เลเซอร์ไฟเบอร์เทียบกับเลเซอร์โซลิดสเตต

ในยุคของการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีเลเซอร์เลเซอร์โซลิดสเตตและเลเซอร์ไฟเบอร์ในฐานะผลิตภัณฑ์เลเซอร์หลักสองตัวที่สำคัญได้แสดงให้เห็นถึงเสน่ห์และข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขาในหลายสาขาเช่นการผลิตอุตสาหกรรมการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการประยุกต์ทางทหาร

1. หลักการทางเทคนิคและความแตกต่างด้านประสิทธิภาพ

1.1 รับสื่อ

เลเซอร์ไฟเบอร์ใช้เส้นใยแก้วที่เจือด้วยโลกหายากเป็นสื่อที่ได้รับ ภายใต้การกระทำของแสงปั๊มความหนาแน่นของพลังงานสูงจะเกิดขึ้นในเส้นใยส่งผลให้เกิดการผกผันของประชากรระดับพลังงานเลเซอร์และการแกว่งเลเซอร์ผ่านห่วงข้อเสนอแนะเชิงบวกของโพรงเรโซแนนท์ เลเซอร์ไฟเบอร์มีขนาดกะทัดรัดและไม่จำเป็นต้องใช้ระบบทำความเย็นที่ซับซ้อนและความยืดหยุ่นของเส้นใยทำให้พวกเขาได้เปรียบมากขึ้นในการประมวลผลการประมวลผลอวกาศหลายมิติ แกนกลางของเลเซอร์ไฟเบอร์คือใยแก้วนำแสงแก้วที่ยืดหยุ่นผมบางหรือพลาสติกที่รู้จักกันดีสำหรับความสามารถในการชี้นำแสงในระยะทางไกลโดยมีการสูญเสียน้อยที่สุด เส้นใยทำหน้าที่เป็นตัวกลางที่ได้รับจากเลเซอร์และเป็นแกนหลักของการทำงานของเลเซอร์ อย่างไรก็ตามแตกต่างจากกระจกหรือเส้นใยพลาสติกที่ใช้ในการสื่อสารโทรคมนาคมใยแก้วนำแสงในเลเซอร์เส้นใยจะถูกเจือด้วยองค์ประกอบของโลกหายากเช่น Erbium หรือ Ytterbium ยาสลบนี้แนะนำสถานะพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานด้วยเลเซอร์ทำให้เส้นใยไม่เพียง แต่เป็นแนวทางในแสง แต่ยังขยาย โซลิดสเตตเลเซอร์ (SSL) อยู่กึ่งกลางอยู่ที่ตัวกลางอัตราขยายที่เป็นเอกลักษณ์วัสดุที่เป็นของแข็งและมักจะประกอบด้วยสี่ส่วน: รับสื่อ, ระบบระบายความร้อน, โพรงแสงเรโซแนนท์และแหล่งปั๊ม ตัวกลางที่ได้รับเช่น Ruby (Cr: Al₂o₃) หรือ Neodymium-doped yttrium garnet (nd: yag) คือวิญญาณของเลเซอร์โซลิดสเตต ไอออนที่เปิดใช้งาน (เช่นND³⁺) ที่เติมภายในนั้นจะทำให้เกิดการผกผันของประชากรภายใต้การกระทำของแสงปั๊มซึ่งจะสร้างแสงเลเซอร์ ระบบทำความเย็นมีหน้าที่ในการกำจัดความร้อนที่สะสมไว้ในตัวกลาง Gain เนื่องจากการสร้างเลเซอร์เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของเลเซอร์มีเสถียรภาพ เรโซเนเตอร์แบบออพติคอลจะสร้างการแกว่งอย่างต่อเนื่องผ่านการตอบรับเชิงบวกของโฟตอนส่งออกลำแสงเลเซอร์แบบโมโนโครมและทิศทางสูง

