Fiber laserji: 7 prednosti in razlik

Pred nakupom aFiber laser, je treba razumeti, v čem se razlikuje od drugih laserjev. Vemo, da delujoč laser potrebuje tri komponente: vir črpalke za oskrbo z energijo, ojačevalni medij in optični resonator. Pri laserjih z vlakni, čeprav izbira vira črpalke ni nič drugega kot laserske diode in drugi laserji z vlakni, sta zasnova ojačevalnega medija in optičnega resonatorja bistveno drugačna.
 

Ta edinstvena struktura prinaša sedem glavnih prednosti:

1. Sredstvo ojačenja z visokim izkoristkom
V nasprotju z drugimi laserji laserji z vlakni dosegajo ojačanje svetlobe v optičnih vlaknih, dopiranih z ioni redkih zemeljskih kovin, kot so iterbij (Yb3+), neodim (Nd3+), tulij (Tm3+), prazeodim (Pr3+) ali erbij (Er3+). Ti lasersko aktivni ioni lahko absorbirajo večino svetlobe črpalke in nato s stimulirano emisijo oddajajo fotone določenih frekvenc. Prilagodljiva struktura optičnih vlaken omogoča daljše ojačevalne razdalje v primerjavi z drugimi vrstami laserjev. To zagotavlja visok optični dobiček.

2. Inteligentna povratna zanka skozi vlakneno Braggovo mrežo
Namesto uporabe tradicionalnih dielektričnih zrcal optično povratno informacijo v vlaknenskih laserjih običajno zagotavljajo vlaknene Braggove rešetke, ki so serija steklenih vlaken z različnimi lomnimi količniki, spojenih na periodični način. Te periodične strukture lahko odbijajo laserske žarke določenih valovnih dolžin in tako postanejo optična votlina laserja z vlakni. Zato je pri laserjih z vlakni optična votlina dejansko znotraj ojačevalnega medija.

3. Robustna optična votlina
Obstaja pogost nesporazum, ki se mu je treba izogibati, ko govorimo o laserjih z vlakni, in to je, da laserji z vlakni niso enaki kot laserji z optičnimi vlakni. Na primer, v optično sklopljenih diodnih laserjih se optično vlakno uporablja samo za prenos žarka in fizikalni principi stimulirane emisije niso vključeni. Torej, čeprav se optična vlakna povezujejo z laserskimi sistemi, še vedno nimajo vseh odličnih lastnosti laserjev z vlakni. Edinstvena integrirana optična votlina uporablja zvito optično vlakno kot ojačitveni medij, kar ustvarja močno in stabilno optično votlino.

4. Kompaktna struktura
Ena od glavnih prednosti fiber laserjev je njihova kompaktna postavitev. V primerjavi s podobnimi izdelki imajo laserji z vlakni veliko manjši odtis za enakovredne izhodne moči. To je zato, ker je optično vlakno upogljivo in ga je mogoče zviti v kompakten prostor. Poleg tega prilagodljivost optičnih vlaken omogoča tudi dodatno prilagajanje optične poti, kar zagotavlja večjo svobodo oblikovanja za različne specifične situacije.

5. Visoka izhodna moč
Ker je ojačevalni medij v optičnih laserjih zelo tanek in prožen, je lahko vlakno dolgo nekaj kilometrov, kar omogoča doseganje zelo visokih ojačenj svetlobe črpalke. Poleg tega se lahko toplota, ki jo ustvarijo laserji z vlakni, učinkovito odvaja zaradi velikega razmerja med površino in prostornino vlaken. Kot rezultat, lahko vlakneni laserji neprekinjeno delujejo na kilovatnih ravneh brez potrebe po zapletenih hladilnih sistemih.

6. Odlična kakovost žarka
Običajno se kakovost laserskega žarka nanaša na to, kako močno je žarek fokusiran, kvantificirano s koeficientom M2, ki je idealno enak 1 za najvišjo kakovost žarka. Med optičnimi laserji ima enomodno vlakno običajno najboljšo zmogljivost žarka in se zato pogosto uporablja. Na primer, pri laserskem rezanju in varjenju visoka kakovost žarka omogoča velike razdalje med obdelovancem in fokusiranim predmetom. Ta konfiguracija ščiti optiko pred umazanijo in dimom. Bistveno je, da krčenje premera žarka ne omogoča le izdelave finejših struktur, temveč omogoča tudi uporabo manjših, cenejših optičnih komponent.

