Талшықты лазерлер және қатты күйдегі лазерлер

Қазіргі заманғы лазерлік технологияның, қатты күйдегі лазерлердің және талшықты лазерлердің дәуірінде, екі негізгі лазерлі лазерлік өнімдер, әрқайсысы өнеркәсіптік өндіріс, ғылыми зерттеулер және әскери өтінімдер сияқты көптеген салаларда олардың ерекше сүйкімділігі мен артықшылықтарын көрсетті.

1. Техникалық принциптер және тиімділік айырмашылықтары

1.1

Талшықты лазерлер сирек кездесетін әйнек талшықтарды сатып алу үшін пайдаланады. Сорғы жарығының әсерінен, талшықтан жоғары қуат тығыздығы қалыптасады, нәтижесінде талшықтан тұрады, нәтижесінде резонанстық қуыстың оң кері байланыс циклі арқылы лазерлік энергия деңгейі мен лазерлік тербелістердің инверсиясы пайда болады. Талшықты лазерлер ықшам және салқындату жүйесін қажет етпейді және талшықтың икемділігі оларды көп өлшемді кеңістікті өңдеуге тиімді етеді. Талшықты лазердің өзегі - бұл оптикалық талшық, икемді, шашты шыны немесе пластикалық жіп, оның ұзақ қашықтықтағы жарыққа жету қабілетімен белгілі. Талшастық лазердің белсенді ортасы ретінде әрекет етеді және лазердің жұмысының өзегі болып табылады. Алайда, телекоммуникацияда қолданылатын зауыттық немесе пластик талшықтардан айырмашылығы, талшықты лазердегі оптикалық талшық эрбиум немесе Ytterbium сияқты сирек кездесетін элементтермен қапталған. Бұл допинг лазерлік жұмыс істеу үшін қажет энергия күйін енгізеді, талшықты тек жарыққа ғана емес, сонымен қатар оны күшейтеді. Қатты күйдегі лазер (SSL) өзінің ерекше орташа ортасында, қатты материалға және әдетте төрт бөліктен тұрады: орташа, салқындату жүйесі, оптикалық резонанстық қуыс және сорғы көзі. Руби (CR: Al₂o₃) немесе Neoadymium-Doped Yttrium yumed yttrium inumed yttrium yttrium yttrium (yag) сияқты алу ортасы - бұл қатты күйдегі лазердің жаны. Іске шығарылған иондар (мысалы, NDWAL сияқты), оның ішінде допед, ол сорғы жарығының әсерінен популяцияға қол жеткізеді, осылайша лазерлі жарық пайда болады. Салқындату жүйесі лазердің тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін лазерлік буынның арқасында жиналған жылуды алып тастауға жауап береді. Оптикалық резонатор фотондарды оң кері байланыс арқылы үнемі тербелістерді жасайды, жоғары монохроматикалық және жоғары бағытты лазер сәулесін шығарады.

1.2 Өнімділік пен тиімділік Талаптық лазерлер, олардың керемет электр тиімділігімен, аз мөлшерде жеңілдететін талшықты-оптикалық кабельдердің табиғатымен танымал. Бұл мүмкіндік талшықты керемет түрде тиімді етеді, көбінесе 30% -дан астам тиімділікке қол жеткізеді. Қатты күйдегі лазерлер, әдетте, олардың үлкенірек бұқаралық ақпарат құралдарының неғұрлым көп болғанына және сорғыға арналған жоғары қарқынды шамдар қажет болғандықтан, тиімді емес.

1.3 Арқалық сапасы: Дәлдік қосымшалардағы лазерлердің тиімділігіне тікелей әсер етеді, талшықты лазерлердің бір режимі бір режимде жұмыс істеуі мүмкін, тығыз фокустаумен және минималды алшақтықпен сипатталады. Қатты күйдегі лазерлер, сапалы арқалықтарды қамтамасыз етуге қабілетті, әсіресе талшықты лазерлердің сәулелік лазерлерінің, әсіресе жоғары қуат деңгейлерінде сәйкестендіру қиын. Олардың тиімділігі мен сәулелік сапасына қарамастан, қатты күйдегі лазерлер олардың артықшылықтарынсыз емес. Олардың қуатты күш-қуатты масштабтау мүмкіндігі бар және жоғары қуатты қосымшалар үшін жақсы үйлеседі. Қатты күйдегі лазерлерді алу орталықтың мөлшерін және сорғының қуатының мөлшерін ұлғайту арқылы өте жоғары қуат деңгейлерін өндіруге арналған, бұл талшықты өлшемдер мен жылу таратудың шектеулеріне байланысты талшықты лазерлер үшін өте қарапайым емес.

