ألياف الليزر: 7 مزايا واختلافات

قبل الشراء أفايبر ليزرفمن الضروري أن نفهم كيف يختلف عن أجهزة الليزر الأخرى. نحن نعلم أن عمل الليزر يتطلب ثلاثة مكونات: مصدر مضخة لإمداد الطاقة، ووسط كسب، ومرنان بصري. بالنسبة لأشعة الليزر الليفية، على الرغم من أن اختيار مصدر المضخة ليس أكثر من صمامات ليزر ثنائية وأشعة ليزر ألياف أخرى، إلا أن تصميم وسط الكسب والمرنان البصري يختلفان بشكل أساسي.
 

يجلب هذا الهيكل الفريد سبع مزايا رئيسية:

1. وسيلة كسب عالية الكفاءة
على عكس أنواع الليزر الأخرى، يحقق ليزر الألياف تضخيم الضوء في الألياف الضوئية المشبعة بأيونات المعادن الأرضية النادرة مثل الإيتربيوم (Yb3+)، والنيوديميوم (Nd3+)، والثوليوم (Tm3+)، البراسيوديميوم (Pr3+) أو الإربيوم (Er3+). يمكن لهذه الأيونات النشطة بالليزر أن تمتص معظم ضوء المضخة ثم تصدر فوتونات ذات ترددات محددة من خلال الانبعاث المحفز. يسمح الهيكل المرن بطبيعته للألياف الضوئية بمسافات كسب أطول مقارنة بأنواع الليزر الأخرى. وهذا يوفر مكاسب بصرية عالية.

2. حلقة ردود فعل ذكية من خلال شبكة الألياف Bragg
بدلاً من استخدام المرايا العازلة التقليدية، يتم توفير ردود الفعل الضوئية في ليزر الألياف عادةً بواسطة شبكات الألياف Bragg، وهي عبارة عن سلسلة من الألياف الزجاجية ذات مؤشرات انكسار مختلفة مدمجة بطريقة دورية. يمكن لهذه الهياكل الدورية أن تعكس أشعة الليزر ذات أطوال موجية محددة وبالتالي تصبح التجويف البصري للليزر الليفي. ولذلك، بالنسبة لليزر الألياف، فإن التجويف البصري يقع فعليًا داخل وسط الكسب.

3. تجويف بصري قوي
هناك سوء فهم شائع يجب تجنبه عند الحديث عن ليزر الألياف، وهو أن ليزر الألياف ليس مثل ليزر الألياف الضوئية. على سبيل المثال، في ليزر الصمام الثنائي المقترن بالألياف، يتم استخدام الألياف الضوئية فقط لأغراض نقل الشعاع ولا يتم تضمين المبادئ الفيزيائية للانبعاث المحفز. لذلك، في حين أن الألياف الضوئية تقترن بأنظمة الليزر، إلا أنها لا تزال لا تتمتع بجميع الصفات الممتازة التي تتمتع بها ألياف الليزر. يستخدم التجويف البصري المتكامل الفريد الألياف الضوئية الملتفة كوسيط كسب، مما يخلق تجويفًا بصريًا قويًا ومستقرًا.

4. هيكل مدمج
واحدة من المزايا الرئيسية لليزر الألياف هو تصميمها المدمج. بالمقارنة مع المنتجات المماثلة، تتمتع أجهزة ليزر الألياف بمساحة أصغر بكثير لطاقات الإخراج المكافئة. وذلك لأن الألياف الضوئية قابلة للانحناء ويمكن لفها في مساحة صغيرة. بالإضافة إلى ذلك، تتيح مرونة الألياف الضوئية أيضًا إمكانية تخصيص المسار البصري بشكل أكبر، مما يوفر حرية تصميم أكبر لمختلف المواقف المحددة.

5. طاقة انتاج عالية
نظرًا لأن وسط الكسب في ليزر الألياف رقيق جدًا ومرن، يمكن أن يصل طول الألياف إلى عدة كيلومترات، مما يسمح بتحقيق مكاسب عالية جدًا من ضوء المضخة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تبديد الحرارة الناتجة عن ألياف الليزر بكفاءة نظرًا لمساحة سطح الألياف الكبيرة إلى نسبة الحجم. ونتيجة لذلك، يمكن أن تعمل ألياف الليزر بشكل مستمر عند مستويات كيلووات دون الحاجة إلى أنظمة تبريد معقدة.

6. جودة شعاع ممتازة
عادةً، تشير جودة شعاع الليزر إلى مدى إحكام تركيز الشعاع، ويتم قياسها بواسطة معامل M2، والذي يساوي بشكل مثالي 1 لأعلى جودة للشعاع. من بين أجهزة ليزر الألياف، عادةً ما تتمتع الألياف أحادية الوضع بأفضل أداء للشعاع، وبالتالي يتم استخدامها على نطاق واسع. على سبيل المثال، في القطع واللحام بالليزر، تتيح جودة الشعاع العالي مسافات طويلة بين قطعة العمل والجسم الذي يتم التركيز عليه. هذا التكوين يحمي البصريات من الحطام والدخان. والأهم من ذلك، أن تقليص قطر الشعاع لا يتيح فقط تصنيع هياكل أكثر دقة، بل يسمح أيضًا باستخدام مكونات بصرية أصغر وأرخص.

