현대 산업 제조업 에서 레이저 기술 은 중추적 인 역할 을 한다. 금속 을 절단, 용접, 표시 하는 데 탁월 한 정확성 을 가진 "광선"이 어떻게 생성 되는지 의문 해 본 적 있는가?그리고 섬유 레이저가 어떤 장점을 가지고, 최근 몇 년의 떠오르는 별, 점차 전통적인 YAG와 CO를 대체2레이저가 새로운 산업의 가장 좋아하는 것이 될 수 있을까요?
광섬유 레이저는 광섬유를 가이브 매체로 사용합니다. 기존 레이저와 비교하면 컴팩트 구조, 우수한 빔 품질,높은 에너지 변환 효율성이 특성 들 은 산업 처리, 의학 미학, 과학 연구 등 에서 널리 적용 될 수 있게 하였다.
섬유 레이저의 핵심은 희토류가 첨가된 광섬유 (일반적으로 에르비움이나 이테르비움과 같은 원소) 에 있다.펌프 빛 (일반적으로 반도체 레이저에 의해 제공) 이 도핑 섬유를 비추면, 희토류 원소는 광자의 에너지를 흡수하고 흥분 상태로 전환합니다. 흥분된 희토류 이온은 특정 파장의 광자를 자발적으로 또는 자극적으로 방출합니다.섬유를 통해 전파되고 지속적인 증폭을 겪는, 궁극적으로 고전력 레이저 빔을 형성합니다.
빛 증폭 과정은 기존 레이저와 같은 자극된 방출 원리를 따르지만, 광섬유 레이저는 광섬유 자체가 그들의 이득 매체라는 점에서 다릅니다.빔 은 섬유 안 에서 전파 되고 증폭 된다, 빔 모양 및 조정에 대한 추가 광학적 구성 요소의 필요성을 제거하여 안정적인 빔 품질을 보장합니다.
- 펌프 소스:도핑 된 섬유의 희토류 이온을 흥분시키기 위해 펌프 빛을 제공합니다. 반도체 레이저는 일반적으로 희토류 원소의 흡수 스펙트럼에 맞춘 파장으로 사용됩니다.
- 도핑 섬유:가이프 매개체 로 작용 하는 핵심 성분. 섬유 종류 와 도핑 농도 는 레이저 의 출력력, 파장 및 빔 품질 에 영향을 미칩니다.
- 레조네이터 구멍:특정 파장을 선택하고 증폭을 위해 섬유 내부의 빛 진동을 가능하게하는 거울 또는 섬유 브라그 격자들로 구성됩니다.
- 커플러:빛의 펌프를 투여하고 레이저 빔을 내보냅니다.
- 제어 시스템:펌프 소스 전력, 출력 모드 및 다른 매개 변수를 관리하여 정확한 레이저 제어.
- 냉각 시스템:작동 중에 발생하는 열을 분산시켜 안정적인 성능을 보장합니다.
- 출력 전력:저전력 (<100W), 중전력 (100W-1kW), 고전력 (>1kW) 섬유 레이저
- 작동 방식:연속파 (CW) 및 펄스식 섬유 레이저
- 도핑 요소에 의해:에르비엄 도핑, 이터비엄 도핑, 툴리엄 도핑 등
- 공명 구조에 의해:반지공간과 선형공간 섬유 레이저
산업용 레이저 처리에서 YAG 및 CO2레이저는 두 가지 일반적인 전통적인 옵션을 나타냅니다.
- YAG 레이저:YAG (유트륨 알루미늄 그라넷) 크리스탈을 가이드 매체로 사용, 램프 또는 반도체 레이저 펌핑을 요구. 그들의 복잡한 구조는 빈번한 유지 보수와 부품 교체.
- CO2레이저:고용 CO2가스 배열을 통해 레이저를 생성하는 가스 매체로 사용한다.
- 섬유 레이저:모든 광학 구성 요소가 섬유 안에 통합됩니다.품질 및 안정성을 향상시키기 위해 자유 공간 빔 전송을 제거하는.
| 성능 측정기 | 섬유 레이저 | YAG 레이저 | CO2레이저 |
|---|---|---|---|
| 에너지 변환 효율성 | 30%~50% | 1%~10% | 5%~15% |
| 빔 품질 | 높은 | 중간 | 낮은 |
| 출력 전력 | 높은 | 중간 | 높은 |
| 유지보수 비용 | 낮은 | 높은 | 중간 |
| 크기 | 작은 | 중간 | 크다 |
| 냉각 방법 | 공기/물 | 물 | 물 |
| 적용 가능한 재료 | 금속, 플라스틱 | 금속 | 비금속 |
이 비교는 섬유 레이저의 효율성, 빔 품질, 유지 보수 비용 및 크기에 대한 분명한 장점을 보여줍니다. YAG 레이저는 재료 호환성 장점을 보여줍니다.저효율과 높은 유지보수가 제한적 인 것으로 나타났습니다.. CO2레이저는 전력과 재료의 장점을 제공하지만 큰 크기와 열의 품질이 좋지 않습니다.
초기 투자 규모가 높음에도 불구하고, 섬유 레이저는 상당한 운영 비용 이점을 보여줍니다.낮은 유지보수 요구 사항은 다운타임과 노동 비용을 최소화.
전체 소유 비용을 고려할 때, 섬유 레이저는 장기적이고 고 강도 산업용 용도로 더 경제적입니다.
- 높은 에너지 효율:30%-50%의 변환률은 전력 소비를 크게 감소시킵니다.
- 우수한 빔 품질:고정도 마이크로프로세싱을 위한 정확한 집중을 가능하게 합니다.
- 낮은 유지보수:통합된 광학 부품은 서비스 요구 사항을 최소화합니다.
- 컴팩트 디자인:공간에 제한된 장비에 통합을 촉진합니다.
- 재료 다양성:금속, 플라스틱, 세라믹 등을 가공합니다.
- 높은 초기 비용:중소기업에 장애를 초래할 수 있습니다.
- 물질적 제한:CO보다 유리/투명한 플라스틱에 덜 효과적입니다.2레이저
- 안전 요구 사항:고전력 모델은 보호 조치와 운영자 훈련이 필요합니다.
- 고속 정밀 금속 절단
- 최소 열 왜곡과 함께 깊이 침투 용접
- 고반대성 물질의 영구 표시
- 가려지지 않는 표면 청소
- 마모에 저항하는 금속 포장
- 영구적인 탈모
- 색소화 치료
- 피부 연소
- 물질 분광 분석
- LIDAR 거리/속도 측정
- 양자 광학 실험
- 더 높은 전력 출력
- 나노 스케일 처리를 위한 극단 펄스 너비
- 확장된 스펙트럼 조정 가능성
- 첨단 지능형 제어 시스템
- 통합 광학 을 통 한 더 많은 소형화
섬유 레이저는 비교할 수 없는 효율성, 품질, 신뢰성을 제공하는 혁신적인 기술을 나타냅니다.장기적인 가치 제안은 지속적인 고성능 작동을 요구하는 산업용 애플리케이션에 적합합니다.기술 발전이 계속됨에 따라, 섬유 레이저는 정밀 제조, 의료 치료 및 최첨단 연구 응용 분야에 점점 더 지배 할 것입니다.