1.4 Тұрақтылық талшықты лазерлерінің тұрақтылығы жоғары. Олардың талшықты құрылымы қоршаған ортаға өзгерістерге бейім (температура, ылғалдылық, діріл және т.б.) және қатал ортада тұрақты еңбек жағдайларын сақтай алады. Сонымен бірге, талшықты лазерлер тұрақты және қоршаған ортаға өзгерістерге бейімделеді, өйткені олар қатты күй құрылымын қолданады және бос кеңістікте оптикалық компоненттері жоқ. Қатты күйдегі лазерлердің салыстырмалы түрде нашар тұрақтылығы бар және қоршаған орта факторларының өзгеруі олардың жұмысына көбірек әсер етуі мүмкін.

1.5 Жылуды тарату талшықтары лазерлерде жылудың жақсы ыдырауы бар. Оның пайда болу ортасы - бұл көлемді және жылудың көп бөлігіне ие оптикалық талшық, сондықтан жылуды тез арада таратуға болады, сондықтан ол ұзақ уақыт жұмыс істей алады және жоғары қуат шығуға төтеп бере алады. Қатты күйдегі лазерлер жылуды таратудан өте қиын, сондықтан лазердің өнімділігі мен өміріне әсер еткен кезде, жоғары қуатта жұмыс істеген кезде жылу эффектілеріне бейім.

1.6 Өлшем және техникалық қызмет көрсету шығындары Талшықты лазерлер өте жинақы және техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді. Талшықтың аз мөлшері және сыртқы айналардың болмауы қатты күйдегі лазерлерге байланысты туралау мәселелерін айтарлықтай азайтады. Сонымен қатар, талшықтың жақсы жылуды тарату қабілеті әдетте белсенді салқындатуды, техникалық қызмет көрсету талаптарын одан әрі азайтуға қажет емес. Сонымен бірге, талшықты лазерлер, әдетте, жұмыс істемейді, өйткені лазер талшықтарда шектелген, кездейсоқ әсер ету қаупін азайтады. Қатты күйдегі лазерлердегі айналар туралануы олардың жұмыс істеуі үшін өте маңызды және тұрақты тексеру және түзетуді қажет етеді, бұл техникалық қызмет көрсету жүктемесін арттырады. Сонымен қатар, қатты күйдегі лазерлер әдетте пайда болу ортасында пайда болған жылуды басқару үшін белсенді салқындатуды қажет етеді, бұл жүйенің күрделілігін арттырып қана қоймайды, сонымен қатар техникалық қызмет көрсету талаптарын арттырады. Қатты күйдегі лазерлер талшықты лазерлерге қарағанда үлкенірек болады. Ірі пайда алу айналар мен сыртқы айналар қажеттілігі олардың мөлшері мен салмағын арттырады, олардың мөлшері шектеулі кеңістіктегі қосымшаларда қолдануға мүмкіндік береді.

