Jaký je rozdíl mezi CW a pulzními vláknovými laserovými generátory?

Vláknový laserový generátor byl vynalezen v roce 1963. Koncem 80. let 20. století byla po více než 20 letech vývoje k dispozici první várka komerčních vláknových laserových generátorů. Vláknové laserové generátory jsou považovány za zesilovače pro ultra-vysokorychlostní optické komunikace. Vláknové laserové generátory mají jednoduchou strukturu, nízkou cenu, vysokou účinnost elektro-optické konverze a dobrý výstupní efekt a jejich podíl v průmyslovém laserovém průmyslu se rok od roku zvyšuje. Existují dva hlavní typy vláknových laserových generátorů podle výstupních charakteristik laseru, a to kontinuální vláknové laserové generátory a pulzní vláknové laserové generátory. Existují určité rozdíly v principech, technických charakteristikách a aplikacích mezi pulzními vláknovými laserovými generátory a kontinuálními vláknovými laserovými generátory a každý je vhodný pro různé příležitosti. Tento článek pojednává především o rozdílech mezi dvěma vláknovými laserovými generátory v různých aspektech, aby bylo možné určit, který typ laserového generátoru je vhodný pro různá průmyslová odvětví.

Vláknový laserový generátor

Abychom prozkoumali rozdíl mezi kontinuálními vláknovými laserovými generátory a pulzními vláknovými laserovými generátory, musíme nejprve zhruba znát pracovní princip vláknového laserového generátoru, jaké součásti kompletní vláknový laserový generátor obsahuje a jaká je funkce každé součásti.

Princip činnosti generátoru vláknového laseru

Generátor vláknového laseru používá jako médium zesílení skleněné vlákno dopované prvky vzácných zemin. Zdroj pumpy je spojen se ziskovým médiem přes vhodný optický systém. Světlo čerpadla vytváří vysokou hustotu energie v jádře vlákna, což způsobuje „inverzi populace“ úrovní energie dopovaných iontů. Když je správně zavedena kladná zpětná vazba (vytváří rezonanční dutinu), generuje se výstup oscilace laseru.

Součásti generátoru vláknového laseru

Jako tradiční polovodičové a plynové laserové generátory. Vláknové laserové generátory se v zásadě skládají ze tří základních prvků: zdroj pumpy, médium zesílení a rezonanční dutina, ale typ média zesílení je jiný.

Prostředek zesílení: Prostředek zesílení je optické vlákno dopované ionty vzácných zemin, které zesiluje světlo procesem populační inverze a stimulovaného záření. Působení jako médium pro inverzi populace určuje výkon laserového záření.
Zdroj pumpy: Zdroj pumpy dodává energii do ziskového média k dosažení inverze populace (zdroj energie pro inverzi populace), čímž umožňuje provoz laseru.
Rezonanční dutina: Rezonanční dutina se skládá ze dvou zrcadel, která odrážejí světlo, prodlužují délku dráhy světla v zesilovacím médiu a tím zvyšují zesílení světla. Poskytněte zpětnovazební mechanismus pro laserové zesílení pro výběr spektrálních a prostorových charakteristik světla.

CW vláknový laserový generátor

Definice

Generátor kontinuálního vláknového laseru vydává kontinuální laserový paprsek a výkon je udržován na relativně stabilní úrovni. Díky této vlastnosti je generátor kontinuálního vláknového laseru výhodný v situacích, kdy je vyžadován dlouhodobý stabilní energetický výkon.

Pracovní princip

Princip činnosti kontinuálního laserového generátoru je založen na procesu stimulovaného záření. V laserovém médiu jsou některé atomy nebo molekuly převedeny na vysokou energetickou hladinu prostřednictvím vstupu vnější energie. Tyto vysokoenergetické atomy nebo molekuly budou stimulovány vnějším světem a poté přejdou na vyšší energetickou hladinu ve stimulovaném radiačním poli. V tomto procesu budou atomy nebo molekuly generované laserovým médiem interagovat s fotony stimulovaného radiačního pole a generovat vyzařované laserové fotony. Tyto laserové fotony se budou odrážet v rezonanční dutině, generovat stimulované záření na další atomy nebo molekuly, čímž se zesiluje laserový signál a nakonec se vytvoří kontinuální laserový výstup.

