आजच्या लेसर तंत्रज्ञानाच्या वेगवान विकासाच्या युगात, सॉलिड-स्टेट लेसर आणि फायबर लेसर, दोन मुख्य प्रवाहात लेसर उत्पादने म्हणून प्रत्येकाने औद्योगिक उत्पादन, वैज्ञानिक संशोधन आणि लष्करी अनुप्रयोग यासारख्या अनेक क्षेत्रात त्यांचे अनन्य आकर्षण आणि फायदे दर्शविले आहेत.
1. तांत्रिक तत्त्वे आणि कामगिरीतील फरक
1.1 मध्यम मिळवा
फायबर लेसर गेन मीडिया म्हणून दुर्मिळ पृथ्वी-डोप्ड ग्लास तंतू वापरतात. पंप लाइटच्या क्रियेअंतर्गत, फायबरमध्ये उच्च उर्जा घनता तयार केली जाते, परिणामी रेझोनंट पोकळीच्या सकारात्मक अभिप्राय लूपद्वारे लेसर उर्जा पातळी आणि लेसर दोलनची लोकसंख्या व्युत्पन्न होते. फायबर लेसर कॉम्पॅक्ट असतात आणि जटिल शीतकरण प्रणालीची आवश्यकता नसते आणि फायबरची लवचिकता बहु-आयामी अंतराळ प्रक्रिया अनुप्रयोगांमध्ये अधिक फायदेशीर बनवते. फायबर लेसरचा गाभा एक ऑप्टिकल फायबर आहे, एक लवचिक, केस-पातळ ग्लास किंवा प्लास्टिक फिलामेंट कमीतकमी तोटासह लांब पल्ल्यावर प्रकाशित करण्याच्या क्षमतेसाठी ओळखला जातो. फायबर लेसरचे सक्रिय गेन माध्यम म्हणून कार्य करते आणि लेसरच्या ऑपरेशनचा मुख्य भाग आहे. तथापि, टेलिकम्युनिकेशन्समध्ये वापरल्या जाणार्‍या न वापरलेल्या काचेच्या किंवा प्लास्टिकच्या तंतूंच्या विपरीत, फायबर लेसरमधील ऑप्टिकल फायबर एर्बियम किंवा यटरबियम सारख्या दुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांसह डोप केलेले आहे. हे डोपिंग लेसर ऑपरेशनसाठी आवश्यक उर्जा स्थितीचा परिचय देते, फायबरला केवळ प्रकाशाचे मार्गदर्शन करू शकत नाही तर त्यास वाढवते. सॉलिड-स्टेट लेसर (एसएसएल) त्याच्या अद्वितीय गेन मध्यम, सॉलिड मटेरियलवर केंद्रित आहे आणि सामान्यत: चार भागांनी बनलेला असतो: मध्यम, कूलिंग सिस्टम, ऑप्टिकल रेझोनंट पोकळी आणि पंप स्त्रोत मिळवा. गेन माध्यम, जसे रुबी (सीआर: अलओओ) किंवा निओडीमियम-डोप्ड यट्रियम अ‍ॅल्युमिनियम गार्नेट (एनडी: यॅग) सॉलिड-स्टेट लेसरचा आत्मा आहे. सक्रिय आयन (जसे की एनडी⁺) मध्ये डोप केलेले पंप लाइटच्या क्रियेखाली लोकसंख्या व्युत्पन्न प्राप्त करते, ज्यामुळे लेसर लाइट तयार होतो. लेसरचे स्थिर ऑपरेशन सुनिश्चित करण्यासाठी लेसर पिढीमुळे वाढीच्या माध्यमात जमा केलेली उष्णता काढून टाकण्यासाठी शीतकरण प्रणाली जबाबदार आहे. ऑप्टिकल रेझोनेटर फोटॉनच्या सकारात्मक अभिप्रायाद्वारे सतत दोलन तयार करते, अत्यंत मोनोक्रोमॅटिक आणि अत्यंत दिशात्मक लेसर बीम आउटपुट करते.
१.२ कार्यक्षमता आणि कार्यक्षमता फायबर लेसर त्यांच्या उत्कृष्ट विद्युत कार्यक्षमतेसाठी ओळखले जातात, फायबर ऑप्टिक केबल्सच्या स्वरूपाचे आभार, जे कमीतकमी तोटासह प्रकाश टाकू शकतात. हे वैशिष्ट्य फायबर लेसर आश्चर्यकारकपणे ऊर्जा कार्यक्षम करते, बहुतेक वेळा 30%पेक्षा जास्त कार्यक्षमता प्राप्त करते. सॉलिड-स्टेट लेसर सामान्यत: कमी कार्यक्षम असतात, बहुधा त्यांच्या मोठ्या वाढीच्या माध्यमांचे जास्त नुकसान आणि पंपिंगसाठी उच्च-तीव्रतेच्या दिवे आवश्यकतेमुळे.
