आधुनिक औद्योगिक विनिर्माण में लेजर तकनीक की अहम भूमिका है। क्या आपने कभी सोचा है कि धातु को काटने, वेल्डिंग और चिह्नित करने में उत्कृष्टता हासिल करने वाली सटीक "प्रकाश किरणें" कैसे उत्पन्न होती हैं?और फाइबर लेजर के क्या फायदे हैं, हाल के वर्षों के उगते सितारों, धीरे-धीरे पारंपरिक YAG और CO को प्रतिस्थापित करते हैं2क्या लेजर उद्योग के नए पसंदीदा बन गए हैं?
फाइबर लेजर अपने लाभ माध्यम के रूप में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करते हैं। पारंपरिक लेजर की तुलना में, वे कॉम्पैक्ट संरचना, बेहतर बीम गुणवत्ता,उच्च ऊर्जा रूपांतरण दक्षताइन विशेषताओं ने औद्योगिक प्रसंस्करण, चिकित्सा सौंदर्यशास्त्र और वैज्ञानिक अनुसंधान में उनके व्यापक अनुप्रयोग को जन्म दिया है।
एक फाइबर लेजर का मूल इसके दुर्लभ-पृथ्वी-डोपेड ऑप्टिकल फाइबर (आमतौर पर एर्बियम या इटरबियम जैसे तत्वों के साथ) में निहित है।जब पंप प्रकाश (आमतौर पर अर्धचालक लेजर द्वारा प्रदान की जाती है) डोपेड फाइबर का विकिरण करता है, दुर्लभ पृथ्वी के तत्व फोटॉन ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और उत्तेजित अवस्थाओं में संक्रमण करते हैं। उत्तेजित दुर्लभ पृथ्वी आयन तब स्वतः या उत्तेजित रूप से विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के फोटॉन उत्सर्जित करते हैं,जो फाइबर के माध्यम से फैलते हैं और निरंतर प्रवर्धन से गुजरते हैं, अंततः एक उच्च शक्ति लेजर बीम का गठन।
जबकि प्रकाश प्रवर्धन प्रक्रिया पारंपरिक लेजर के समान उत्तेजित उत्सर्जन सिद्धांत का पालन करती है, फाइबर लेजर इस बात में भिन्न होते हैं कि उनका लाभ माध्यम ऑप्टिकल फाइबर ही है।बीम फाइबर के भीतर फैलता और बढ़ता है, किरण के आकार और समायोजन के लिए अतिरिक्त ऑप्टिकल घटकों की आवश्यकता को समाप्त करता है, जिससे स्थिर किरण की गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।
- पंप स्रोतःडोपेड फाइबर में दुर्लभ पृथ्वी आयनों को उत्तेजित करने के लिए पंप प्रकाश प्रदान करता है। अर्धचालक लेजर का आमतौर पर उपयोग किया जाता है, जिसमें दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के अवशोषण स्पेक्ट्रम से मेल खाने वाली तरंग दैर्ध्य होती है।
- डोपेड फाइबर:फाइबर प्रकार और डोपिंग सांद्रता लेजर की आउटपुट शक्ति, तरंग दैर्ध्य और बीम की गुणवत्ता को प्रभावित करती है।
- अनुनाद गुहाःविशिष्ट तरंग दैर्ध्यों का चयन करने और प्रवर्धन के लिए फाइबर के भीतर प्रकाश दोलन को सक्षम करने के लिए दर्पणों या फाइबर ब्राग ग्रिटिंग से बना है।
- युग्मनःप्रकाश को डोपेड फाइबर में पंप करता है और लेजर बीम को आउटपुट करता है।
- नियंत्रण प्रणाली:सटीक लेजर नियंत्रण के लिए पंप स्रोत शक्ति, आउटपुट मोड और अन्य मापदंडों को प्रबंधित करता है।
- शीतलन प्रणाली:स्थिर प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए संचालन के दौरान उत्पन्न गर्मी को फैलाता है।
- आउटपुट पावर द्वाराःकम शक्ति (<100W), मध्यम शक्ति (100W-1kW), और उच्च शक्ति (>1kW) फाइबर लेजर
- ऑपरेशन मोड द्वाराःनिरंतर तरंग (सीडब्ल्यू) और पल्स फाइबर लेजर।
- डोपिंग तत्व द्वाराःएर्बियम-डोपाइड, इटरबियम-डोपाइड, थूलियम-डोपाइड, आदि
- अनुनाद संरचना द्वाराःरिंग-गुहा और रैखिक-गुहा फाइबर लेजर।
औद्योगिक लेजर प्रसंस्करण में, YAG और CO2फाइबर लेजर दो आम पारंपरिक विकल्पों का प्रतिनिधित्व करते हैं। फाइबर लेजर के लाभों को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हम उन्हें कई आयामों में तुलना करते हैं।
- YAG लेजर:याग (इट्रियम एल्यूमीनियम ग्रेनेट) क्रिस्टल का उपयोग लाभ माध्यम के रूप में करें, जिसके लिए दीपक या अर्धचालक लेजर पंपिंग की आवश्यकता होती है। उनकी जटिल संरचनाओं को लगातार रखरखाव और भागों के प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।
- CO2लेजर:CO को रोजगार2इनकी मोटी प्रणालियों में नियमित गैस भरने और ऑप्टिकल घटक की सफाई की आवश्यकता होती है।
- फाइबर लेजर:कम से कम रखरखाव की आवश्यकता वाली कॉम्पैक्ट संरचनाओं में डोपेड फाइबर लाभ मीडिया की विशेषता। सभी ऑप्टिकल घटक फाइबर के भीतर एकीकृत होते हैं,बेहतर गुणवत्ता और स्थिरता के लिए मुक्त अंतरिक्ष बीम प्रसारण को समाप्त करना.
