Šķiedru lāzeri: 7 priekšrocības un atšķirības

Pirms iegādes aŠķiedru lāzers, ir jāsaprot, ar ko tas atšķiras no citiem lāzeriem. Mēs zinām, ka darba lāzeram ir nepieciešami trīs komponenti: sūkņa avots enerģijas padevei, pastiprināšanas vide un optiskais rezonators. Šķiedru lāzeriem, lai gan sūkņa avota izvēle nav nekas cits kā lāzerdiodes un citi šķiedru lāzeri, pastiprinājuma vides un optiskā rezonatora dizains būtiski atšķiras.
 

Šai unikālajai struktūrai ir septiņas galvenās priekšrocības:

1. Augstas efektivitātes pastiprināšanas vidēja
Atšķirībā no citiem lāzeriem, šķiedru lāzeri panāk gaismas pastiprināšanu optiskajās šķiedrās, kas leģētas ar retzemju metālu joniem, piemēram, iterbija (Yb3+), neodīma (Nd3+), tūlija (Tm3+), prazeodīms (Pr3+) vai erbijs (Er3+). Šie lāzera aktīvie joni var absorbēt lielāko daļu sūkņa gaismas un pēc tam izstarot noteiktas frekvences fotonus, izmantojot stimulētu emisiju. Optiskās šķiedras elastīgā struktūra ļauj sasniegt lielākus pastiprināšanas attālumus salīdzinājumā ar citiem lāzeru veidiem. Tas nodrošina augstu optisko pastiprinājumu.

2. Inteliģenta atgriezeniskā saite caur Bragg šķiedras režģi
Tā vietā, lai izmantotu tradicionālos dielektriskos spoguļus, optisko atgriezenisko saiti šķiedru lāzeros parasti nodrošina šķiedru Bragg režģi, kas ir stikla šķiedras ar dažādiem refrakcijas indeksiem, kas periodiski saplūst. Šīs periodiskās struktūras var atspoguļot noteikta viļņa garuma lāzera starus un tādējādi kļūt par šķiedru lāzera optisko dobumu. Tāpēc šķiedru lāzeriem optiskais dobums faktiski atrodas pastiprinājuma vidē.

3. Robusts optiskais dobums
Pastāv izplatīts pārpratums, no kura jāizvairās, runājot par šķiedru lāzeriem, un tas ir, ka šķiedru lāzeri nav tas pats, kas lāzeri ar optisko šķiedru. Piemēram, ar šķiedru savienotajos diožu lāzeros optisko šķiedru izmanto tikai staru pārraides nolūkos, un stimulētās emisijas fizikālie principi nav iesaistīti. Tātad, lai gan optiskās šķiedras ir savienotas ar lāzeru sistēmām, tām joprojām nav visu šķiedru lāzeru lielisko īpašību. Unikālajā integrētajā optiskajā dobumā kā pastiprināšanas līdzeklis tiek izmantota satīta optiskā šķiedra, radot spēcīgu un stabilu optisko dobumu.

4. Kompakta struktūra
Viena no galvenajām šķiedru lāzeru priekšrocībām ir to kompaktais izkārtojums. Salīdzinot ar līdzīgiem izstrādājumiem, šķiedru lāzeriem ir daudz mazāks nospiedums līdzvērtīgai izejas jaudai. Tas ir tāpēc, ka optiskā šķiedra ir saliekama un to var satīt kompaktā telpā. Turklāt optiskās šķiedras elastība ļauj arī turpmāk pielāgot optisko ceļu, nodrošinot lielāku dizaina brīvību dažādām specifiskām situācijām.

5. Augsta izejas jauda
Tā kā pastiprinājuma vide šķiedru lāzeros ir ļoti plāna un elastīga, šķiedra var būt vairākus kilometrus gara, ļaujot sasniegt ļoti lielu sūkņa gaismas pieaugumu. Turklāt šķiedru lāzeru radīto siltumu var efektīvi izkliedēt šķiedras lielās virsmas laukuma un tilpuma attiecības dēļ. Rezultātā šķiedru lāzeri var darboties nepārtraukti kilovatu līmenī, neizmantojot sarežģītas dzesēšanas sistēmas.

6. Lieliska staru kvalitāte
Parasti lāzera stara kvalitāte attiecas uz to, cik cieši ir fokusēts stars, ko nosaka ar M2 koeficientu, kas ideālā gadījumā ir vienāds ar 1 augstākajai stara kvalitātei. Starp šķiedru lāzeriem vienmoda šķiedrai parasti ir vislabākā stara veiktspēja, un tāpēc to plaši izmanto. Piemēram, lāzergriešanas un metināšanas gadījumā augstā staru kūļa kvalitāte pieļauj lielus attālumus starp apstrādājamo priekšmetu un fokusēto objektu. Šī konfigurācija aizsargā optiku no gružiem un dūmiem. Būtiski, ka staru kūļa diametra samazināšana ne tikai ļauj izgatavot smalkākas konstrukcijas, bet arī ļauj izmantot mazākus, lētākus optiskos komponentus.

