С быстрым развитием интеллектуального производства и локализацией высококачественного оборудования лазерные технологии — одна из основных движущих сил — влияют на множество отраслей. Среди различных лазерных приложений оптоволоконные лазеры стали "звездными продуктами" благодаря своим уникальным преимуществам. Эта статья представляет оптоволоконные лазеры с точки зрения их принципов работы, основных типов и будущих перспектив.
I. Принципы работы
Принцип работы оптоволоконного лазера основан на процессе стимулированного излучения. Его основные компоненты включают источник насоса, усилительное среду и резонатор.
Источник насоса обычно использует высокомощный полупроводниковый лазер, который служит "двигателем" энергии для всей системы. Оптические волокна, легированные редкоземельными элементами (такими как эрбий, иттербий, неодим и т. д.), служат усилительным средой. Когда они возбуждаются насосным светом, легированные ионы поглощают энергию и переходят на более высокий уровень энергии. Затем они возвращаются в более низкое энергетическое состояние через стимулированное излучение, генерируя лазерный свет. В этом процессе насосный свет возбуждает легированные ионы, заставляя их переходить из основного состояния в возбужденное состояние, создавая
инверсии населения — основу для генерации лазера. Резонатор оптоволоконного лазера, образованный зеркалами или торцами волокна на обоих концах, позволяет фотонам многократно отражаться и усиливаться. Когда частота колебаний фотонов достигает порога, количество фотонов накапливается, что приводит к лазерному излучению. Резонатор определяет ключевые характеристики, такие как
длина волны, ширина полосы и режим, играя жизненно важную роль в регулировании его выходной производительности. II. Основные типы оптоволоконных лазеров
1. Лазеры с непрерывной волной (CW)
CW-лазеры
излучают непрерывные и стабильные световые потоки с постоянной выходной мощностью. В промышленном производстве они широко используются в приложениях, требующих высокой точности обработки и эффективности.
Например:
-
В лазерной резке толстых металлических пластин стабильный высокомощный выход обеспечивает непрерывность и качество резки.
-
В лазерной маркировке непрерывные лазерные лучи могут четко и точно маркировать текст, узоры, QR-коды и т. д. на поверхностях материалов. Эти марки обладают отличной стойкостью к износу и широко используются в отслеживании продукции и борьбе с подделками.
2. Импульсные оптоволоконные лазеры
Импульсные оптоволоконные лазеры излучают лазерный свет импульсами, каждый из которых передает крайне высокую пиковую мощность. Они необходимы в лазерной микрообработке, позволяя точной и аккуратной механической обработке.
Например:
-
В производстве электронных устройств они используются для сверления и гравировки микро-компонентов.
-
Их короткая ширина импульса и высокая пиковая энергия позволяют точно контролировать обрабатываемую область, минимизируя тепловые эффекты на окружающие материалы.
-
В исследованиях нелинейной оптики импульсные лазеры могут генерировать высшие нелинейные эффекты и исследовать поведение материалов при экстремальных условиях света.
3. Специальные оптоволоконные лазеры (одномодовые и многомодовые)
-
Одномодовые оптоволоконные лазеры предлагают отличное качество луча, узкую полосу и низкий уровень шума. Они идеальны для высокоточных приложений, таких как обработка электронных чипов, спектральный анализ, квантовые эксперименты и офтальмологическая хирургия.
-
Многомодовые оптоволоконные лазеры, хотя и немного уступают по качеству луча, могут достигать большей выходной мощности, что делает их подходящими для промышленных приложений, таких как резка толстого металла, сварка, 3D-печать и закалка поверхностей материалов.
III. Будущие перспективы оптоволоконных лазеров
Как одна из основных технологий в современном производстве, оптоволоконные лазеры обладают сильным потенциалом в отношении роста рынка, технологического прогресса, поддержки политики и развития промышленной цепочки.
1. Рыночные перспективы
Согласно авторитетным прогнозам, глобальный рынок оптоволоконных лазеров ожидает роста более чем на 10% в год, достигнув более 10 миллиардов долларов США к 2025 году. Китай, как крупнейший единый рынок, предлагает значительный потенциал для развития.
2. Технологические инновации и развитие
С учетом растущего спроса на современное производство требования к производительности оптоволоконных лазеров продолжают расти. Основное направление будущего развития — это увеличение выходной мощности при сохранении отличного качества луча.
3. Поддержка политики и улучшение промышленной цепочки
Китай приоритизировал развитие лазерной промышленности, постоянно увеличивая инвестиции в НИОКР и усиливая поддержку промышленной политики. Усилия по локализации основных компонентов и укреплению цепочки поставок помогают отрасли расти и достигать большей независимости.
Заключение
Оптоволоконные лазеры уже стали основой лазерной промышленности. С объединенной динамикой политики, рынка и технологических инноваций они предлагают светлые перспективы и заслуживают пристального внимания всей отрасли.
IV. Ссылки и дополнительное чтение
-
Принципы и приложения оптоволоконных лазеров, Лазерный журнал
-
Ежегодный отчет Ассоциации оптики и оптоэлектроники Китая
-
Соответствующие интерпретации политики и отчеты по исследованию рынка
Хотите узнать больше о лазерных технологиях? Посетите наш сайт: erditechs.com