Яка різниця між волоконним і діодним лазером?

Волоконні лазериіДіодні лазерице два поширених типи лазерів, які відрізняються структурою, продуктивністю тощо. Волоконні лазери та діодні лазери широко використовуються в сучасній промисловості, медицині та наукових дослідженнях. Обидві лазерні технології використовують скляні волокна або напівпровідникові матеріали, леговані рідкоземельними елементами, як підсилювальне середовище для виробництва лазерів з різною довжиною хвилі та потужністю.

Волоконний лазер — це твердотільна лазерна технологія, у якій як активне середовище використовується скловолокно, леговане рідкоземельними елементами, такими як ербій, ітербій і неодим. Промінь цього лазера генерується всередині оптичного волокна, а потім передається через гнучке волокно, забезпечуючи таким чином чудову якість і стабільність променя. Висока ефективність і відмінна якість променя є основними перевагами волоконних лазерів, що робить їх широко використовуваними в лазерному волоконному зв'язку, лазерному космічному міжміському зв'язку, промисловому суднобудуванні, автомобілебудуванні, лазерному гравіруванні, лазерному маркуванні, лазерному різанні, друкарських роликах, металі та неметалічні додатки. Він широко використовується в багатьох сферах, таких як свердління/різання/зварювання металу.

Діодні лазери — твердотільні лазерні пристрої на основі напівпровідникових матеріалів. Їхній принцип роботи в основному залежить від функції pn-переходу та введення струму. Порівняно з волоконними лазерами діодні лазери мають менший діапазон вихідної потужності, але їхній ширший діапазон довжин хвиль забезпечує більшу гнучкість. Крім того, діодні лазери також широко використовуються в таких сферах, як зв’язок і передача даних, друк і гравіювання, дисплей і освітлення.

Відмінність волоконних лазерів від діодних
1. Принцип роботи
Волоконні лазери передають енергію через оптичні волокна та генерують лазерне світло в оптичних волокнах. Якість його лазерного виходу висока, якість променя хороша, потужність висока, а конструкція системи розсіювання тепла відносно складна.
Діодні лазери перетворюють електричну енергію в енергію світла через напівпровідникові матеріали. Їх вихідна довжина хвилі одна, а якість променя низька, але вони мають переваги, доступні за ціною та прості у використанні.
2. Структура
Структура волоконного лазера є складною, включаючи волокно, джерело світла насоса, систему охолодження тощо.
Структура діодного лазера є відносно простою, в основному включає діод, зовнішній резонатор, джерело світла насоса тощо. Волоконні лазери, як правило, громіздкі з точки зору розміру та ваги, тоді як діодні лазери менші та легші.
3. Продуктивність
Волоконні лазери мають характеристики високої потужності, високої ефективності та високої якості пучків. Їх вихідні довжини хвиль охоплюють широкий діапазон і мають хорошу точкову якість. Вони підходять для виробництва, наукових досліджень та інших сфер.
Діодні лазери в основному підходять для деяких звичайних застосувань, таких як волоконно-оптичний зв’язок, лазерний друк, фототерапія тощо. Діодні лазери дешеві, прості у використанні та підходять для деяких організацій або осіб з меншим бюджетом.

Порівняння ознак
A. Вихідна потужність
Волоконні лазери, як правило, мають широкий діапазон вихідної потужності, коливається від кількох сотень ват до кількох кіловат. Наприклад, високопотужні безперервні волоконні лазери IPG можуть забезпечувати вихідну потужність від 1 кВт до понад 100 кВт. Крім того, волоконні лазери мають широкий робочий діапазон довжин хвиль, можуть вибирати одномодовий або багатомодовий режим, а також мають високу стабільність і довговічність діодів накачування.

Що стосується діодних лазерів, то їх діапазон вихідної потужності, як правило, нижчий і коливається від кількох ват до сотень ват. Це пов’язано з тим, що робочий матеріал діодного лазера є напівпровідниковим матеріалом, і кількість фотонів, що генеруються в результаті переходу його рівня енергії, відносно мала, тому вихідна потужність відносно низька. Однак діодні лазери мають такі переваги, як різноманітність довжин хвиль, малий розмір і висока ефективність, тому вони все ще мають унікальні переваги в деяких конкретних застосуваннях.
B. Діапазон довжин хвиль
Діапазон довжин хвиль волоконних лазерів залежить насамперед від використовуваного середовища підсилення. Наприклад, спектр поглинання легованого ітербієм волокна (YDF) коливається від 900 нм до 1000 нм з двома сильними піками поглинання при 915 нм і 976 нм. Тому вихідна довжина хвилі волоконних лазерів, легованих ітербієм, зазвичай знаходиться в ближній інфрачервоній області, наприклад, в діапазоні 1 мкм.

Діапазон довжин хвиль діодних лазерів відносно широкий, від видимого світла до ближнього інфрачервоного світла. Конкретна довжина хвилі залежить від різних напівпровідникових матеріалів і конструкції. Наприклад, напівпровідникові лазери, що використовують різні матеріали, можуть створювати лазери з різними довжинами хвиль, такими як 800 нм, 940 нм, 1310 нм і 1480 нм.
C. Якість променя
Волоконні лазери, як правило, мають дуже високу якість променя та можуть створювати промені, майже обмежені дифракцією. Зокрема, ключовим параметром якості пучка є BPP (Beam-parameter product), який може безпосередньо впливати на якість точної та макрообробки. Наприклад, його можна використовувати для різання, зварювання або обробки різноманітних матеріалів, у тому числі тонких листів і світловідбиваючих металів. Крім того, завдяки високій питомій потужності волоконні лазери забезпечують швидшу обробку та підвищення продуктивності.

