteilhafter.
Der Kern eines Faserlasers ist eine optische Faser, ein flexibles, haardünnes Glas- oder Kunststofffilament, das für seine Fähigkeit bekannt ist, Licht über große Entfernungen mit minimalem Verlust zu führen. Die Faser fungiert als aktives Gewinnmedium des Lasers und ist der Kern des Laserbetriebs. Im Gegensatz zu den in der Telekommunikation verwendeten ungetöteten Glas- oder Plastikfasern wird die optische Faser in einem Faserlaser mit Seltenerdelementen wie Erbium oder Ytterbium dotiert. Diese Doping führt die Energiezustände ein, die für den Laserbetrieb erforderlich sind, sodass die Faser nicht nur Licht leitet, sondern auch verstärkt.
Solid -State Laser (SSL) ist auf seinem einzigartigen Gewinn mittelschwerem Materials zentriert und besteht normalerweise aus vier Teilen: Gewinnmedium, Kühlsystem, optischer Resonanzhohlraum und Pumpequelle. Gewinnmedium wie Ruby (Cr: Al₂o₃) oder Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (ND: YAG) ist die Seele fester Laser. Die aktivierten Ionen (z. B. ND³⁺) dotierten in der IT -Dotierung unter der Wirkung von Pumpenlicht eine Partikelzahl -Inversion, wodurch Laser erzeugt wird. Das Kühlsystem ist dafür verantwortlich, die im Verstärkungsmedium angesammelte Wärme aufgrund der Lasererzeugung wegzunehmen, um einen stabilen Betrieb des Lasers zu gewährleisten. Der optische Resonanzhohlraum bildet durch positives Feedback von Photonen eine kontinuierliche Schwingung und gibt einen hochmonochromatischen und stark richtungsalen Laserstrahl aus.
②Performance und Effizienz
Faserlaser sind aufgrund der Art von Glasfaserkabeln für ihre außergewöhnliche elektrische Effizienz bekannt, die Licht mit minimalen Verlusten durchführen. Diese Funktion macht Faserlaser unglaublich energieeffizient und erzielt häufig Effizienz von mehr als 30%. Festkörperlaser sind im Allgemeinen weniger effizient, wahrscheinlich aufgrund der höheren Verluste ihrer sperrigen Gewinnmedien und der Notwendigkeit von Lampen mit hoher Intensität für das Pumpen.
③Beam -Qualität: Beeinflusst direkt die Wirksamkeit des Lasers in Präzisionsanwendungen. Der Einzelmodusbetrieb von Faserlasern kann eine unglaublich hohe Strahlqualität liefern, die durch enge Fokussierung und minimale Divergenz gekennzeichnet ist. Obwohl Festkörperlaser in der Lage sind, qualitativ hochwertige Strahlen bereitzustellen, sind sie oft schwierig, die Strahlqualität von Faserlasern zu entsprechen, insbesondere bei höheren Leistungsniveaus. Trotz der geringeren Effizienz und der Strahlqualität sind Festkörperlaser nicht ohne ihre Vorteile. Sie verfügen über leistungsstarke Leistungsskalierungsfunktionen und sind sehr für Hochleistungsanwendungen geeignet. Festkörperlaser können so ausgelegt sein, dass sie unglaublich hohe Stromniveaus erzeugen, indem die Größe des Verstärkungsmediums und der Pumpenleistung erhöht wird.
④ Stabilitätsfaserlaser haben eine hohe Stabilität. Ihre Faserstruktur ist unempfindlich gegenüber Umweltveränderungen (wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Vibration usw.) und kann in relativ harten Umgebungen einen stabilen Arbeitszustand aufrechterhalten. Gleichzeitig verwenden Faserlaser eine Festkörperstruktur und enthalten keine optischen Freiraumkomponenten, sodass sie als haltbarer und in der Lage sind, sich an Umweltveränderungen anzupassen. Festkörperlaser haben eine relativ schlechte Stabilität, und Änderungen der Umweltfaktoren können einen größeren Einfluss auf ihre Leistung haben.
⑤ Wärmeableitungsleistung Faserlaser haben eine hervorragende Leistung der Wärmeableitungen. Sein Gewinnmedium ist eine optische Faser, die ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweist, und die Wärme kann schnell abgelöst werden, sodass sie für lange Zeit stabil funktionieren kann und hohe Leistung standhalten kann. Die Wärmeableitung von Festkörperlasern ist relativ schwierig, und thermische Effektprobleme treten bei hoher Leistung auf, was die Leistung und das Leben des Lasers beeinflusst.
⑥ Die Größe und Wartungskosten für die Faserlaser sind sehr kompakt und fast wartungsfrei. Die geringe Größe der Faser und das Fehlen von externen Spiegeln verringern die mit Festkörperlasern verbundenen Ausrichtungsprobleme erheblich. Darüber hinaus erfordert die hervorragende Fähigkeit zur Wärmeabteilung der Faser normalerweise keine aktive Kühlung, wodurch die Wartungsanforderungen weiter reduziert werden. Gleichzeitig sind Faserlaser im Allgemeinen sicherer zu betreiben, da der Laser in der Faser beschränkt ist, was das Risiko einer versehentlichen Exposition verringert. Die Ausrichtung der Spiegel in Festkörperlasern ist für ihren Betrieb von entscheidender Bedeutung und erfordert eine regelmäßige Inspektion und Anpassung, wodurch die Wartungs-Arbeitsbelastung erhöht wird. Darüber hinaus benötigen Festkörperlaser normalerweise eine aktive Kühlung, um die im Verstärkungsmedium erzeugte Wärme zu verwalten, was nicht nur die Komplexität des Systems erhöht, sondern auch die Wartungsanforderungen erhöht. Festkörperlaser sind in der Regel größer als Faserlaser. Der Bedarf an großen Gewinnspiegeln und externen Spiegeln erhöht ihre Größe und ihr Gewicht und begrenzt ihre Anwendbarkeit in Anwendungen mit begrenztem Raum.
