Lasery światłowodowe przewyższają YAG i CO2 jako standard przemysłowy

Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak powstają precyzyjne "promienie światła", które doskonale nadają się do cięcia, spawania i oznakowania metalu?I jakie zalety sprawiły, że lasery włókniste, wschodzące gwiazdy ostatnich lat, stopniowo zastępują tradycyjne YAG i CO₂Czy lasery mogą stać się nowym przemysłowym ulubionym?

W porównaniu z konwencjonalnymi laserami oferują liczne zalety, w tym kompaktową strukturę, lepszą jakość wiązki,wysoka wydajność konwersji energiiTe cechy doprowadziły do ich szerokiego zastosowania w przetwarzaniu przemysłowym, estetyce medycznej i badaniach naukowych.

Rdzeń lasera światłowodowego leży w optycznym włóknie dopingowane rzadkie ziemie (zwykle z elementów takich jak erbium lub ytterbium).Kiedy światło pompy (zazwyczaj dostarczane przez lasery półprzewodnikowe) promieniuje dopowanym włóknem, pierwiastki ziem rzadkich wchłaniają energię fotonu i przechodzą do stanów pobudzonych.które rozprzestrzeniają się przez włókno i podlegają ciągłemu wzmacnianiu, w końcu tworząc wysokiej mocy wiązkę laserową.

Podczas gdy proces wzmacniania światła podąża za tą samą zasadą stymulowanej emisji jak konwencjonalne lasery, lasery światłowodowe różnią się tym, że ich medium wzmacniania jest samą włóknem optycznym.Wiązka rozprzestrzenia się i wzmacnia się wewnątrz włókna, eliminując potrzebę dodatkowych elementów optycznych do kształtowania i regulacji wiązki, zapewniając tym samym stabilną jakość wiązki.

• Źródło pompy:Wykorzystuje się lasery półprzewodnikowe, których długości fali są dopasowane do widma absorpcji pierwiastków rzadkich ziem.
• Włókno dopingowane:Rodzaj włókna i stężenie dopingu wpływają na moc wyjściową lasera, długość fali i jakość wiązki.
• Wnętrze rezonatora:Składa się z luster lub siatek Braggów z włókna, które wybierają określone długości fal i umożliwiają oscylację światła wewnątrz włókna w celu wzmocnienia.
• Połączenie:Kieruje pompą światła do dopingowanego włókna i emituje wiązkę laserową.
• System sterowania:Zarządza mocą źródła pompy, trybami wyjścia i innymi parametrami dla precyzyjnego sterowania laserem.
• System chłodzenia:Rozprasza ciepło wytwarzane podczas pracy w celu zapewnienia stabilnej wydajności.

• Po mocy wyjściowej:Lasery światłowodowe o niskiej mocy (< 100 W), średniej mocy (100 W-1 kW) i wysokiej mocy (> 1 kW).
• W trybie działania:Lasery fal ciągłych (CW) i lasery światłowodowe.
• W przypadku dopingu:Erbium-doping, ytterbium-doping, thulium-doping itd.
• /Dzięki strukturze rezonatora:Lasery włóknowe o pierścieniowej i liniowej otworze.

W przemysłowej obróbce laserowej, YAG i CO₂Aby lepiej zrozumieć zalety lasera światłowodowego, porównujemy je w wielu wymiarach.

• Lasery YAG:Wykorzystanie kryształów YAG (granatu yttrium aluminiowego) jako nośników wzrostu, wymagających pompowania lampy lub półprzewodnikowego lasera.
• CO₂Lasery:Zatrudnienie CO₂Ich nieporęczne systemy wymagają regularnego uzupełniania gazu i czyszczenia komponentów optycznych.
• Lasery włókniste:Wszystkie elementy optyczne są zintegrowane z włóknem.wyeliminowanie przenoszenia wiązki w wolnej przestrzeni w celu zwiększenia jakości i stabilności.

Porównanie wykazuje wyraźne zalety lasera włóknistego pod względem wydajności, jakości wiązki, kosztów utrzymania i wielkości.ich niska wydajność i wysoka konserwacja są ograniczające. CO₂Lasery oferują korzyści energetyczne i materialne, ale cierpią z powodu dużych rozmiarów i niskiej jakości wiązki.

Pomimo wyższych początkowych inwestycji lasery światłowodowe wykazują znaczące korzyści kosztowe operacyjne.podczas gdy niskie wymagania konserwacyjne minimalizują czas przerwy i koszty pracy.

Biorąc pod uwagę całkowite koszty użytkowania lasery światłowodowe okazują się bardziej ekonomiczne w długoterminowych zastosowaniach przemysłowych o wysokiej intensywności.

• Wysoka efektywność energetyczna:30%-50% współczynnik konwersji znacząco zmniejsza zużycie energii.
• Wyższa jakość wiązki:Umożliwia precyzyjne skupienie dla wysokiej dokładności mikroprocesora.
• Niska konserwacja:Zintegrowane elementy optyczne minimalizują wymagania serwisowe.
• Kompaktowy projekt:Ułatwia integrację z sprzętem o ograniczonej przestrzeni.
• Wszechstronność materiału:Przetwarza metale, tworzywa sztuczne, ceramikę i wiele innych.

• Wysoki początkowy koszt:Może stanowić przeszkodę dla małych przedsiębiorstw.
• Ograniczenia materialne:Mniej skuteczne w przypadku szkła/przezroczystego tworzywa sztucznego w porównaniu z CO₂Lasery.
• Wymagania bezpieczeństwa:Modele o dużej mocy wymagają środków ochronnych i szkolenia operatorów.

• Szybkie cięcie metali precyzyjne
• Spawanie głębokim wnikaniem z minimalnym zniekształceniem cieplnym
• Trwałe oznakowanie materiałem o wysokim kontraste
• Czyszczenie powierzchni bez użycia środków ścierających
• Pozostałe, o masie przekraczającej 1 mm

• Trwałe usuwanie włosów
• Leczenie pigmentacji
• Odmłodzenie skóry

• Analiza spektroskopii materiału
• pomiar odległości/szybkości LIDAR
• Eksperymenty z optyki kwantowej

• Większa moc wyjściowa dla wymagających zastosowań
• Ultrakrótkie szerokości impulsów do przetwarzania w nanoskali
• Rozszerzona możliwość dostosowania widma
• Zaawansowane inteligentne systemy sterowania
• Dalsza miniaturyzacja dzięki zintegrowanej optyce

Lasery światłowodowe stanowią transformacyjną technologię oferującą niezrównaną wydajność, jakość i niezawodność.ich długoterminowa wartość okazuje się przekonująca dla zastosowań przemysłowych wymagających trwałej pracy o wysokiej wydajnościW miarę postępu technologicznego lasery światłowodowe będą coraz bardziej dominować w produkcji precyzyjnej, leczeniu medycznym i najnowocześniejszych zastosowaniach badawczych.