फाइबर लेजर बनाम ठोस-राज्य लेजर

लेजर प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के आज के युग में, ठोस-राज्य लेजर और फाइबर लेजर, दो प्रमुख मुख्यधारा के लेजर उत्पादों के रूप में, प्रत्येक ने औद्योगिक उत्पादन, वैज्ञानिक अनुसंधान और सैन्य अनुप्रयोगों जैसे कई क्षेत्रों में अपने अद्वितीय आकर्षण और लाभों का प्रदर्शन किया है।

1। तकनीकी सिद्धांत और प्रदर्शन अंतर

1.1 गेन मीडियम

फाइबर लेज़र्स लाभ मीडिया के रूप में दुर्लभ पृथ्वी-डोप किए गए ग्लास फाइबर का उपयोग करते हैं। पंप प्रकाश की कार्रवाई के तहत, फाइबर में उच्च शक्ति घनत्व का गठन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप गुंजयमान गुहा के सकारात्मक प्रतिक्रिया लूप के माध्यम से लेजर ऊर्जा स्तर और लेजर दोलन की जनसंख्या उलटा होता है। फाइबर लेजर कॉम्पैक्ट होते हैं और उन्हें एक जटिल शीतलन प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है, और फाइबर का लचीलापन उन्हें बहु-आयामी अंतरिक्ष प्रसंस्करण अनुप्रयोगों में अधिक लाभप्रद बनाता है। एक फाइबर लेजर का मूल एक ऑप्टिकल फाइबर है, एक लचीला, बाल-पतला ग्लास या प्लास्टिक फिलामेंट है जो न्यूनतम नुकसान के साथ लंबी दूरी पर प्रकाश का मार्गदर्शन करने की क्षमता के लिए जाना जाता है। फाइबर लेजर के सक्रिय लाभ माध्यम के रूप में कार्य करता है और लेजर के संचालन का मूल है। हालांकि, दूरसंचार में उपयोग किए जाने वाले अनडोप्ड ग्लास या प्लास्टिक फाइबर के विपरीत, एक फाइबर लेजर में ऑप्टिकल फाइबर को दुर्लभ पृथ्वी तत्वों जैसे कि एर्बियम या ytterbium के साथ डोप किया जाता है। यह डोपिंग लेजर ऑपरेशन के लिए आवश्यक ऊर्जा स्थिति का परिचय देता है, जिससे फाइबर को न केवल प्रकाश का मार्गदर्शन करने की अनुमति मिलती है, बल्कि इसे बढ़ाया जाता है। सॉलिड-स्टेट लेजर (एसएसएल) अपने अद्वितीय लाभ मध्यम, ठोस सामग्री पर केंद्रित है, और आमतौर पर चार भागों से बना होता है: लाभ मध्यम, शीतलन प्रणाली, ऑप्टिकल गुंजयमान गुहा और पंप स्रोत। लाभ का माध्यम, जैसे कि रूबी (Cr: Al₂o₃) या Neodymium-doped yttrium एल्यूमीनियम गार्नेट (ND: YAG), ठोस-राज्य लेजर की आत्मा है। सक्रिय आयनों (जैसे कि nd⁺⁺) इसके अंदर डोप किया गया, पंप प्रकाश की कार्रवाई के तहत जनसंख्या उलटा प्राप्त करता है, जिससे लेजर प्रकाश उत्पन्न होता है। कूलिंग सिस्टम लेजर के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए लेजर पीढ़ी के कारण लाभ माध्यम के अंदर जमा गर्मी को हटाने के लिए जिम्मेदार है। ऑप्टिकल रेज़ोनेटर फोटॉनों की सकारात्मक प्रतिक्रिया के माध्यम से निरंतर दोलन बनाता है, एक अत्यधिक मोनोक्रोमैटिक और अत्यधिक दिशात्मक लेजर बीम को आउटपुट करता है।

1.2 प्रदर्शन और दक्षता फाइबर लेज़रों को उनकी उत्कृष्ट विद्युत दक्षता के लिए जाना जाता है, फाइबर ऑप्टिक केबल की प्रकृति के लिए धन्यवाद, जो न्यूनतम नुकसान के साथ प्रकाश का संचालन कर सकता है। यह सुविधा फाइबर लेज़रों को अविश्वसनीय रूप से ऊर्जा कुशल बनाती है, अक्सर 30%से अधिक की क्षमता प्राप्त होती है। ठोस-राज्य लेजर आम तौर पर कम कुशल होते हैं, शायद उनके बड़े लाभ मीडिया के उच्च नुकसान और पंपिंग के लिए उच्च तीव्रता वाले लैंप की आवश्यकता के कारण।