1.2 เลเซอร์ประสิทธิภาพและประสิทธิภาพเลเซอร์เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมของพวกเขาด้วยธรรมชาติของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงซึ่งสามารถดำเนินการด้วยการสูญเสียน้อยที่สุด คุณสมบัตินี้ทำให้เลเซอร์ไฟเบอร์ประหยัดพลังงานอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งมักจะได้รับประสิทธิภาพมากกว่า 30% โดยทั่วไปแล้วเลเซอร์โซลิดสเตตนั้นมีประสิทธิภาพน้อยกว่าอาจเป็นเพราะการสูญเสียที่สูงขึ้นของสื่ออัตราขยายขนาดใหญ่และความต้องการหลอดไฟที่มีความเข้มสูงสำหรับการสูบน้ำ

1.3 คุณภาพของลำแสง: ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์ในการใช้งานที่แม่นยำในการใช้งานโหมดเดี่ยวของเลเซอร์ไฟเบอร์สามารถให้คุณภาพลำแสงสูงอย่างไม่น่าเชื่อโดดเด่นด้วยการโฟกัสที่แน่นหนาและความแตกต่างน้อยที่สุด เลเซอร์โซลิดสเตตในขณะที่สามารถให้คานคุณภาพสูงมักจะยากที่จะจับคู่คุณภาพลำแสงของเลเซอร์ไฟเบอร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับพลังงานที่สูงขึ้น แม้จะมีประสิทธิภาพต่ำและคุณภาพลำแสงเลเซอร์โซลิดสเตตก็ไม่ได้รับประโยชน์ พวกเขามีความสามารถในการปรับขนาดพลังงานที่ทรงพลังและเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูง เลเซอร์โซลิดสเตตสามารถออกแบบมาเพื่อสร้างระดับพลังงานสูงอย่างไม่น่าเชื่อโดยการเพิ่มขนาดของตัวกลางเกนและพลังงานปั๊มซึ่งไม่ง่ายนักสำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์เนื่องจากข้อ จำกัด ของขนาดเส้นใยและการกระจายความร้อน

1.4 เลเซอร์เส้นใยเสถียรมีความเสถียรสูง โครงสร้างเส้นใยของพวกเขานั้นไม่รู้สึกถึงการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม (เช่นอุณหภูมิความชื้นการสั่นสะเทือน ฯลฯ ) และสามารถรักษาสภาพการทำงานที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ในเวลาเดียวกันเลเซอร์ไฟเบอร์จะถือว่าทนทานและปรับตัวได้มากขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมเนื่องจากใช้โครงสร้างของโซลิดสเตตและไม่มีส่วนประกอบออปติคัลพื้นที่ว่าง เลเซอร์โซลิดสเตตมีเสถียรภาพที่ค่อนข้างแย่และการเปลี่ยนแปลงปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานมากขึ้น

1.5 เลเซอร์ไฟเบอร์การกระจายความร้อนมีประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ยอดเยี่ยม ตัวกลางที่ได้รับคือใยแก้วนำแสงซึ่งมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ต่ออัตราส่วนปริมาตรและความร้อนสามารถกระจายไปอย่างรวดเร็วดังนั้นจึงสามารถทำงานได้อย่างเสถียรเป็นเวลานานและสามารถทนต่อพลังงานที่สูงได้ เลเซอร์โซลิดสเตตนั้นค่อนข้างยากที่จะกระจายความร้อนและมีแนวโน้มที่จะเกิดความร้อนเมื่อทำงานด้วยพลังงานสูงส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเลเซอร์