2. Anwendungsfelder
Faserlaser leuchten im Bereich des industriellen Schneidens und Schweißens mit hoher Leistung, hoher Strahlqualität, Leistung der guten Wärmeableitungen und Stabilität. Faserlaser eignen sich besonders für dickes Plattenschnitt und Schweißen von Metallmaterialien. Ihre hohe elektrooptische Umwandlungseffizienz sowie ein einstellfreies und wartungsfreies Design senken die Nutzungskosten und die Schwierigkeit der Wartung erheblich. Gleichzeitig macht die hohe Toleranz von Faserlasern gegenüber harten Arbeitsumgebungen wie Staub, Vibration, Luftfeuchtigkeit usw. auch in verschiedenen Industrieorten eine gute Leistung. Kontinuierliche Laser haben ein hohes Maß an Penetration im Bereich der Makroverarbeitung und haben in diesem Bereich allmählich herkömmliche Verarbeitungsmethoden ersetzt.
Festkörperlaser sind auf dem Gebiet der ultra-Präzision und der ultra-Mikroverarbeitung mit hoher Spitzenleistung, großer Impulsenergie und Kurzwellenlaser-Laserausgang (wie grünes Licht und ultraviolettes Licht) einzigartig. Bei Prozessen wie Metall-/Nicht-Metallmaterialmarkierung, Schneiden, Bohren und Schweißen können Festkörperlaser eine höhere Verarbeitungsgenauigkeit und eine breitere Materialanwendbarkeit erzielen. Insbesondere bei hochpräzisen Schweißen und leichter 3D-Druck von nichtmetallischen Materialien sind Festkörperlaser aufgrund ihrer kurzwelligen Laser mit kleinen thermischen Effekten und hoher Verarbeitungsgenauigkeit zum bevorzugten Gerät geworden. Festkörperlaser werden hauptsächlich auf dem Gebiet der Präzisionsmikromaschinierung von nicht-metallischen Materialien und dünnen, spröden und anderen Metallmaterialien verwendet Spitzenleistung. Darüber hinaus werden Festkörperlaser in der modernen wissenschaftlichen Forschung in den Bereichen Umwelt, Medizin, Militär usw. häufig eingesetzt.
3. Marktanteil
Mein Land befindet sich im Prozess der Transformation und Verbesserung der Herstellung von niedriger Fertigung bis hin zu High-End-Fertigung. Low-End-Herstellung macht einen hohen Anteil aus. Der Makroverarbeitungsmarkt deckt sowohl eine niedrige Fertigung als auch einige High-End-Fertigung ab. Die Marktnachfrage ist groß. Daher ist die Marktkapazität von Faserlasern relativ groß.
Der Lokalisierungsgrad von inländischen Faserlasern mit geringer Leistung ist hoch, und es gibt viele inländische groß angelegte Hersteller. Laut dem "China Laser Industry Development Report" wurden Faserlaser mit geringer Leistung vollständig durch inländische Produkte ersetzt. In Bezug auf kontinuierliche Faserlaser mit mittlerer Leistung hat die inländische Qualität keine offensichtlichen Nachteile, der Preisvorteil ist offensichtlich und der Marktanteil ist gleichwertig. In Bezug auf die Hochleistungs-kontinuierlichen Faserlaser haben inländische Marken teilweise Umsätze erzielt.
In Bezug auf solide Laser gibt es aufgrund der verspäteten Entwicklung in China derzeit keine börsennotierten Unternehmen mit diesem Produkt als Hauptgeschäft, und sie kaufen im Allgemeinen ausländische Marken.
Faserlaser werden hauptsächlich im Bereich der Makroverarbeitung aufgrund ihrer hohen Ausgangsleistung verwendet (Laser -Makroverarbeitung bezieht sich im Allgemeinen auf die Verarbeitung der Größe und Form des Verarbeitungsobjekts mit dem Einfluss des Laserstrahls auf das Verarbeitungsobjekt im Millimeterbereich ); Solid -Laser werden aufgrund ihrer Vorteile wie kurzer Wellenlänge, schmaler Impulsbreite und hoher Spitzenleistung im Bereich der Mikroverarbeitung häufig verwendet ), was zu bestimmten Unterschieden zwischen den Benutzern solider Laser und Faserlaser führt.
Im Allgemeinen haben solide Laser und Faserlaser unterschiedliche Anwendungsfelder und jeweils ein eigenes Anwendungsfeld. In den meisten Bereichen gibt es keinen direkten Wettbewerb zwischen den beiden. Auf dem Gebiet der Metallmaterialverarbeitung, die sich mit dem Feld der Mikroverarbeitung überlappt, verwendet dieses Feld, wenn das Metall eine bestimmte Dicke erreicht, aus Kostengründen im Allgemeinen herkömmliche Methoden oder Faserlaser. Feste Laser werden nur in Szenen mit dünner Metalldicke oder hohen Verarbeitungsanforderungen und unempfindlich gegenüber Kosten verwendet. Darüber hinaus ist die Konkurrenz zwischen den beiden niedrig. Feste Laser werden hauptsächlich für die Verarbeitung nichtmetallischer Materialien (Glas, Keramik, Kunststoff, Polymere, Verpackungen, andere spröde Materialien usw.) verwendet und im Bereich der Metallmaterialien werden sie in Szenen mit hohen Präzisionsanforderungen verwendet und sie relativ unempfindlich gegenüber Kosten.