1.3 बीम की गुणवत्ता: सीधे अनुप्रयोग में लेज़रों की प्रभावशीलता को प्रभावित करता है, फाइबर लेज़रों के एकल-मोड ऑपरेशन में अविश्वसनीय रूप से उच्च बीम गुणवत्ता प्रदान किया जा सकता है, जो तंग फोकसिंग और न्यूनतम विचलन की विशेषता है। ठोस-राज्य लेजर, उच्च गुणवत्ता वाले बीम प्रदान करने में सक्षम होते हुए, अक्सर फाइबर लेज़रों की बीम गुणवत्ता से मेल खाना मुश्किल होता है, विशेष रूप से उच्च शक्ति के स्तर पर। उनकी कम दक्षता और बीम की गुणवत्ता के बावजूद, ठोस-राज्य लेजर उनके फायदे के बिना नहीं हैं। उनके पास शक्तिशाली पावर स्केलिंग क्षमताएं हैं और वे उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं। सॉलिड-स्टेट लेज़रों को लाभ माध्यम और पंप पावर के आकार को बढ़ाकर अविश्वसनीय रूप से उच्च शक्ति स्तर का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जो फाइबर आकार और गर्मी विघटन की सीमाओं के कारण फाइबर लेज़रों के लिए इतना सरल नहीं है।

1.4 स्थिरता फाइबर लेजर में उच्च स्थिरता होती है। उनकी फाइबर संरचना पर्यावरणीय परिवर्तनों (जैसे तापमान, आर्द्रता, कंपन, आदि) के लिए असंवेदनशील है और कठोर वातावरण में स्थिर काम करने की स्थिति बनाए रख सकती है। इसी समय, फाइबर लेज़रों को पर्यावरणीय परिवर्तनों के लिए अधिक टिकाऊ और अनुकूल माना जाता है क्योंकि वे एक ठोस-राज्य संरचना का उपयोग करते हैं और इसमें फ्री-स्पेस ऑप्टिकल घटक नहीं होते हैं। ठोस-राज्य लेज़रों में अपेक्षाकृत खराब स्थिरता होती है, और पर्यावरणीय कारकों में परिवर्तन उनके प्रदर्शन पर अधिक प्रभाव डाल सकता है।

1.5 हीट डिसिपेशन फाइबर लेजर में उत्कृष्ट गर्मी अपव्यय प्रदर्शन होता है। इसका लाभ माध्यम ऑप्टिकल फाइबर है, जिसमें वॉल्यूम अनुपात के लिए एक बड़ा सतह क्षेत्र है, और गर्मी को जल्दी से विघटित किया जा सकता है, इसलिए यह लंबे समय तक काम कर सकता है और उच्च शक्ति उत्पादन का सामना कर सकता है। ठोस-राज्य लेजर गर्मी को फैलाने के लिए अपेक्षाकृत कठिन होते हैं, और उच्च शक्ति पर काम करते समय थर्मल प्रभावों के लिए प्रवण होते हैं, लेजर के प्रदर्शन और जीवन को प्रभावित करते हैं।

1.6 आकार और रखरखाव की लागत फाइबर लेजर बहुत कॉम्पैक्ट हैं और लगभग कोई रखरखाव की आवश्यकता नहीं है। फाइबर का छोटा आकार और बाहरी दर्पणों की अनुपस्थिति ठोस-राज्य लेजर से जुड़ी संरेखण समस्याओं को बहुत कम करती है। इसके अलावा, फाइबर की उत्कृष्ट गर्मी अपव्यय क्षमताओं को आमतौर पर सक्रिय शीतलन की आवश्यकता नहीं होती है, आगे रखरखाव की आवश्यकताओं को कम करना। इसी समय, फाइबर लेजर आम तौर पर संचालित करने के लिए सुरक्षित होते हैं क्योंकि लेजर फाइबर के भीतर सीमित होता है, जिससे आकस्मिक जोखिम के जोखिम को कम किया जाता है। ठोस-राज्य लेज़रों में दर्पणों का संरेखण उनके संचालन के लिए महत्वपूर्ण है और इसे नियमित निरीक्षण और समायोजन की आवश्यकता होती है, जो रखरखाव कार्यभार को बढ़ाता है। इसके अलावा, ठोस-राज्य लेज़रों को आमतौर पर लाभ माध्यम में उत्पन्न गर्मी का प्रबंधन करने के लिए सक्रिय शीतलन की आवश्यकता होती है, जो न केवल सिस्टम की जटिलता को बढ़ाता है, बल्कि रखरखाव की आवश्यकताओं को भी बढ़ाता है। सॉलिड-स्टेट लेजर फाइबर लेज़रों की तुलना में बड़ा होता है। बड़े लाभ दर्पण और बाहरी दर्पण की आवश्यकता उनके आकार और वजन को बढ़ाती है, सीमित स्थान के साथ अनुप्रयोगों में उनकी प्रयोज्यता को सीमित करती है।