1.6 ขนาดและค่าบำรุงรักษาเลเซอร์ไฟเบอร์มีขนาดกะทัดรัดมากและแทบจะไม่ต้องบำรุงรักษา เส้นใยขนาดเล็กและไม่มีกระจกภายนอกลดปัญหาการจัดตำแหน่งที่เกี่ยวข้องกับเลเซอร์โซลิดสเตต นอกจากนี้ความสามารถในการกระจายความร้อนที่ยอดเยี่ยมของเส้นใยมักไม่ต้องการการระบายความร้อนที่ใช้งานอยู่ลดความต้องการการบำรุงรักษาเพิ่มเติม ในเวลาเดียวกันเลเซอร์ไฟเบอร์มักจะปลอดภัยกว่าที่จะทำงานเนื่องจากเลเซอร์ถูกกักตัวไว้ภายในเส้นใยลดความเสี่ยงของการสัมผัสโดยไม่ตั้งใจ การจัดตำแหน่งของกระจกในเลเซอร์โซลิดสเตตมีความสำคัญต่อการทำงานและต้องมีการตรวจสอบและปรับการปรับเป็นประจำซึ่งจะเพิ่มภาระงานในการบำรุงรักษา นอกจากนี้เลเซอร์โซลิดสเตตมักจะต้องใช้การระบายความร้อนที่ใช้งานเพื่อจัดการความร้อนที่เกิดขึ้นในตัวกลาง Gain ซึ่งไม่เพียง แต่เพิ่มความซับซ้อนของระบบ แต่ยังเพิ่มความต้องการการบำรุงรักษา เลเซอร์โซลิดสเตตมีแนวโน้มที่จะใหญ่กว่าเลเซอร์ไฟเบอร์ ความต้องการกระจกเพิ่มขนาดใหญ่และกระจกภายนอกเพิ่มขนาดและน้ำหนักโดย จำกัด การบังคับใช้ในแอปพลิเคชันที่มีพื้นที่ จำกัด

2. ฟิลด์แอปพลิเคชัน

เลเซอร์ไฟเบอร์ส่องแสงในด้านการตัดและการเชื่อมอุตสาหกรรมด้วยพลังงานสูงคุณภาพลำแสงสูงประสิทธิภาพการกระจายความร้อนและความมั่นคง เลเซอร์ไฟเบอร์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดแผ่นหนาและการเชื่อมวัสดุโลหะ ประสิทธิภาพการแปลงไฟฟ้าสูงและการออกแบบที่ปราศจากการปรับและการบำรุงรักษาช่วยลดค่าใช้จ่ายในการใช้งานและความยากลำบากในการบำรุงรักษาอย่างมาก ในเวลาเดียวกันความอดทนสูงของเลเซอร์ไฟเบอร์ต่อสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงเช่นฝุ่นการสั่นสะเทือนความชื้น ฯลฯ ทำให้พวกเขาทำงานได้ดีในสถานที่อุตสาหกรรมต่างๆ เลเซอร์อย่างต่อเนื่องมีระดับการเจาะในระดับสูงในการประมวลผลแมโครและค่อยๆเปลี่ยนวิธีการประมวลผลแบบดั้งเดิมในสาขานี้ เลเซอร์โซลิดสเตตนั้นมีความโดดเด่นในด้านการประมวลผลความแม่นยำพิเศษและการประมวลผลพิเศษด้วยพลังงานสูงสุดพลังงานชีพจรขนาดใหญ่และเอาต์พุตเลเซอร์ความยาวคลื่นสั้น (เช่นแสงสีเขียวและแสงอัลตราไวโอเลต) ในกระบวนการต่าง ๆ เช่นการทำเครื่องหมายวัสดุโลหะ/ไม่ใช่โลหะการตัดการขุดเจาะและการเชื่อมเลเซอร์โซลิดสเตตสามารถบรรลุความแม่นยำในการประมวลผลที่สูงขึ้นและการบังคับใช้วัสดุที่กว้างขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูงและการพิมพ์ 3 มิติของวัสดุที่ไม่ใช่โลหะเลเซอร์โซลิดสเตตได้กลายเป็นอุปกรณ์ที่ต้องการเนื่องจากเลเซอร์ความยาวคลื่นสั้นที่มีผลกระทบความร้อนขนาดเล็กและความแม่นยำในการประมวลผลสูง เลเซอร์โซลิดสเตตส่วนใหญ่จะใช้ในสนามของวัสดุไมโครที่มีความแม่นยำของวัสดุที่ไม่ใช่โลหะและวัสดุโลหะบาง, เปราะและวัสดุโลหะอื่น ๆ เนื่องจากความยาวคลื่นสั้น (อัลตราไวโอเลต, อัลตราไวโอเลตลึก), ความกว้างพัลส์สั้น (picosecond, femtosecond) และพลังงานสูงสุด นอกจากนี้เลเซอร์โซลิดสเตตยังมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัยในด้านสิ่งแวดล้อมการแพทย์การทหารและอื่น ๆ