Vlastnosti a výhody

Vysoká stabilita: Generátor kontinuálního vláknového laseru může pracovat stabilně po dlouhou dobu, což zajišťuje, že výstup laseru během výrobního procesu není narušen. Díky této stabilitě vyniká v aplikacích, které vyžadují dlouhodobý nepřerušovaný provoz, jako jsou velkosériová výroba a automatizované výrobní linky.
Vysoká hustota výkonu: Generátor kontinuálního vláknového laseru může poskytovat laserový paprsek s vysokou hustotou energie, takže je vhodný pro aplikace s vysokými energetickými požadavky. Jeho vysoká hustota výkonu je zvláště vhodná pro procesy, jako je řezání a svařování silných materiálů, které mohou účinně zlepšit efekt zpracování a kvalitu.
Vysoká rychlost zpracování: Generátor kontinuálního vláknového laseru může rychle ohřívat a tavit materiály díky kontinuitě a vysoké hustotě výkonu laserového paprsku. Tato vysoká rychlost zpracování výrazně zlepšuje efektivitu výroby a je zvláště vhodná pro prostředí s velkým objemem výroby, která vyžadují rychlé zpracování.
Vysoká efektivita zpracování: Generátor kontinuálního vláknového laseru může během výrobního procesu udržovat efektivní výkon zpracování, který je vhodný pro rozsáhlé, vysoce efektivní výrobní a zpracovatelské úkoly. Jeho vysoký výkon a stabilní kvalita laseru pomáhají zlepšit celkovou efektivitu výroby a přesnost zpracování a snížit výrobní náklady.

aplikace

Zpracování velkých zařízení, jako jsou stroje pro vozidla a lodě, řezání velkých ocelových plechů a další příležitosti zpracování, které nejsou citlivé na tepelné účinky, ale jsou citlivější na náklady.
Široce se používá v komunikačních systémech s optickými vlákny pro přenos a zesílení signálu, s vysokou stabilitou a nízkým fázovým šumem.
V oblasti vědeckého výzkumu se používá pro aplikace, jako je spektrální analýza, experimenty atomové fyziky a laserový radar, a může poskytovat vysoce výkonný a vysoce kvalitní laserový výstup.

Pulzní vláknový laserový generátor

Definice

Laser pulzního laserového generátoru je „přerušovaný“. Přerušovaný čas je samozřejmě často velmi krátký, obvykle se měří v milisekundách, mikrosekundách nebo dokonce nanosekundách a pikosekundách. Ve srovnání s kontinuálními lasery se intenzita pulsních laserů neustále mění, takže existují pojmy „vrcholů“ a „dolů“.

Pracovní princip

Mezi hlavní součásti pulzního laserového generátoru patří zdroj čerpadla, vláknový zesilovač a modulátor. Nejprve zdroj pumpy vstřikuje silné laserové světlo do optického vlákna. Atomy vzácných zemin v optickém vláknu pohlcují energii fotonů, což způsobuje přechod elektronů na vysoké energetické hladiny a návrat do základního stavu pod stimulovaným zářením, generující primární záření se stejnou frekvencí jako světlo pumpy. Poté, po zesílení délky vlákna, světlo postupně zesílí. Nakonec modulátor vyšle hnací impuls, který do určité míry komprimuje fotony a vytvoří krátký impuls. Pulzní laserový generátor komprimuje nepřetržité laserové světlo do velmi krátké doby, aby jej vydal, čímž se získá vysoce energetický výstup. Náklady na získání vysokoenergetického výstupu z kontinuálního laseru by byly velmi vysoké a pulzní lasery tento problém řeší velmi dobře.

