ファイバーレーザー対固体レーザー

今日のレーザー技術の急速な発展の時代において、2つの主要な主流レーザー製品としてのソリッドステートレーザーと繊維レーザーは、それぞれ、工業生産、科学研究、軍事応用などの多くの分野で独自の魅力と利点を示しています。

1。技術原則とパフォーマンスの違い

1.1ゲインメディア

繊維レーザーは、希土類ドープされたガラス繊維をゲインメディアとして使用します。ポンプ光の作用下では、繊維に高出力密度が形成され、レーザーエネルギーレベルの集団が反転し、共鳴キャビティの正のフィードバックループを介したレーザー振動が行われます。ファイバーレーザーはコンパクトであり、複雑な冷却システムを必要としません。繊維の柔軟性により、多次元空間処理アプリケーションではより有利になります。ファイバーレーザーのコアは、光ファイバー、柔軟な髪の薄いガラスまたはプラスチックフィラメントで、最小限の損失で長距離の光を導く能力で知られています。繊維はレーザーのアクティブゲイン媒体として機能し、レーザー動作の中核です。ただし、電気通信で使用される非視線ガラスやプラスチック繊維とは異なり、繊維レーザーの光ファイバーには、エルビウムやイッテルビウムなどの希土類元素がドープされています。このドーピングは、レーザー操作に必要なエネルギー状態を導入し、ファイバーが光をガイドするだけでなく、増幅することもできます。ソリッドステートレーザー（SSL）は、そのユニークなゲイン媒体、固体材料の中心であり、通常、ゲイン媒体、冷却システム、光学共鳴キャビティ、ポンプ源の4つの部分で構成されています。 Ruby（Cr​​：Al₂o₃）やネオジムドープYttriumアルミニウムガーネット（ND：YAG）などのゲイン媒体は、固体レーザーの魂です。その内部にドープされた活性イオン（nd³⁺など）は、ポンプ光の作用下で集団の反転を達成し、それによってレーザー光を生成します。冷却システムは、レーザー生成のためにゲイン培地内に蓄積された熱を除去して、レーザーの安定した動作を確保する責任があります。光共振器は、光子の正のフィードバックを通じて連続振動を形成し、非常に単色で高度に方向性の高いレーザービームを出力します。

1.2パフォーマンスと効率のファイバーレーザーは、光ファイバーケーブルの性質により、最小限の損失で光を導くことができるため、優れた電気効率で知られています。この機能により、ファイバーレーザーは非常にエネルギー効率が高く、多くの場合、30％以上の効率を達成します。ソリッドステートレーザーは、おそらくより大きなゲインメディアの損失が高いため、ポンプ用の高強度ランプの必要性により、一般に効率が低くなります。

1.3ビーム品質：精密アプリケーションでのレーザーの有効性に直接影響するファイバーレーザーのシングルモード動作は、タイトな焦点と最小の発散を特徴とする非常に高いビーム品質を提供できます。高品質のビームを提供することはできますが、特に高電力レベルでは、高品質のビームを提供できますが、繊維レーザーのビーム品質と一致することが多いことがよくあります。効率が低く梁の品質にもかかわらず、固体レーザーには利点がないわけではありません。強力なパワースケーリング機能を備えており、高出力アプリケーションに適しています。固体レーザーは、ゲイン培地とポンプ電力のサイズを増やすことにより、非常に高い電力レベルを生成するように設計できます。これは、繊維のサイズと熱散逸の限界のため、ファイバーレーザーにとってはそれほど単純ではありません。

1.4安定性ファイバーレーザーの安定性が高い。それらの繊維構造は、環境の変化（温度、湿度、振動など）に鈍感であり、過酷な環境で安定した労働条件を維持できます。同時に、繊維レーザーは、固体構造を使用しており、自由空間光学成分が含まれていないため、環境の変化により耐久性があり、環境変化に適応できると考えられています。固体レーザーの安定性は比較的低く、環境要因の変化はパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。

1.5熱散逸繊維レーザーは、優れた熱散逸性能を持っています。そのゲイン培地は光ファイバーであり、表面積と体積比が大きくなり、熱をすばやく消散させることができるため、長い間安定して作用し、高出力に耐えることができます。固体レーザーは、熱を消散させることが比較的困難であり、高出力で動作するときに熱効果が発生しやすく、レーザーの性能と寿命に影響を与えます。