7. Visoka zanesljivost
Optični laserji so zelo zanesljivi in ​​zahtevajo malo vzdrževanja, in ker je optična pot zaprta z zaščitno oblogo, je laserski žarek manj dovzeten za zunanje motnje. Zato imajo vlakneni laserji na splošno odlično stabilnost pri visokih temperaturah in vibracijah.

Kakšna je razlika med fiber laserji in drugimi laserji?
Medtem ko imajo laserji z vlakni veliko prednosti, je pomembno razumeti, kako se obnesejo s konkurenco. Kot bomo videli v nadaljevanju, je superiornost optičnega laserja odvisna od nastavitve aplikacije in v nekaterih primerih je lahko konkurent z optičnim laserjem bolj primeren za optični laser.

Vlakneni laserji proti blokovnim laserjem
Bulk laser je polprevodniški laser, ki kot ojačitveni medij uporablja dopiran bulk kristal ali steklo. Nd:YAG laserji in titan-safirni laserji so dva dobra primera. Na splošno imajo laserji z vlakni boljše specifikacije kot masovni laserji, kot je prikazano na spodnji sliki:

Vendar to ne pomeni, da volumenski laserji niso dragoceni za obdelavo materialov. Na primer, v območju valovne dolžine 700-1000 nm noben laser z vlakni ne more nadomestiti nastavljivega ti:safirnega laserja. Poleg tega lahko volumenski laserji dosegajo višje konične moči in so zato primernejši za obdelavo materialov. Poleg tega lahko optični laserski sistemi zahtevajo posebne komponente in zapleteno uporabo, njihovi višji stroški pa so lahko ekonomični.

Fiber laserji proti CO2 laserjem
Medtem ko sta oba laserja odlična za rezanje materialov, je njun funkcionalni fokus dejansko različen. Po eni strani so laserji CO2 odlična orodja za rezanje nekovinskih materialov, kot je plastika. Zaradi njihove relativno visoke učinkovitosti in dobre kakovosti žarka so najbolj razširjena vrsta laserja v industriji.

CO2 laserski stroj za rezanje

Po drugi strani pa so fiber laserji v zadnjih letih močno napredovali pri rezanju kovinskih plošč (predvsem iz nerjavečega jekla), predvsem zaradi visoke hitrosti rezanja. Z enakovredno močjo je njihova hitrost rezanja običajno {{0}}-krat večja od laserjev z ogljikovim dioksidom. krat. Na splošno velja razmisliti o laserjih z vlakni za množično proizvodnjo pri rezanju kovin 0.25 palcev debeline ali manj, toda ko so kovine debelejše od 0,375 palca, laserji CO2 še vedno nudijo prednost pri hitrosti in odlično kakovost reza. Zato laserji z vlakni verjetno ne bodo popolnoma nadomestili CO2 laserjev, ko gre za rezanje materiala.

Vlakneni laserji in direktni diodni laserji
Diodni laserji so že dolgo kritizirani zaradi nizke izhodne moči in slabe kakovosti žarka. Kljub temu nedavni napredek tehnologije neposrednega diodnega laserja kaže njen potencial kot glavnega igralca pri obdelavi materialov. Neposredni diodni laserji lahko režejo 10 %-20 % hitreje kot laserji z vlakni. Poleg tega lahko direktni diodni laserji režejo debelejše kovine in dosežejo manjšo hrapavost površine. Najboljše od vsega pa je, da so primerni tudi za obdelavo materialov z visoko refleksijo, kot je baker. V nasprotju s tem imajo vlakneni laserji v tem pogledu omejeno učinkovitost. Vendar imajo vlakneni laserji še vedno velike prednosti v smislu kakovosti žarka in tehnološke zrelosti. Zaradi tega so odlična izbira za obdelavo makroskopskega materiala.

Fiber laserji so očitno revolucionirali lasersko industrijo. Fiber laserji ponujajo številne ključne prednosti pred drugimi vrstami laserjev, kar odpira pot do povečane produktivnosti. Izbira učinkovitega ojačitvenega medija in vgrajene laserske votline zagotavlja močno in stabilno izhodno zmogljivost. Njegov kompaktni odtis je ključna prodajna točka za OEM/integrirane aplikacije. Vendar je njihova superiornost močno odvisna od nastavitve aplikacije, ob upoštevanju njihove izhodne valovne dolžine in omejene nastavljivosti.

Kontaktni podatki:

Če imate kakršne koli ideje, se obrnite na nas. Ne glede na to, kje so naše stranke in kakšne so naše zahteve, bomo sledili svojemu cilju, da našim strankam zagotovimo visoko kakovost, nizke cene in najboljšo storitev.