१.3 बीम गुणवत्ता: फायबर लेसरच्या अचूक अनुप्रयोगांमध्ये लेसरच्या प्रभावीतेवर थेट परिणाम होतो, घट्ट फोकसिंग आणि कमीतकमी डायव्हर्जन्सद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आश्चर्यकारकपणे उच्च बीम गुणवत्ता प्रदान करू शकते. सॉलिड-स्टेट लेसर, उच्च-गुणवत्तेचे बीम प्रदान करण्यास सक्षम असताना, फायबर लेसरच्या बीम गुणवत्तेशी, विशेषत: उच्च उर्जा पातळीवर जुळविणे बर्‍याचदा कठीण असते. त्यांची कमी कार्यक्षमता आणि तुळईची गुणवत्ता असूनही, सॉलिड-स्टेट लेसर त्यांच्या फायद्यांशिवाय नाहीत. त्यांच्याकडे पॉवर स्केलिंग क्षमता शक्तिशाली आहे आणि उच्च-शक्ती अनुप्रयोगांसाठी ते योग्य आहेत. सॉलिड-स्टेट लेसर फायबर आकार आणि उष्णता अपव्ययतेच्या मर्यादेमुळे फायबर लेसरसाठी इतके सोपे नाही, जे फायबर लेसर आणि पंप पॉवरचा आकार वाढवून आश्चर्यकारकपणे उच्च उर्जा पातळी तयार करण्यासाठी डिझाइन केले जाऊ शकते.
1.4 स्थिरता फायबर लेसरमध्ये उच्च स्थिरता असते. त्यांची फायबर स्ट्रक्चर पर्यावरणीय बदलांबद्दल (जसे की तापमान, आर्द्रता, कंप इ.) असंवेदनशील आहे आणि कठोर वातावरणात स्थिर कामकाजाची परिस्थिती राखू शकते. त्याच वेळी, फायबर लेसरला पर्यावरणीय बदलांना अधिक टिकाऊ आणि जुळवून घेता येते कारण ते सॉलिड-स्टेट स्ट्रक्चर वापरतात आणि त्यात फ्री-स्पेस ऑप्टिकल घटक नसतात. सॉलिड-स्टेट लेसरमध्ये तुलनेने कमी स्थिरता असते आणि पर्यावरणीय घटकांमधील बदलांचा त्यांच्या कामगिरीवर जास्त परिणाम होऊ शकतो.
1.5 उष्णता अपव्यय फायबर लेसरमध्ये उष्णता अपव्यय उत्कृष्ट कामगिरी आहे. त्याचे फायदेशीर माध्यम ऑप्टिकल फायबर आहे, ज्यात व्हॉल्यूम रेशोचे मोठे पृष्ठभाग आहे आणि उष्णता द्रुतगतीने नष्ट केली जाऊ शकते, जेणेकरून ते बर्‍याच काळासाठी स्थिरपणे कार्य करू शकते आणि उच्च उर्जा उत्पादनास प्रतिकार करू शकते. सॉलिड-स्टेट लेसर उष्णता नष्ट करणे तुलनेने अवघड आहे आणि उच्च शक्तीवर कार्य करताना थर्मल इफेक्टची शक्यता असते, लेसरच्या कार्यक्षमतेवर आणि आयुष्यावर परिणाम होतो.
1.6 आकार आणि देखभाल खर्च फायबर लेसर खूप कॉम्पॅक्ट आहेत आणि जवळजवळ देखभाल आवश्यक नाही. फायबरचे लहान आकार आणि बाह्य आरशांच्या अनुपस्थितीमुळे सॉलिड-स्टेट लेसरशी संबंधित संरेखन समस्या मोठ्या प्रमाणात कमी करतात. याव्यतिरिक्त, फायबरच्या उत्कृष्ट उष्णता अपव्यय क्षमता सहसा सक्रिय शीतकरणाची आवश्यकता नसते, पुढील देखभाल आवश्यकता कमी करते. त्याच वेळी, फायबर लेसर सामान्यत: ऑपरेट करणे अधिक सुरक्षित असतात कारण लेसर फायबरमध्ये मर्यादित असतो, ज्यामुळे अपघाती प्रदर्शनाचा धोका कमी होतो. सॉलिड-स्टेट लेसरमध्ये आरशांचे संरेखन त्यांच्या ऑपरेशनसाठी गंभीर आहे आणि नियमित तपासणी आणि समायोजन आवश्यक आहे, ज्यामुळे देखभाल वर्कलोड वाढते. याव्यतिरिक्त, सॉलिड-स्टेट लेसरला सामान्यत: गेन माध्यमात तयार होणारी उष्णता व्यवस्थापित करण्यासाठी सक्रिय शीतकरण आवश्यक असते, जे केवळ सिस्टमची जटिलता वाढवते, परंतु देखभाल आवश्यकता देखील वाढवते. सॉलिड-स्टेट लेझर फायबर लेसरपेक्षा मोठे असतात. मोठ्या फायद्याचे आरसे आणि बाह्य आरशांची आवश्यकता त्यांचे आकार आणि वजन वाढवते, मर्यादित जागेसह अनुप्रयोगांमध्ये त्यांची लागूता मर्यादित करते.