Vlastnosti a výhody

Vysoký špičkový výkon: Pulzní lasery mají vysoký špičkový výkon a mohou uvolnit velké množství energie v krátkém čase. Díky tomu mají pulzní lasery důležité aplikace v oblastech, jako je zpracování materiálů, laserové vrtání a řezání laserem.
Úzká spektrální šířka: Spektrální šířka pulzních laserů je obvykle úzká, díky čemuž jsou vysoce koherentní. To dává pulzním laserům výhody v oblastech, jako je optická komunikace a optické úložiště, což umožňuje vysokorychlostní a vysokokapacitní přenos dat.
Fázová stabilita: Pulzní lasery mají dobrou fázovou stabilitu, což je velmi důležité pro některé aplikace, které vyžadují koherenci a přesné časové řízení, jako je spektrální analýza a interferometrie.
Krátká šířka pulzu: Šířka pulzu pulzních laserů je obvykle velmi krátká, dosahuje pikosekund, femtosekund nebo dokonce attosekund. Díky krátké šířce pulzu mají pulzní lasery důležité aplikace v oblastech, jako je ultrarychlá optika, biozobrazování a přesné měření.

aplikace

Pulzní laser hraje důležitou roli ve vědeckém výzkumu, zejména v oblasti ultrarychlé optiky. Může být použit ke studiu dynamického procesu hmoty, molekulárních vibrací, pohybu elektronů a chemických reakcí atd.
Pulzní laser je široce používán v lékařském zobrazování a léčbě. Například femtosekundový laser lze použít při korekční chirurgii rohovky, zatímco pikosekundový laser lze použít k odstranění kožních skvrn a odstranění tetování atd.
Pulzní laser hraje důležitou roli v oblasti optických komunikačních a informačních technologií. Může realizovat aplikace, jako je vysokorychlostní komunikace z optických vláken, optické úložiště a lidar.
Pulzní laser je široce používán v průmyslové výrobě. Aplikace jako řezání laserem, laserové svařování a laserové značení vyžadují vysoký špičkový výkon a přesně řízené laserové pulzy.

Porovnání CW a pulzních vláknových laserových generátorů

Po prodiskutování zásadních rozdílů mezi dvěma vláknovými laserovými generátory pokračujeme v porovnávání rozdílů mezi těmito dvěma laserovými generátory v aplikacích v reálném světě, diskutujeme o výkonu, řezání, svařování a čištění, tepelně ovlivněných zónách, kompatibilitě materiálů, úvahách o nákladech. a další.

Výkon

Zdroj čerpadla kontinuálního vláknového laserového generátoru nepřetržitě poskytuje energii bez přerušení a výstupní výkon zůstává nezměněn. Výstupní výkon kontinuálního laseru je obecně nízký, což je vhodné pro příležitosti, které vyžadují kontinuální laserový provoz.
Pulzní vláknový laserový generátor komprimuje energii laseru na velmi krátkou dobu pro výstup, takže má větší výstupní výkon laseru než kontinuální laser, což je vhodné pro zpracování příležitostí, které vyžadují vysoký výkon a hlubokou penetraci v krátkém čase.

Možnost řezání, svařování a čištění

Řezání: Průběžné vláknové laserové řezací stroje vhodné pro rychlé a rozsáhlé řezání; pulzní laser je vhodný pro vysoce přesné řezání a řezání malých rozměrů.
Svařování: Ke svařování lze použít oba. Kontinuální vláknový laserový svařovací stroj vhodnější pro zpracování materiálů s vyšší tloušťkou. Účinnost svařování je lepší než u pulzního laserového svařovacího stroje, ale pulzní laser má více výhod při přesném svařování a mikro svařování.
Čištění: Pulzní laserový čisticí stroj má vysoká přesnost a musí přísně kontrolovat nárůst teploty substrátu. Pro scénáře aplikace, které nevyžadují žádné poškození substrátu, jako jsou formy, by měly být vybrány pulzní lasery. U některých velkých ocelových konstrukcí, potrubí apod. nejsou vzhledem k jejich velkým rozměrům a rychlému odvodu tepla požadavky na poškození podkladu vysoké, takže kontinuální laserový čisticí stroj lze vybrat.

Tepelně ovlivněná zóna

Pulzní laser má malou tepelně ovlivněnou zónu na materiálu a malou deformaci, což je vhodné pro malá přesná zařízení.
Kontinuální laser poskytuje nepřetržitý vysoký výkon a uvolňuje velké množství tepelné energie v krátkém čase. Je vhodný pro zpracování velkých zařízení, která nejsou citlivá na tepelné účinky a rychlost je vyšší než u pulzního laseru.