7. Augsta uzticamība
Šķiedru lāzeri ir ļoti uzticami un tiem ir nepieciešama neliela apkope, un, tā kā optiskais ceļš ir ietverts aizsargapšuvumā, lāzera stars ir mazāk pakļauts ārējiem traucējumiem. Tāpēc šķiedru lāzeriem parasti ir lieliska stabilitāte augstas temperatūras un vibrācijas darbības apstākļos.

Kāda ir atšķirība starp šķiedru lāzeriem un citiem lāzeriem?
Lai gan šķiedru lāzeriem ir daudz priekšrocību, ir svarīgi saprast, kā tie ir pretrunā ar konkurentiem. Kā redzēsim tālāk, šķiedru lāzera pārākums ir atkarīgs no pielietojuma iestatījuma, un dažos gadījumos šķiedras lāzera konkurents var būt labāk piemērots šķiedru lāzeram.

Šķiedru lāzeri pret bloku lāzeriem
Lielapjoma lāzers ir cietvielu lāzers, kas kā pastiprināšanas līdzekli izmanto leģētu lielapjoma kristālu vai stiklu. Nd:YAG lāzeri un titāna-safīra lāzeri ir divi labi piemēri. Vispārīgi runājot, šķiedru lāzeriem ir labākas specifikācijas nekā lielapjoma lāzeriem, kā parādīts zemāk esošajā attēlā:

Tomēr tas nenozīmē, ka tilpuma lāzeri nav vērtīgi materiālu apstrādei. Piemēram, viļņa garuma apgabalā 700-1000 nm neviens šķiedru lāzers nevar aizstāt noskaņojamu Ti:safīra lāzeru. Turklāt tilpuma lāzeri var sasniegt lielāku maksimālo jaudu un tāpēc ir piemērotāki materiālu apstrādei. Turklāt šķiedru lāzeru sistēmām var būt nepieciešami īpaši komponenti un sarežģīta izmantošana, un to augstākās izmaksas var kaitēt ekonomikai.

Šķiedru lāzeri pret CO2 lāzeriem
Lai gan abi lāzeri ir lieliski piemēroti materiālu griešanai, to funkcionālais fokuss patiesībā atšķiras. No vienas puses, CO2 lāzeri ir lieliski instrumenti nemetālisku materiālu, piemēram, plastmasas, griešanai. To salīdzinoši augstā efektivitāte un labā stara kvalitāte padara tos par nozarē visplašāk izmantoto lāzera tipu.

CO2 lāzera griešanas mašīna

No otras puses, šķiedru lāzeri pēdējos gados ir guvuši ievērojamus panākumus metāla plākšņu (galvenokārt nerūsējošā tērauda) griešanā, galvenokārt pateicoties to ātrajam griešanas ātrumam. Ar līdzvērtīgu jaudu to griešanas ātrums parasti ir {{0}} reizes lielāks nekā oglekļa dioksīda lāzeriem. reizes. Vispārīgi runājot, šķiedru lāzerus ir vērts apsvērt liela apjoma ražošanai, griežot metālus, kuru biezums ir 0,25 collas vai mazāks, taču, ja metāli ir biezāki par 0,375 collām, CO2 lāzeri joprojām piedāvā ātruma priekšrocības un izcilu griešanas kvalitāti. Tāpēc šķiedru lāzeri, visticamāk, pilnībā neaizstās CO2 lāzerus, kad runa ir par materiālu griešanu.

Šķiedru lāzeri un tiešās diodes lāzeri
Diožu lāzeri jau sen ir kritizēti par zemu izejas jaudu un sliktu staru kvalitāti. Tomēr jaunākie sasniegumi tiešo diožu lāzertehnoloģijā parāda tās potenciālu kā galveno spēlētāju materiālu apstrādē. Tiešo diožu lāzeri var griezt par 10%-20% ātrāk nekā šķiedru lāzeri. Turklāt tiešās diodes lāzeri var griezt biezākus metālus un panākt mazāku virsmas raupjumu. Pats labākais, ka tie ir piemēroti arī ļoti atstarojošu materiālu, piemēram, vara, apstrādei. Turpretim šķiedru lāzeriem šajā ziņā ir ierobežota efektivitāte. Tomēr šķiedru lāzeriem joprojām ir milzīgas priekšrocības stara kvalitātes un tehnoloģiju brieduma ziņā. Tas padara tos par lielisku izvēli makroskopiskai materiālu apstrādei.

Šķiedru lāzeri ir nepārprotami mainījuši lāzeru nozari. Šķiedru lāzeri piedāvā vairākas galvenās priekšrocības salīdzinājumā ar citiem lāzeru veidiem, paverot ceļu produktivitātes palielināšanai. Efektīva pastiprinājuma datu nesēja un integrētā lāzera dobuma izvēle nodrošina jaudīgu un stabilu izvades veiktspēju. Tā kompaktais nospiedums ir galvenais pārdošanas punkts OEM/integrētajām lietojumprogrammām. Tomēr to pārākums lielā mērā ir atkarīgs no lietojumprogrammas iestatīšanas, ņemot vērā to izejas viļņa garumu un ierobežoto regulējamību.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.