7. موثوقية عالية
تعتبر ليزرات الألياف موثوقة للغاية وتتطلب القليل من الصيانة، ونظرًا لأن المسار البصري محاط بغلاف واقي، فإن شعاع الليزر يكون أقل عرضة للتداخل الخارجي. لذلك، تتمتع ليزرات الألياف بشكل عام بثبات ممتاز في ظل درجات الحرارة المرتفعة وظروف التشغيل الاهتزازية.

ما هو الفرق بين ليزر الألياف وأشعة الليزر الأخرى؟
على الرغم من أن مزايا ألياف الليزر كثيرة، فمن المهم أن نفهم كيفية مواجهتها للمنافسة. كما سنرى أدناه، يعتمد تفوق ليزر الألياف على إعداد التطبيق، وفي بعض الحالات قد يكون منافس ليزر الألياف أكثر ملاءمة لليزر الألياف.

ليزر الألياف مقابل ليزر الكتلة
الليزر السائب هو ليزر الحالة الصلبة الذي يستخدم البلورة أو الزجاج المخدر كوسيلة للكسب. يعد ليزر Nd:YAG وأشعة ليزر التيتانيوم والياقوت مثالين جيدين. بشكل عام، تتمتع أجهزة ليزر الألياف بمواصفات أفضل من أجهزة الليزر بالجملة، كما هو موضح في الشكل أدناه:

ومع ذلك، هذا لا يعني أن الليزر الحجمي ليس له قيمة في معالجة المواد. على سبيل المثال، في منطقة الطول الموجي 700-1000 نانومتر، لا يمكن لأي ليزر ليفي أن يحل محل ليزر Ti:sapphire القابل للضبط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لليزر الحجمي أن يحقق قوى ذروة أعلى، وبالتالي فهو أكثر ملاءمة لمعالجة المواد. علاوة على ذلك، يمكن أن تتطلب أنظمة ألياف الليزر مكونات خاصة واستخدامًا معقدًا، وقد تكون تكلفتها المرتفعة ضارة بالاقتصاد.

ليزر الألياف مقابل ليزر ثاني أكسيد الكربون
في حين أن كلا الليزرين رائعان في قطع المواد، إلا أن تركيزهما الوظيفي مختلف في الواقع. من ناحية أخرى، يعد ليزر ثاني أكسيد الكربون أدوات رائعة لقطع المواد غير المعدنية مثل البلاستيك. إن كفاءتها العالية نسبيًا وجودة شعاعها الجيدة تجعلها أكثر أنواع الليزر استخدامًا في الصناعة.

آلة القطع بالليزر CO2

من ناحية أخرى، حققت ألياف الليزر تقدمًا كبيرًا في قطع الألواح المعدنية (الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أساسي) في السنوات الأخيرة، ويرجع ذلك أساسًا إلى سرعة القطع السريعة. مع الطاقة المكافئة، تكون سرعة القطع عادةً {{0}} أضعاف سرعة ليزر ثاني أكسيد الكربون. مرات. بشكل عام، تستحق ليزرات الألياف النظر في حجم الإنتاج عند قطع المعادن 0. بسمك 25 بوصة أو أقل، ولكن عندما تكون المعادن أكثر سمكًا من 0.375 بوصة، فإن ليزر ثاني أكسيد الكربون لا يزال يوفر مزايا السرعة وجودة قطع ممتازة. لذلك، من غير المرجح أن تحل ألياف الليزر محل ليزر ثاني أكسيد الكربون تمامًا عندما يتعلق الأمر بقطع المواد.

ليزر الألياف وليزر الصمام الثنائي المباشر
لقد تم انتقاد ليزر الصمام الثنائي منذ فترة طويلة بسبب انخفاض طاقة الخرج وضعف جودة الشعاع. ومع ذلك، فإن التطورات الحديثة في تكنولوجيا ليزر الصمام الثنائي المباشر تظهر إمكاناتها كلاعب رئيسي في معالجة المواد. يمكن لأشعة الليزر ذات الصمام الثنائي المباشر أن تقطع بنسبة 10%-20% أسرع من ليزر الألياف. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لأشعة الليزر ذات الصمام الثنائي المباشر قطع المعادن السميكة وتحقيق خشونة سطحية أصغر. وأفضل ما في الأمر أنها مناسبة أيضًا لمعالجة المواد شديدة الانعكاس مثل النحاس. في المقابل، فإن ليزر الألياف له فعالية محدودة في هذا الصدد. ومع ذلك، لا تزال ليزرات الألياف تتمتع بمزايا كبيرة من حيث جودة الشعاع والنضج التكنولوجي. وهذا يجعلها خيارًا ممتازًا لمعالجة المواد العيانية.

لقد أحدثت ألياف الليزر ثورة واضحة في صناعة الليزر. توفر ليزرات الألياف عددًا من المزايا الرئيسية مقارنة بأنواع الليزر الأخرى، مما يفتح الطريق لزيادة الإنتاجية. يوفر اختيار وسائط الكسب الفعالة وتجويف الليزر المدمج أداءً قويًا ومستقرًا للمخرجات. تُعد بصمتها المدمجة نقطة بيع رئيسية لتطبيقات OEM/المتكاملة. ومع ذلك، فإن تفوقها يعتمد بشكل كبير على إعداد التطبيق، مع الأخذ في الاعتبار الطول الموجي الناتج وقابلية الضبط المحدودة.

معلومات الاتصال:

إذا كان لديك أي أفكار، فلا تتردد في التحدث إلينا. بغض النظر عن مكان وجود عملائنا وما هي متطلباتنا، فإننا سوف نتبع هدفنا المتمثل في تزويد عملائنا بجودة عالية وأسعار منخفضة وأفضل خدمة.