2. अनुप्रयोग फील्ड
औद्योगिक कटिंग आणि वेल्डिंगच्या क्षेत्रात फायबर लेसर चमकतात आणि त्यांची उच्च शक्ती, उच्च बीम गुणवत्ता, चांगली उष्णता अपव्यय कामगिरी आणि स्थिरता. फायबर लेसर विशेषत: जाड प्लेट कटिंग आणि मेटल मटेरियलच्या वेल्डिंगसाठी योग्य आहेत. त्यांची उच्च इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण कार्यक्षमता आणि समायोजन-मुक्त आणि देखभाल-मुक्त डिझाइन वापराची किंमत आणि देखभालची अडचण मोठ्या प्रमाणात कमी करते. त्याच वेळी, धूळ, कंप, आर्द्रता इत्यादी कठोर कार्यरत वातावरणात फायबर लेसरची उच्च सहनशीलता देखील विविध औद्योगिक साइट्समध्ये चांगली कामगिरी करते. मॅक्रो प्रोसेसिंगच्या क्षेत्रात सतत लेसरमध्ये उच्च प्रमाणात प्रवेश असतो आणि या क्षेत्रात हळूहळू पारंपारिक प्रक्रिया पद्धती बदलल्या आहेत. सॉलिड-स्टेट लेसर अल्ट्रा-प्रीसीशन आणि अल्ट्रा-मायक्रो प्रक्रियेच्या क्षेत्रात त्यांच्या उच्च पीक पॉवर, मोठ्या नाडी उर्जा आणि शॉर्ट-वेव्हलेन्थ लेसर आउटपुट (जसे की ग्रीन लाइट आणि अल्ट्राव्हायोलेट लाइट) च्या क्षेत्रात अद्वितीय आहेत. मेटल/नॉन-मेटल मटेरियल चिन्हांकित करणे, कटिंग, ड्रिलिंग आणि वेल्डिंग यासारख्या प्रक्रियेत, सॉलिड-स्टेट लेसर उच्च प्रक्रिया अचूकता आणि विस्तृत सामग्रीची लागूता प्राप्त करू शकतात. विशेषत: नॉन-मेटलिक मटेरियलच्या उच्च-प्रिसिजन वेल्डिंग आणि लाइट-क्युअरिंग 3 डी प्रिंटिंगमध्ये, लहान थर्मल इफेक्ट आणि उच्च प्रक्रिया अचूकतेसह त्यांच्या शॉर्ट-वेव्हलेन्थ लेसरमुळे सॉलिड-स्टेट लेसर पसंतीची उपकरणे बनली आहेत. सॉलिड-स्टेट लेसर प्रामुख्याने नॉन-मेटलिक सामग्रीच्या अचूक मायक्रो-मशीनिंगच्या क्षेत्रात वापरले जातात आणि त्यांच्या लहान तरंगलांबी (अल्ट्राव्हायोलेट, डीप अल्ट्राव्हायोलेट), लहान नाडी रुंदी (पिकोसेकंद, फेम्टोसेकंद) आणि उच्च पीक पॉवरमुळे पातळ, ठिसूळ आणि इतर धातूच्या सामग्रीमध्ये वापरले जातात. याव्यतिरिक्त, सॉलिड-स्टेट लेसर वातावरण, औषध, सैन्य इत्यादी क्षेत्रात अत्याधुनिक वैज्ञानिक संशोधनात मोठ्या प्रमाणात वापरले जातात.