2। आवेदन क्षेत्र

फाइबर लेज़र्स औद्योगिक कटिंग और वेल्डिंग के क्षेत्र में अपनी उच्च शक्ति, उच्च बीम गुणवत्ता, अच्छी गर्मी अपव्यय प्रदर्शन और स्थिरता के साथ चमकते हैं। फाइबर लेजर विशेष रूप से मोटी प्लेट काटने और धातु सामग्री के वेल्डिंग के लिए उपयुक्त हैं। उनके उच्च इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण दक्षता और समायोजन-मुक्त और रखरखाव-मुक्त डिजाइन उपयोग की लागत और रखरखाव की कठिनाई को बहुत कम करते हैं। इसी समय, फाइबर लेज़रों की उच्च सहिष्णुता कठोर कामकाजी वातावरण, जैसे कि धूल, कंपन, आर्द्रता, आदि के लिए, उन्हें विभिन्न औद्योगिक स्थलों में भी अच्छा प्रदर्शन करती है। मैक्रो प्रसंस्करण के क्षेत्र में निरंतर लेज़रों में उच्च स्तर की पैठ है, और धीरे -धीरे इस क्षेत्र में पारंपरिक प्रसंस्करण विधियों को बदल दिया है। सॉलिड-स्टेट लेजर अल्ट्रा-सटीकता और अल्ट्रा-माइक्रो प्रसंस्करण के क्षेत्र में उनकी उच्च शिखर शक्ति, बड़ी पल्स ऊर्जा और लघु-तरंग दैर्ध्य लेजर आउटपुट (जैसे हरी प्रकाश और पराबैंगनी प्रकाश) के साथ अद्वितीय हैं। धातु/गैर-धातु सामग्री अंकन, कटिंग, ड्रिलिंग और वेल्डिंग जैसी प्रक्रियाओं में, ठोस-राज्य लेजर उच्च प्रसंस्करण सटीकता और व्यापक सामग्री प्रयोज्यता प्राप्त कर सकते हैं। विशेष रूप से उच्च-सटीक वेल्डिंग और प्रकाश-इलाज 3 डी प्रिंटिंग में गैर-मेटैलिक सामग्रियों में, ठोस-राज्य लेजर छोटे थर्मल प्रभाव और उच्च प्रसंस्करण सटीकता के साथ अपने लघु-तरंग दैर्ध्य लेजर के कारण पसंदीदा उपकरण बन गए हैं। सॉलिड-स्टेट लेज़रों का उपयोग मुख्य रूप से गैर-मेटैलिक सामग्री और पतली, भंगुर और अन्य धातु सामग्रियों के सटीक माइक्रो-मचिंग के क्षेत्र में किया जाता है, जो उनके छोटे तरंग दैर्ध्य (पराबैंगनी, गहरी पराबैंगनी), छोटी नाड़ी की चौड़ाई (पिकोसकॉन्ड, फेमटोसेकंड) और उच्च शिखर शक्ति के कारण होते हैं। इसके अलावा, ठोस-राज्य लेज़रों का उपयोग पर्यावरण, चिकित्सा, सैन्य और इतने पर के क्षेत्रों में अत्याधुनिक वैज्ञानिक अनुसंधान में व्यापक रूप से किया जाता है।