Materiálová kompatibilita

Materiálová kompatibilita CW vláknových laserových generátorů

Kontinuální vláknové laserové generátory jsou široce používány při zpracování různých materiálů díky jejich stabilnímu laserovému výkonu a vysoké hustotě výkonu. Jeho materiálová kompatibilita zahrnuje především:

Kovové materiály: Kontinuální vláknové laserové generátory mohou efektivně řezat, svařovat a děrovat kovy. Patří sem běžné kovy, jako je ocel, hliník, měď, titan, stříbro atd. Jeho vysoká hustota výkonu umožňuje laserovému paprsku rychle proniknout kovovým povrchem pro přesné a efektivní zpracování.
Nekovové materiály: Kromě kovových materiálů jsou laserové generátory s kontinuálním vláknem vhodné také pro zpracování některých nekovových materiálů, jako jsou plasty, keramika a sklo. Působením laserového paprsku lze tyto materiály zpracovat do požadovaného tvaru a velikosti tavením, odpařováním nebo chemickou reakcí.

Kompozitní materiály: Díky širokému použití kompozitních materiálů v průmyslu prokázaly generátory kontinuálního vláknového laseru také dobré zpracovatelské schopnosti těchto materiálů. Kompozitní materiály jsou složeny ze dvou nebo více materiálů různých vlastností a mají vynikající fyzikální a chemické vlastnosti. Kontinuální vláknové laserové generátory mohou dosáhnout přesného zpracování kompozitních materiálů přesným řízením parametrů laserového paprsku.

Materiálová kompatibilita pulzních vláknových laserových generátorů

Pulzní vláknové laserové generátory se vyznačují krátkou šířkou pulsu a vysokým špičkovým výkonem a dobře si vedou i v oblasti zpracování materiálů. Jejich materiálová kompatibilita se odráží především v následujících aspektech:

Materiály pro přesné zpracování: Pulzní vláknové laserové generátory jsou zvláště vhodné pro materiály s vysokými požadavky na přesnost zpracování. Jejich krátká šířka pulsu umožňuje laserovému paprsku dosáhnout extrémně vysoké hustoty energie ve velmi krátké době, a tím dosáhnout mikrozpracování a přesného značení materiálů.
Materiály s vysokou odrazivostí: U materiálů s vysokou odrazivostí, jako je měď a hliník, může být efekt zpracování kontinuálních vláknových laserů do určité míry omezen. Pulzní vláknové laserové generátory mohou účinně překonat problém odrazu materiálů díky jejich vysokému špičkovému výkonu a krátké šířce pulzu a dosáhnout precizního zpracování těchto materiálů.
Materiály citlivé na teplo: Krátká doba působení pulzu pulzního vláknového laserového generátoru činí materiál méně ovlivněný teplem během procesu zpracování, takže je zvláště vhodný pro materiály citlivé na teplo. Tyto materiály jsou náchylné k deformaci nebo praskání během zpracování a charakteristiky nízkého tepelného dopadu pulzního vláknového laserového generátoru mohou těmto problémům účinně předejít.

Kontinuální vláknové laserové generátory i pulzní vláknové laserové generátory vynikají materiálovou kompatibilitou, ale každý má jiné výhody a rozsah použití. Kontinuální vláknové laserové generátory jsou vhodné pro situace, které vyžadují dlouhodobé stabilní zpracování a vysokou hustotu výkonu a mohou zpracovávat různé kovové i nekovové materiály. Pulzní vláknové laserové generátory se vyznačují krátkou šířkou pulsu a vysokým špičkovým výkonem a jsou zvláště vhodné pro situace, které vyžadují vysokou přesnost zpracování a tepelné efekty, jako je přesné zpracování, zpracování materiálů s vysokou odrazivostí a zpracování materiálů citlivých na teplo. Při výběru vláknového laserového generátoru je nutné komplexně zvážit specifické požadavky na zpracování a vlastnosti materiálu.