1.6サイズとメンテナンスコスト繊維レーザーは非常にコンパクトで、メンテナンスはほとんど必要ありません。繊維のサイズが小さく、外部ミラーがないため、固体レーザーに関連するアライメントの問題が大幅に減少します。さらに、繊維の優れた熱散逸能力は通常、積極的な冷却を必要とせず、メンテナンス要件をさらに削減します。同時に、レーザーが繊維内に閉じ込められているため、繊維レーザーは一般的に動作する方が安全です。ソリッドステートレーザーのミラーのアライメントは動作にとって重要であり、定期的な検査と調整が必要であり、メンテナンスワークロードが増加します。さらに、固体レーザーは通常、ゲイン培地で発生した熱を管理するためにアクティブ冷却を必要とします。これにより、システムの複雑さが増加するだけでなく、メンテナンス要件も増加します。固体レーザーは、繊維レーザーよりも大きい傾向があります。大きなゲインミラーと外部ミラーが必要になると、サイズと重量が増加し、スペースが限られているアプリケーションでの適用性が制限されます。

2。アプリケーションフィールド

繊維レーザーは、高出力、高ビーム品質、良好な熱散逸性能、安定性を備えた工業切削と溶接の分野で輝いています。繊維レーザーは、金属材料の厚いプレート切断と溶接に特に適しています。彼らの高い電気光学的変換効率と調整フリー、メンテナンスのない設計は、使用コストとメンテナンスの難しさを大幅に削減します。同時に、粉塵、振動、湿度などの厳しい作業環境に対する繊維レーザーの高い耐性も、さまざまな産業サイトでうまく機能します。連続レーザーは、マクロ処理の分野で高度な浸透を持ち、この分野で従来の処理方法を徐々に置き換えました。ソリッドステートレーザーは、高いピークパワー、大きなパルスエネルギー、短波長レーザー出力（緑色の光や紫外線など）を備えた、超精力および超ミクロ処理の分野でユニークです。金属/非金属材料のマーキング、切断、掘削、溶接などのプロセスでは、固体レーザーはより高い処理精度とより広い材料の適用性を実現できます。特に、高精度の溶接と非金属材料の光硬化3Dプリントでは、固体レーザーが、小さな熱効果と高い処理精度を備えた短波長レーザーにより、好ましい機器になりました。固体レーザーは、主に非金属材料の精密マイクロマシニングと、短波長（紫外線、深部紫外線）、短いパルス幅（ピコ秒、フェムト秒）、高ピーク電力による薄く、脆性、その他の金属材料の分野で使用されます。さらに、固体レーザーは、環境、医学、軍事などの分野での最先端の科学的研究で広く使用されています。

3.市場シェア私の国は、製造業からローエンドの製造業からハイエンド製造への変革とアップグレードの過程にあります。ローエンドの製造は、高い割合を占めています。マクロ処理市場は、ローエンドの製造といくつかのハイエンド製造の両方を対象としています。市場の需要は大きいです。したがって、ファイバーレーザーの市場容量は比較的大きいです。国内の低電力繊維レーザーは高度に局所化されており、多くの大規模な国内メーカーがいます。 「中国レーザー産業開発レポート」によると、低電力繊維レーザーは国内製品に完全に置き換えられています。中容量の連続繊維レーザーに関しては、国内の品質には明らかな欠点はなく、価格の利点は明らかであり、市場シェアは同等です。高出力の連続繊維レーザーの観点から、国内ブランドは部分的な販売を達成しています。ソリッドステートレーザーに関しては、中国での開発が遅れているため、現在、この製品を主要なビジネスとしてリストした企業はなく、一般的に外国のブランドを購入しています。ファイバーレーザーは、主に高出力電力のためにマクロ処理の分野で使用されます（レーザーマクロ処理とは、一般に、ミリメートルレベルに対するレーザービームの影響を伴う処理オブジェクトのサイズと形状の処理を指します）。固体レーザーは、短い波長、狭いパルス幅、高ピーク電力などの利点のためにマイクロ処理の分野で広く使用されています（一般に、マイクロ処理は、マイクロメートルまたはナノメートルに達するサイズと形状の処理を指し、固体レーザーとファイバーレーザーのユーザー間の特定の違いをもたらします。一般に、ソリッドレーザーとファイバーレーザーは、アプリケーションフィールドに焦点が異なり、それぞれに独自のアプリケーションフィールドがあります。ほとんどの分野で2つの間に直接的な競争はありません。マイクロ処理の分野と重複する金属材料処理の分野では、金属が特定の厚さに達すると、このフィールドは一般に、コストの理由により従来の方法または繊維レーザーを採用します。固体レーザーは、金属の厚さが薄い、または処理要件が高く、コストが敏感ではないシーンでのみ使用されます。さらに、2つの間の競争の重複は低いです。固体レーザーは、主に非金属材料（ガラス、セラミック、プラスチック、ポリマー、パッケージ、その他の脆性材料など）の処理に使用され、金属材料の分野では、高精度の要件があり、コストに比較的敏感なシーンで使用されます。