3। बाजार हिस्सेदारी मेरा देश कम-अंत विनिर्माण से उच्च-अंत विनिर्माण में विनिर्माण उद्योग के परिवर्तन और उन्नयन की प्रक्रिया में है। उच्च अनुपात के लिए कम-अंत विनिर्माण खाते। मैक्रो-प्रोसेसिंग मार्केट में लो-एंड मैन्युफैक्चरिंग और कुछ हाई-एंड मैन्युफैक्चरिंग दोनों शामिल हैं। बाजार की मांग बड़ी है। इसलिए, फाइबर लेजर की बाजार क्षमता अपेक्षाकृत बड़ी है। घरेलू कम-शक्ति वाले फाइबर लेजर अत्यधिक स्थानीय हैं, और कई बड़े पैमाने पर घरेलू निर्माता हैं। "चीन लेजर उद्योग विकास रिपोर्ट" के अनुसार, कम-शक्ति फाइबर लेजर को घरेलू उत्पादों द्वारा पूरी तरह से बदल दिया गया है; मध्यम-शक्ति निरंतर फाइबर लेजर के संदर्भ में, घरेलू गुणवत्ता में कोई स्पष्ट नुकसान नहीं है, मूल्य लाभ स्पष्ट है, और बाजार में हिस्सेदारी तुलनीय है; उच्च शक्ति वाले निरंतर फाइबर लेजर के संदर्भ में, घरेलू ब्रांडों ने आंशिक बिक्री हासिल की है। ठोस-राज्य लेज़रों के लिए, चीन में देर से विकास के कारण, वर्तमान में इस उत्पाद के साथ उनके मुख्य व्यवसाय के रूप में कोई सूचीबद्ध कंपनियां नहीं हैं, और वे आम तौर पर विदेशी ब्रांडों की खरीद करते हैं। फाइबर लेज़रों का उपयोग मुख्य रूप से मैक्रो प्रसंस्करण के क्षेत्र में किया जाता है, क्योंकि उनकी उच्च आउटपुट पावर (लेजर मैक्रो प्रोसेसिंग आम तौर पर प्रसंस्करण ऑब्जेक्ट के आकार और आकार के प्रसंस्करण को संदर्भित करती है, जो कि मिलीमीटर स्तर पर लेजर बीम के प्रभाव के साथ); ठोस लेज़रों का उपयोग सूक्ष्म प्रसंस्करण के क्षेत्र में व्यापक रूप से किया जाता है, क्योंकि उनके फायदे जैसे कि शॉर्ट वेवलेंथ, संकीर्ण पल्स चौड़ाई, और उच्च शिखर शक्ति (माइक्रो प्रोसेसिंग आमतौर पर आकार और आकार के प्रसंस्करण को संदर्भित करता है, जो कि माइक्रोमीटर या नैनोमीटर तक पहुंचने वाले सटीकता के साथ सटीकता तक पहुंचता है), जिसके परिणामस्वरूप ठोस लेसर और फाइबर लेज़र के उपयोगकर्ताओं के बीच कुछ अंतर होते हैं। सामान्य तौर पर, ठोस लेज़रों और फाइबर लेज़रों में उनके एप्लिकेशन फ़ील्ड में अलग -अलग ध्यान केंद्रित होते हैं और प्रत्येक का अपना एप्लिकेशन फ़ील्ड होता है। अधिकांश क्षेत्रों में दोनों के बीच कोई सीधी प्रतिस्पर्धा नहीं है। धातु सामग्री प्रसंस्करण के क्षेत्र में जो सूक्ष्म प्रसंस्करण के क्षेत्र के साथ ओवरलैप होता है, जब धातु एक निश्चित मोटाई तक पहुंचती है, तो यह क्षेत्र आम तौर पर लागत कारणों के कारण पारंपरिक तरीकों या फाइबर लेजर को अपनाता है। ठोस लेज़रों का उपयोग केवल उन दृश्यों में किया जाता है जहां धातु की मोटाई पतली होती है या प्रसंस्करण आवश्यकताएं अधिक होती हैं और लागत संवेदनशील नहीं होती है। इसके अलावा, दोनों के बीच प्रतियोगिता ओवरलैप कम है। ठोस लेज़रों का उपयोग मुख्य रूप से गैर-धातु सामग्री (ग्लास, सेरामिक्स, प्लास्टिक, पॉलिमर, पैकेजिंग, अन्य भंगुर सामग्री, आदि) के प्रसंस्करण के लिए किया जाता है, और धातु सामग्री के क्षेत्र में, वे उच्च सटीक आवश्यकताओं के साथ दृश्यों में उपयोग किए जाते हैं और लागत के लिए अपेक्षाकृत असंवेदनशील होते हैं।