Úvahy o nákladech

Kontinuální laserové generátory jsou obvykle levné a mají cenové výhody, vhodné pro zpracování ve velkých výrobních závodech.
Pulzní laserové generátory jsou vzhledem ke své vysoké technické náročnosti poměrně drahé a jsou vhodné pro vysoce přesné zpracování s vysokou přidanou hodnotou.

Faktory, které ovlivňují vaši volbu

Prostřednictvím výše uvedeného srovnání máme obecnou představu o tom, jaký typ laserového generátoru zvolit. Kromě toho bychom měli také zvážit faktory, které ovlivňují naši volbu, jako jsou: požadavky na aplikaci; rychlost, přesnost a materiálová kompatibilita; rozpočtové úvahy; počáteční investiční a provozní náklady; budoucí požadavky na škálovatelnost a všestrannost.

Požadavky na aplikaci

Úkoly zpracování: ujasněte si typ úkonů zpracování, které mají být provedeny, jako je řezání, svařování, značení, vrtání atd. Různé úkoly mají různé požadavky na typ, výkon a výkon laserového generátoru.
Zpracování materiálů: pochopte typ, tloušťku, tvrdost, tepelnou vodivost a další vlastnosti zpracovávaného materiálu, protože tyto faktory přímo ovlivní výběr laserového generátoru.
Kvalita zpracování: zda jsou zvláštní požadavky na hladkost opracovací hrany, velikost tepelně ovlivněné zóny a přesnost.

Rychlost, přesnost a materiálová kompatibilita

Rychlost zpracování: Vyhodnoťte požadovanou rychlost zpracování podle výrobních potřeb, abyste zjistili, zda laserový generátor může splnit požadavky na efektivní výrobu.
Přesnost zpracování: Pro aplikace, které vyžadují vysoce přesné zpracování, jako je precizní výroba, mikroelektronické zpracování atd., by měl být vybrán laserový generátor, který může poskytnout vyšší přesnost zpracování.
Materiálová kompatibilita: Jak již bylo zmíněno, různé laserové generátory mají různou kompatibilitu s materiály. Ujistěte se, že vybraný laserový generátor zvládne cílový materiál a zvažte rozmanitost materiálů a možné budoucí změny.

Rozpočtové úvahy

Počáteční investice: Zhodnoťte rozpočet na nákup laserového generátoru, včetně nákladů na zařízení, nákladů na podpůrné zařízení (jako je chladicí systém, řídicí systém) atd.
Provozní náklady: Zvažte dlouhodobé provozní náklady laserového generátoru, jako je spotřeba energie, náklady na údržbu a náklady na spotřební materiál.
Návratnost investice: Analyzujte očekávané přínosy a cyklus návratnosti nákladů po investici do laserového generátoru a zhodnoťte ekonomickou proveditelnost investice.

Počáteční investiční a provozní náklady

Náklady na vybavení: Ceny laserových generátorů různých typů, značek a konfigurací se velmi liší a výběr musí být založen na požadavcích na rozpočet a výkon.
Provozní náklady: včetně spotřeby energie, nákladů na chladicí systém, nákladů na údržbu a možných nákladů na spotřební materiál atd. Tyto náklady mohou mít z dlouhodobého hlediska významný dopad na celkovou ekonomiku.

Budoucí požadavky na škálovatelnost a všestrannost

Upgrade technologie: Zvažte, zda laserový generátor podporuje budoucí upgrady technologií a rozšiřující funkce, aby se přizpůsobil měnícím se potřebám zpracování.
Všestrannost: Výběr laserového generátoru s více režimy zpracování a funkcemi může zlepšit flexibilitu a využití zařízení a splnit různé výrobní potřeby.
Škálovatelnost: Vyhodnoťte, zda lze laserový generátor snadno integrovat s jiným zařízením a systémy a zda podporuje budoucí rozšíření a modernizaci výrobní linky.

Stručně řečeno, při výběru kontinuálního vláknového laserového generátoru nebo pulzního vláknového laserového generátoru musíte plně zvážit aplikační požadavky, rychlost, přesnost a materiálovou kompatibilitu, úvahy o rozpočtu a budoucí požadavky na škálovatelnost a všestrannost. Komplexním zvážením těchto faktorů si můžete vybrat laserový generátor, který nejlépe vyhovuje vašim potřebám.