2. Бағдарлама өрістері

Талшықты лазерлер өндірістік кесу және жоғары қуатымен дәнекерлеу, жоғары сәулелік сапасы, жақсы жылуды тарату және тұрақтылықпен жылтыратады. Талшықты лазерлер әсіресе қалың плитадан кесуге және металл материалдарды дәнекерлеуге жарамды. Олардың жоғары электро-оптикалық түрлендіру тиімділігі және реттелетін ақысыз және техникалық қызмет көрсетусіз және техникалық қызмет көрсету құны пайдалану құнын және техникалық қызмет көрсетудің қиындығын айтарлықтай азайтады. Сонымен бірге, талшықтардың лазерлеріне шаң, діріл, ылғалдылық және т.б. сияқты қатал жұмыс орталарына төзімділік, сонымен қатар оларды әртүрлі өндірістік учаскелерде жақсы орындауға мәжбүр етеді. Үздіксіз лазерлер макростар өңдеу саласында жоғары деңгейге енеді және осы саладағы дәстүрлі өңдеу әдістерін ауыстырды. Қатты күйдегі лазерлер ультра дәлдік және ультра-микро өңдеу саласында ерекше, олар жоғары шыңы, үлкен импульсті энергиямен және қысқа толқын ұзындығы лазерлі шығарылады (мысалы, жасыл жарық және ультракүлгін сәулелер). Металл / металл емес материалдарды таңбалау, кесу, бұрғылау және дәнекерлеу, қатты күйдегі лазерлер сияқты процестерде, жоғары өңдеудің дәлдігі мен мұқият қолдануға болады. Әсіресе, дәл дәнекерлеу және жарықпен емдеуде, металл емес материалдарды 3D басып шығаруда, қатты күйдегі лазерлер, қатты күйдегі лазерлер өздерінің шағын жылу эффектілері және жоғары технологиялық дәлдіктері бар қысқа толқын ұзындығы бар лазерлер болды. Қатты күйдегі лазерлер негізінен металл емес материалдар мен жұқа, сынғыш материалдар мен жұқа, сынғыш материалдар мен жұқа, сынғыш және басқа металл материалдарды, олардың қысқа толқын ұзындығынан (ультракүлгін, терең ультракүлгін), қысқа импульсті ені (пикозекунд, фемотекон) және жоғары шыңы жоғары. Сонымен қатар, ортада қатты мемлекеттік лазерлер қоршаған орта, медицина, әскери және т.б. салалардағы заманауи ғылыми зерттеулерде кеңінен қолданылады.

3 Жоғары пропорциядағы төмен өндірістік шоттар. Макро-өңдеу нарығы төмен өндірістік және бірнеше өндірісті қамтиды. Нарықтық сұраныс үлкен. Сондықтан талшықты лазерлердің нарықтық сыйымдылығы салыстырмалы түрде үлкен. Ішкі қуатты талшықты лазерлер жоғары ластануға, ал көптеген ауқымды отандық өндірушілер бар. «Қытай лазерлік индустриясын дамыту есебі» мәліметтері бойынша, аз қуатты талшықты лазерлер отандық өнімдермен толықтай алмастырылды; Орташа қуат үздіксіз талшықты лазерлер, ішкі сапа тұрғысынан, ішкі сапа айтарлықтай кемшіліктер жоқ, баға артықшылығы айқын, ал нарықтағы үлесті салыстыруға болады; Жоғары қуатты үздіксіз талшықты лазерлер, отандық брендтер ішінара сатылымдарға қол жеткізілді. Қысқағыдай, Қытайда айтарлықтай мемлекеттік лазерлерге арналған, қазіргі уақытта бұл өнім бар компаниялар жоқ, олар өздерінің негізгі бизнесі ретінде листингілік компаниялар жоқ, олар, әдетте, шетелдік брендтерді сатып алады. Талшықты лазерлер негізінен жоғары шығыс қуатына байланысты макростар өңдеу саласында қолданылады (Laser Macro өңдеу), әдетте, лазер сәулесінің мөлшері мен пішінін өңдеуге жататын, лазер сәулесінің диірмен деңгейіне дейін, миллиметрлік деңгейге әсер етеді); Қатты лазерлер микро өңдеу саласында кеңінен қолданылады, мысалы, қысқа толқын ұзындығы, тар импульстік ені және жоғары қуат (микро өңдеу), әдетте, микроэлементтердің мөлшері мен пішінін өңдеуге, сондай-ақ нанометрлерге, сондай-ақ қатты лазерлер мен талшықтардың лазерлерінің арасында белгілі бір айырмашылықтарға әкеледі. Жалпы, қатты лазерлер мен талшық лазерлерінің қолданбалы өрістерінде әртүрлі фокустарға ие және олардың әрқайсысында өзіндік қолдану өрісі бар. Көптеген кен орындарында екі арасында тікелей бәсекелестік жоқ. Микро өңдейтін металл өңдеу саласында, металл белгілі бір қалыңдыққа жеткенде, бұл өріс шығын себептеріне байланысты дәстүрлі әдістерді немесе талшықты лазерлерді қолданады. Қатты лазерлер тек металдың қалыңдығы жұқа немесе өңдеу талаптары жоғары және шығындар сезімтал көріністерде ғана қолданылады. Сонымен қатар, бәсекелестік екеуінің арасына сәйкес келеді. Қатты лазерлер негізінен металл емес материалдарды (әйнектер, пластиктер, поляктар, полимерлер, полимерлер, қаптама, қаптама, қаптамалар, басқа да материалдар және т.б.) және металл материалдар саласында, олар жоғары дәлдікпен және шығындармен пайдаланылады.