중국 최고의 보링 머신 제조업체 및 브랜드 10곳
중국 공작 기계 산업을 선도하는 기업이 궁금하신가요? 이 기사에서는 10대 보링 머신 제조업체를 소개하며, 각 기업의 역사, 혁신 및 해당 분야에 대한 기여도를 자세히 설명합니다....
레이저는 현대 기술에서 매우 매력적이고 다양한 도구입니다. 레이저에는 각각 고유한 용도를 가진 10가지 이상의 다양한 종류가 있다는 사실을 알고 계셨나요? 의료 시술부터 최첨단 통신 시스템에 이르기까지 이러한 레이저는 작동 모드, 파장, 도핑 재료에 따라 분류됩니다. 이 글에서는 다양한 레이저의 특징과 용도를 살펴보고 각 유형이 다양한 산업에 어떻게 도움이 될 수 있는지에 대한 인사이트를 제공합니다. 이 빛줄기가 세상을 어떻게 변화시키고 있는지 알아볼 준비를 하세요!
다음과 같은 다양한 분류 방법이 있습니다. 파이버 레이저이 중 더 일반적인 것은 작동 모드, 대역 범위 및 중간 도핑 희토류 원소에 따라 분류됩니다.
레이저 는 일반적으로 이 세 가지 범주 중 하나 또는 두 가지에 따라 이름이 지정됩니다.
예를 들어, IPG의 YLM-QCW 시리즈는 준연속 이터븀 도핑 파이버 레이저로 변환됩니다.
파이버 레이저는 다양한 용도로 사용됩니다.
세분화된 레이저마다 특성과 적합한 응용 분야가 다릅니다.
예를 들어, 중적외선 대역은 사람의 눈에 안전하며 물에 강하게 흡수될 수 있습니다. 이상적인 의료용 레이저 광원입니다;
에르븀 도핑 광섬유는 광섬유 통신 분야에서 널리 사용되는 적절한 파장으로 인해 광섬유 통신의 창을 열 수 있습니다;
그린 레이저는 가시성 때문에 엔터테인먼트 및 프로젝션에 필수적입니다.
그림 1 관련 산업에 따른 레이저 세분화 및 분류 적용도
작동 모드에 따라 광섬유 레이저는 모드 잠금 광섬유 레이저, Q 스위치 광섬유 레이저, 준 연속 광섬유 레이저 및 연속 광섬유 레이저로 나눌 수 있습니다.
펄스 파이버 레이저를 구현하기 위한 기술적 접근 방식에는 주로 Q 스위칭 기술, 모드 잠금 기술, 시드 소스 주진동 전력 증폭(MOPA) 기술이 있습니다.
모드 잠금 기술은 다음을 달성할 수 있습니다. 펨토초 또는 피코초 펄스 출력과 펄스의 피크 전력은 일반적으로 메가 와트 정도로 높지만 출력 펄스의 평균 전력은 낮습니다;
그림 2 파이버 레이저의 작동 모드 및 펄스 폭
CW 레이저의 레이저 출력은 연속적이며 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다. 레이저 커팅용접 및 클래딩.
레이저 펌프 소스는 지속적으로 에너지를 공급하고 장시간 레이저 출력을 생성하여 연속적인 레이저를 얻습니다.
각 에너지 레벨의 입자 수와 캐비티의 방사선 장은 안정적인 분포를 갖습니다.
작동 특성은 작업 재료의 여기와 해당 레이저 출력이 긴 시간 범위에서 연속적으로 수행될 수 있다는 것입니다.
연속 광원에 의해 여기된 파이버 레이저는 연속 파이버 레이저입니다.
다른 제품과 비교 레이저의 종류연속 파이버 레이저는 상대적으로 높은 출력을 낼 수 있습니다. IPG는 레이저 절단, 용접 및 클래딩 분야에서 자주 사용되는 단일 모드 20000 와트 연속 파이버 레이저를 생산하고 있습니다.
준 CW 레이저는 연속 및 고피크 파워 펄스 모드에서 동시에 작동할 수 있습니다.