Якість променя діодних лазерів залежить від конкретного типу. Найпростішим випадком є ​​VCSEL (лазер з вертикальним випромінюванням поверхні), який зазвичай випромінює промінь із високою якістю променя, помірною розбіжністю променя, без астигматизму та круговим розподілом інтенсивності. Однак, якщо використовується проста сферична лінза, ефективність зв'язку значно знижується через еліптичність променя. Іншим прикладом є невеликі лазерні діоди з крайовим випромінюванням, які також випромінюють в одному просторовому режимі і, отже, в принципі також дозволяють ефективно з’єднуватися з одномодовими волокнами.
D. Ефективність та енергоспоживання
Волоконні лазери мають чудову електрооптичну ефективність перетворення та можуть перетворювати більшу частину вхідної електричної енергії на вихід лазера. В основному це пов’язано з особливою структурою його підсилювального середовища, тобто волокна, легованого ітербієм. Крім того, волоконні лазери мають чудову якість променя, виробляючи промені, майже обмежені дифракцією, що призводить до покращеної точності обробки та можливостей. Висока щільність потужності волоконних лазерів забезпечує швидку обробку та підвищення продуктивності.

Що стосується діодних лазерів, то їх ефективність і енергоспоживання відрізняються в залежності від конкретного типу. Наприклад, VCSEL (поверхнево-випромінювальні лазери з вертикальною порожниною) можуть випромінювати промені з високою якістю променя, помірною розбіжністю, відсутністю астигматизму та круговим розподілом інтенсивності. Однак, якщо для зчеплення використовується проста сферична лінза, ефективність зчеплення може бути значно знижена через еліптичність променя. Як і маленькі лазерні діоди з краєвим випромінюванням, цей діод також випромінює в одному просторовому режимі, таким чином, в принципі, також забезпечує ефективне з’єднання з одномодовими волокнами. Загалом, як волоконний, так і діодний лазери мають свої унікальні переваги та прикладні цінності. Для конкретних вимог застосування необхідно вибрати найбільш відповідний тип лазера на основі конкретної ситуації.

застосування
А. Галузі застосування волоконних лазерів
Волоконні лазери використовуються в широкому діапазоні застосувань, включаючи промислову обробку та виробництво, медичну та косметичну промисловість, а також наукові дослідження та військові застосування. У промисловості різні типи волоконних лазерів мають різне типове застосування. Наприклад, його можна використовувати для лазерного оптоволоконного зв’язку, лазерного космічного міжміського зв’язку, промислового суднобудування, виробництва автомобілів, лазерного гравірування, лазерного маркування, лазерного різання, друкарських роликів, свердління/різання/зварювання металів і неметалів (наприклад, як зварювання міді, загартування, плакування та глибоке зварювання), військова оборона та безпека, медичне обладнання та обладнання, а також масштабна інфраструктура. Крім того, волоконні лазери також можна використовувати як джерела накачування для інших лазерів.
B. Області застосування діодних лазерів
Будучи лазером, який використовує напівпровідникові матеріали як робочі речовини, діодні лазери мають широкий спектр застосування. З точки зору зв’язку та передачі даних, його можна використовувати в побудові систем оптичного зв’язку та безпосередньо використовувати як джерело світла для перетворення електричної енергії в лазерну. Крім того, друк і гравірування також є важливими сферами застосування. Діодні лазери також широко використовуються в областях дисплеїв і освітлення, в основному завдяки їх невеликому розміру, високій ефективності і тривалому терміну служби.

Відмінності та характеристики волоконних лазерів і діодних лазерів
Основні відмінності та характеристики волоконних і діодних лазерів можна порівняти з точки зору якості лазерного променя, джерела світла, ефективності різання, лазерних модулів, обслуговування системи та вихідної потужності.

Волоконні лазери використовують скляні волокна, леговані рідкоземельними елементами, як підсилювальне середовище, яке можна розробити на основі волоконних підсилювачів для формування високої щільності потужності, викликаючи «інверсію числа частинок» рівня лазерної енергії робочого матеріалу лазера. Коли петля позитивного зворотного зв'язку належним чином додана (утворюючи резонансну порожнину), може сформувати вихід лазерних коливань. Таким чином, він має високу середню потужність і сильний тепловий ефект і широко використовується при різанні металевих матеріалів, зварюванні, свердлінні, спіканні тощо в галузі макрообробки.

Діодні лазери мають високу пікову потужність, малий тепловий ефект і високу точність обробки. Зазвичай вони використовуються в області тонкої мікрообробки тонких, крихких матеріалів і неметалевих матеріалів. Найпростішим випадком є ​​VCSEL (лазер з вертикальним випромінюванням поверхні), який зазвичай випромінює промінь із високою якістю променя, помірною розбіжністю променя, без астигматизму та круговим розподілом інтенсивності. При використанні простої сферичної лінзи ефективність зв'язку значно знижується через еліптичність пучка. Крім того, діодні лазери мають деякі проблеми, такі як астигматизм на виході, особливо діоди з керованим посиленням, які можна компенсувати додатковими слабкими циліндричними лінзами.

Загалом, вибір типу лазерної технології залежить від конкретних потреб застосування та сценаріїв.

Контактна інформація:

Якщо у вас є якісь ідеї, не соромтеся поговорити з нами. Незалежно від того, де знаходяться наші клієнти та які наші вимоги, ми будемо слідувати нашій меті надавати нашим клієнтам високу якість, низькі ціни та найкращий сервіс.