| प्रदर्शन मीट्रिक | फाइबर लेजर | YAG लेजर | CO2लेजर |
|---|---|---|---|
| ऊर्जा रूपांतरण दक्षता | ३०-५०% | 1%-10% | 5%-15% |
| किरण की गुणवत्ता | उच्च | मध्यम | कम |
| आउटपुट शक्ति | उच्च | मध्यम | उच्च |
| रखरखाव की लागत | कम | उच्च | मध्यम |
| आकार | छोटा | मध्यम | बड़ा |
| शीतलन विधि | हवा/पानी | पानी | पानी |
| लागू सामग्री | धातु, प्लास्टिक | धातु | गैर धातु |
तुलना में फाइबर लेजर के प्रभावशीलता, बीम की गुणवत्ता, रखरखाव लागत और आकार में स्पष्ट लाभ सामने आते हैं। जबकि YAG लेजर सामग्री संगतता लाभ दिखाते हैं,उनकी कम दक्षता और उच्च रखरखाव सीमित साबित होता है. सीओ2लेजर शक्ति और सामग्री लाभ प्रदान करते हैं, लेकिन बड़े आकार और खराब बीम गुणवत्ता से पीड़ित हैं।
उच्च आरंभिक निवेश के बावजूद, फाइबर लेजर महत्वपूर्ण परिचालन लागत लाभ प्रदर्शित करते हैं। उनकी उच्च ऊर्जा रूपांतरण दक्षता बिजली खर्च को काफी कम करती है।जबकि कम रखरखाव आवश्यकताएं डाउनटाइम और श्रम लागत को कम करती हैं.
कुल स्वामित्व लागत को ध्यान में रखते हुए, फाइबर लेजर दीर्घकालिक, उच्च तीव्रता वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अधिक किफायती साबित होते हैं।
- उच्च ऊर्जा दक्षताः30%-50% रूपांतरण दरें बिजली की खपत को नाटकीय रूप से कम करती हैं।
- बेहतर बीम गुणवत्ताःउच्च-सटीक माइक्रो-प्रोसेसिंग के लिए सटीक फोकसिंग को सक्षम करता है।
- कम रखरखावःएकीकृत ऑप्टिकल घटक सेवा आवश्यकताओं को कम करते हैं।
- कॉम्पैक्ट डिजाइनःअंतरिक्ष-प्रतिबंधित उपकरणों में एकीकरण की सुविधा देता है।
- सामग्री की बहुमुखी प्रतिभा:धातुओं, प्लास्टिक, सिरेमिक और बहुत कुछ का प्रसंस्करण करता है।
- उच्च आरंभिक लागत:छोटे उद्यमों के लिए बाधाएं पैदा कर सकता है।
- भौतिक प्रतिबंध:CO की तुलना में कांच/पारदर्शी प्लास्टिक पर कम प्रभावी2लेजर।
- सुरक्षा आवश्यकताएंःउच्च-शक्ति वाले मॉडलों में सुरक्षा उपायों और ऑपरेटर प्रशिक्षण की आवश्यकता होती है।
- उच्च गति परिशुद्धता धातु काटना
- कम से कम गर्मी विकृति के साथ गहरी पैठ वेल्डिंग
- उच्च-विपरीत सामग्री का स्थायी चिह्न
- गैर घर्षण सतह सफाई
- पहनने के प्रतिरोधी धातु आवरण
- स्थायी बाल हटाने
- पिगमेंटेशन उपचार
- त्वचा का नवीनीकरण
- सामग्री स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण
- LIDAR दूरी/गति माप
- क्वांटम ऑप्टिक्स प्रयोग
- अधिक मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए उच्च शक्ति आउटपुट
- नैनोस्केल प्रसंस्करण के लिए अल्ट्रा-कम पल्स चौड़ाई
- व्यापक स्पेक्ट्रम ट्यूनिंग
- उन्नत बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली
- एकीकृत ऑप्टिक्स के माध्यम से आगे लघुकरण
फाइबर लेजर एक परिवर्तनकारी तकनीक है जो बेजोड़ दक्षता, गुणवत्ता और विश्वसनीयता प्रदान करती है।उनके दीर्घकालिक मूल्य प्रस्ताव औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए आकर्षक साबित होता है जिसमें निरंतर उच्च प्रदर्शन संचालन की आवश्यकता होती हैजैसे-जैसे तकनीकी प्रगति जारी रहेगी, फाइबर लेजर सटीक विनिर्माण, चिकित्सा उपचार और अत्याधुनिक अनुसंधान अनुप्रयोगों में तेजी से हावी होंगे।