3. मार्केट शेअर माझा देश लो-एंड मॅन्युफॅक्चरिंगपासून उच्च-अंत मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये उत्पादन उद्योगाचे परिवर्तन आणि श्रेणीसुधारित करण्याच्या प्रक्रियेत आहे. लो-एंड मॅन्युफॅक्चरिंगचे प्रमाण जास्त प्रमाणात आहे. मॅक्रो-प्रोसेसिंग मार्केटमध्ये लो-एंड मॅन्युफॅक्चरिंग आणि काही हाय-एंड मॅन्युफॅक्चरिंग दोन्ही समाविष्ट आहेत. बाजाराची मागणी मोठी आहे. म्हणून, फायबर लेसरची बाजारपेठ क्षमता तुलनेने मोठी आहे. घरगुती निम्न-शक्ती फायबर लेसर अत्यंत स्थानिकीकृत आहेत आणि तेथे बरेच मोठ्या प्रमाणात घरगुती उत्पादक आहेत. "चायना लेझर इंडस्ट्री डेव्हलपमेंट रिपोर्ट" नुसार, कमी-पॉवर फायबर लेसरची जागा घरगुती उत्पादनांद्वारे केली गेली आहे; मध्यम-शक्ती सतत फायबर लेसरच्या बाबतीत, घरगुती गुणवत्तेचे कोणतेही स्पष्ट तोटे नाहीत, किंमतीचा फायदा स्पष्ट आहे आणि बाजाराचा वाटा तुलनात्मक आहे; उच्च-शक्ती सतत फायबर लेसरच्या बाबतीत, घरगुती ब्रँडने आंशिक विक्री केली आहे. सॉलिड-स्टेट लेसरसाठी, चीनमधील उशीरा विकासामुळे, सध्या या उत्पादनासह त्यांचा मुख्य व्यवसाय म्हणून सूचीबद्ध कंपन्या नाहीत आणि ते सामान्यत: परदेशी ब्रँड खरेदी करतात. फायबर लेसर त्यांच्या उच्च आउटपुट पॉवरमुळे मुख्यत: मॅक्रो प्रक्रियेच्या क्षेत्रात वापरले जातात (लेसर मॅक्रो प्रक्रिया सामान्यत: मिलिमीटर स्तरावरील लेसर बीमच्या प्रभावासह प्रक्रिया ऑब्जेक्टच्या आकार आणि आकाराच्या प्रक्रियेस संदर्भित करते); शॉर्ट वेव्हलेन्थ, अरुंद नाडी रुंदी आणि उच्च पीक पॉवर (मायक्रो प्रोसेसिंग सामान्यत: मायक्रोमीटर किंवा अगदी नॅनोमीटरपर्यंत पोहोचणार्‍या आकार आणि आकाराच्या प्रक्रियेस सूचित करते) सॉलिड लेसर आणि फायबर लेसरच्या वापरकर्त्यांमधील विशिष्ट फरकांमुळे सॉलिड लेसर सूक्ष्म प्रक्रियेच्या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणात वापरले जातात. सर्वसाधारणपणे, सॉलिड लेसर आणि फायबर लेसर त्यांच्या अनुप्रयोग क्षेत्रात भिन्न लक्ष केंद्रित करतात आणि प्रत्येकाचे स्वतःचे अनुप्रयोग फील्ड असते. बहुतेक क्षेत्रात दोघांमध्ये थेट स्पर्धा नाही. मेटल मटेरियल प्रोसेसिंगच्या क्षेत्रात जे सूक्ष्म प्रक्रियेच्या क्षेत्रासह आच्छादित होते, जेव्हा धातू विशिष्ट जाडीपर्यंत पोहोचते तेव्हा हे फील्ड सामान्यत: किंमतीच्या कारणास्तव पारंपारिक पद्धती किंवा फायबर लेसर स्वीकारते. सॉलिड लेसर केवळ दृश्यांमध्ये वापरले जातात जेथे धातूची जाडी पातळ असते किंवा प्रक्रिया आवश्यकता जास्त असते आणि किंमत संवेदनशील नसते. याव्यतिरिक्त, दोघांमधील स्पर्धा ओव्हरलॅप कमी आहे. सॉलिड लेसर प्रामुख्याने नॉन-मेटलिक सामग्री (ग्लास, सिरेमिक्स, प्लास्टिक, पॉलिमर, पॅकेजिंग, इतर ठिसूळ सामग्री इ.) च्या प्रक्रियेसाठी वापरले जातात आणि धातूच्या सामग्रीच्या क्षेत्रात ते उच्च अचूक आवश्यकता असलेल्या दृश्यांमध्ये वापरले जातात आणि किंमतीसाठी तुलनेने असंवेदनशील असतात.
कॉपीराइट @ २०२० शेन्झेन बॉक्स ऑप्ट्रॉनिक्स टेक्नॉलॉजी कंपनी, लि.