Shrnout

Při výběru vláknového laserového generátoru je důležité pochopit rozdíly mezi kontinuálními a pulzními vláknovými laserovými generátory. Oba mají své vlastní vlastnosti a výhody a jsou vhodné pro různé aplikační scénáře a potřeby.

Se svým stabilním laserovým výkonem a vysokou hustotou výkonu je kontinuální vláknový laserový generátor vhodný pro příležitosti, které vyžadují dlouhodobý nepřetržitý provoz a rozsáhlé zpracování. Může poskytovat vysoce výkonný laserový výstup s vysokou účinností zpracování a je vhodný pro řezání kovů, svařování a komunikační systémy s optickými vlákny. Navíc, protože jeho laserový výstup je kontinuální, náklady jsou nízké, takže je vhodný pro velká zařízení a ekonomické výrobní aplikace, které nejsou citlivé na tepelné vlivy.
Pulzní vláknové laserové generátory se svým vysokým špičkovým výkonem a krátkou šířkou pulzu dobře fungují při vysoce přesném zpracování, mikrozpracování materiálů a zpracování materiálů citlivých na teplo. Dokáže uvolnit velké množství energie ve velmi krátké době, což mu dává významné výhody v ultrarychlé optice, lékařském zobrazování, přesné výrobě a dalších oborech. Ačkoli je jeho technická složitost vysoká a jeho cena relativně vysoká, vysoký špičkový výkon a přesné řízení, které poskytuje, jej činí zvláště důležitým v aplikacích s vysokou přidanou hodnotou.

V praktických aplikacích závisí výběr vláknového laserového generátoru na mnoha faktorech, včetně aplikačních požadavků, rychlosti zpracování, přesnosti, kompatibility materiálu a rozpočtu. Kontinuální vláknové laserové generátory jsou vhodné pro rozsáhlé úlohy zpracování, které vyžadují nepřetržitý a stabilní laserový výstup a jsou cenově výhodné. Pulzní vláknové laserové generátory jsou vhodné pro úkoly přesného zpracování, které vyžadují vysokou přesnost, krátké pulzy a vysoký špičkový výkon, zejména při zpracování materiálů s vysokou odrazivostí a tepelně citlivých materiálů. Díky komplexnímu vyhodnocení faktorů, jako jsou požadavky na aplikaci, rychlost, přesnost, vlastnosti materiálu a rozpočet, pomůže flexibilní výběr a komplexní zohlednění těchto faktorů optimalizovat výrobní proces, zlepšit efektivitu výroby a dosáhnout nejlepších ekonomických výhod.

Získejte laserová řešení

Výběr správného generátoru vláknového laseru může pomoci optimalizovat spotřebu energie a dosáhnout vysoké provozní účinnosti. Spolupráce s důvěryhodným dodavatelem zajišťuje přístup k vyspělým technologiím, poradenství na míru a nepřetržité podpoře. Ve společnosti AccTek Laser nabízíme komplexní řadu zařízení laserových strojů navržených tak, aby splňovaly různé průmyslové potřeby. Naši odborníci vám mohou pomoci vybrat energeticky nejúčinnější model a konfiguraci s ohledem na faktory, jako je typ materiálu, tloušťka a objem výroby. Nabízíme také špičkové funkce, jako jsou vysoce účinné laserové generátory, inteligentní chladicí systémy a software pro správu energie pro maximalizaci výkonu a minimalizaci spotřeby energie. Náš tým navíc poskytuje pravidelné servisní služby a technickou podporu, aby vaše zařízení zůstalo na špičkové úrovni. Díky partnerství s AccTek Laser můžete dosáhnout významných úspor energie, snížit provozní náklady a zvýšit své úsilí o udržitelnost. Kontaktujte nás ještě dnes, abyste se dozvěděli více o našich inovativních laserových řešeních a o tom, jak mohou být přínosem pro vaše podnikání.

Laserové zařízení

Kontaktní informace

Získejte laserová řešení