3. ส่วนแบ่งการตลาดประเทศของฉันอยู่ในกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงและการอัพเกรดอุตสาหกรรมการผลิตตั้งแต่การผลิตระดับต่ำสุดไปจนถึงการผลิตระดับไฮเอนด์ บัญชีการผลิตระดับต่ำสุดในสัดส่วนที่สูง ตลาดการประมวลผลมหภาคครอบคลุมทั้งการผลิตต่ำสุดและการผลิตระดับสูง ความต้องการของตลาดมีขนาดใหญ่ ดังนั้นความสามารถในตลาดของเลเซอร์ไฟเบอร์จึงค่อนข้างใหญ่ เลเซอร์ไฟเบอร์พลังงานต่ำในประเทศมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นสูงและมีผู้ผลิตในประเทศขนาดใหญ่จำนวนมาก จากรายงานของ "รายงานการพัฒนาอุตสาหกรรมเลเซอร์ของจีน" เลเซอร์ไฟเบอร์ที่ใช้พลังงานต่ำได้รับการแทนที่ด้วยผลิตภัณฑ์ในประเทศอย่างสมบูรณ์ ในแง่ของเลเซอร์ไฟเบอร์ต่อเนื่องขนาดกลางคุณภาพในประเทศไม่มีข้อเสียที่ชัดเจนข้อได้เปรียบด้านราคานั้นชัดเจนและส่วนแบ่งการตลาดเทียบได้ ในแง่ของเลเซอร์เส้นใยต่อเนื่องที่มีกำลังสูงแบรนด์ในประเทศได้รับยอดขายบางส่วน สำหรับเลเซอร์โซลิดสเตตเนื่องจากการพัฒนาปลายในประเทศจีนในปัจจุบันยังไม่มี บริษัท จดทะเบียนที่มีผลิตภัณฑ์นี้เป็นธุรกิจหลักของพวกเขาและพวกเขามักจะซื้อแบรนด์ต่างประเทศ เลเซอร์ไฟเบอร์ส่วนใหญ่จะใช้ในการประมวลผลมาโครเนื่องจากกำลังขับสูง (การประมวลผลมาโครเลเซอร์โดยทั่วไปหมายถึงการประมวลผลของขนาดและรูปร่างของวัตถุประมวลผลที่มีอิทธิพลของลำแสงเลเซอร์ในระดับมิลลิเมตร); เลเซอร์ที่เป็นของแข็งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการประมวลผลขนาดเล็กเนื่องจากข้อดีของพวกเขาเช่นความยาวคลื่นสั้นความกว้างพัลส์แคบและพลังงานสูงสุดสูง (การประมวลผลไมโครโดยทั่วไปหมายถึงการประมวลผลขนาดและรูปร่างที่มีความแม่นยำถึงไมโครมิเตอร์หรือแม้แต่นาโนเมตร) ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างผู้ใช้ โดยทั่วไปแล้วเลเซอร์ที่เป็นของแข็งและเลเซอร์ไฟเบอร์มีจุดเน้นที่แตกต่างกันในฟิลด์แอปพลิเคชันของพวกเขาและแต่ละสนามมีฟิลด์แอปพลิเคชันของตัวเอง ไม่มีการแข่งขันโดยตรงระหว่างทั้งสองในสาขาส่วนใหญ่ ในด้านการประมวลผลวัสดุโลหะที่ทับซ้อนกับสนามของการประมวลผลขนาดเล็กเมื่อโลหะมีความหนาบางอย่างฟิลด์นี้มักใช้วิธีการดั้งเดิมหรือเลเซอร์ไฟเบอร์เนื่องจากเหตุผลด้านต้นทุน เลเซอร์ที่เป็นของแข็งใช้เฉพาะในฉากที่ความหนาของโลหะบางหรือข้อกำหนดการประมวลผลสูงและค่าใช้จ่ายไม่อ่อนไหว นอกจากนี้การแข่งขันที่ทับซ้อนกันระหว่างทั้งสองอยู่ในระดับต่ำ เลเซอร์ที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการประมวลผลของวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ (แก้ว, เซรามิก, พลาสติก, โพลิเมอร์, บรรจุภัณฑ์, วัสดุที่เปราะอื่น ฯลฯ ) และในด้านวัสดุโลหะพวกเขาจะใช้ในฉากที่มีความต้องการที่แม่นยำสูง