IPG의 공식 웹 사이트에 따르면 기존 CW 레이저의 피크 출력과 평균 출력은 CW 및 CW / 변조 모드에서 항상 동일하지만 펄스 모드에서 준 CW 레이저의 피크 출력은 평균 출력보다 10 배 더 높습니다.
따라서 수십 헤르츠에서 수천 헤르츠의 반복 주파수에서 고에너지의 마이크로초 및 밀리초 펄스를 생성할 수 있으며, 평균 전력 및 수 킬로와트의 피크 전력을 구현할 수 있습니다.
준 CW 파이버 레이저는 더 높은 전기 광학 변환 효율을 제공하고 처리 속도와 생산 효율성을 크게 향상시킵니다.
다른 레이저 시스템에 비해 준 CW 파이버 레이저는 10배의 광전 변환 효율 증가를 제공할 수 있으며 패시브 냉각 방식에서 30% 이상의 전기 광학 변환 효율을 달성할 수 있습니다.
평균 출력과 펄스 반복 속도가 높기 때문에 처리 속도가 대부분의 레이저보다 3~4배 빠릅니다.
전력 비용이 크게 절감되고 소모품과 예비 부품이 필요 없으며 유지보수 수요가 적고 예열 시간이 필요하지 않으므로 비용 최적화로 이어집니다.
펄스 파이버 레이저는 Q-스위치 파이버 레이저와 모드 잠금 파이버 레이저로 나뉩니다.
Q-스위칭 기술은 짧은 시간 간격으로 레이저 에너지를 압축하여 높은 피크 출력과 좁은 펄스 폭을 가진 레이저 출력을 형성하는 기술입니다.
Q-스위칭의 원리는 레이저에 손실 조절 장치를 추가하는 것입니다.
대부분의 시간대에서는 레이저의 손실이 매우 크고 빛의 출력이 거의 없습니다.
짧은 시간에 레이저 출력을 고강도의 짧은 펄스로 만들기 위해 장치의 손실을 줄입니다.
Q-스위치는 Q-스위치 기술의 핵심 장치로, 액티브 또는 패시브 방식으로 Q-스위치 광섬유 레이저를 구현할 수 있습니다.
Q-스위치 펄스 파이버 레이저는 높은 피크 출력, 높은 단일 펄스 에너지 및 선택적 스폿 직경의 특성을 가지고 있습니다.
마킹, 정밀 가공, 그래픽 마킹, 깊은 조각, 시트 정밀 절단, 드릴링 및 기타 비금속, 금, 은, 구리, 알루미늄 및 비고 반사 분야의 마킹, 정밀 가공, 그래픽 마킹, 깊은 조각, 시트 정밀 절단, 드릴링 등에 널리 사용됩니다. 소재 스테인리스 스틸.
마킹 적용 측면에서 CO2 레이저를 사용하면 비용이 저렴하고 성능이 더 안정적입니다.
모드 잠금 펄스 파이버 레이저는 액티브 모드 잠금 또는 패시브 모드 잠금으로 극초단 펄스를 생성합니다.
변조기의 응답 시간에 의해 제한되는 액티브 모드 잠금으로 생성되는 펄스 폭은 일반적으로 피코초 단위로 넓습니다;
패시브 모드 잠금은 응답 시간이 짧고 펨토초 펄스를 생성할 수 있는 패시브 모드 잠금 장치를 사용합니다.
모드 잠금의 간단한 원리는 공진기의 상호 독립적인 종방향 모드가 위상에서 일정한 관계를 갖도록 적절한 조치를 취하는 것입니다.
인접한 종방향 모드의 위상차가 일정하더라도 레이저는 펄스 폭이 매우 좁고 피크 출력이 높은 펄스를 출력합니다.
모드 고정 펄스 레이저는 우수한 빔 품질, 매우 짧은 펄스 폭, 높은 펄스 에너지의 장점을 가지고 있습니다.
금속, 유리, 세라믹, 실리콘 및 플라스틱을 포함한 다양한 재료의 미세 가공에 적합합니다.
의료 분야에서도 모드 잠금 레이저는 레이저 메스나 안과 수술에 사용됩니다.
예를 들어, 광화학 효과는 일부 피부 관리에도 사용됩니다.
짧은 펄스와 높은 피크 출력의 특성으로 인해 모드 잠금 레이저는 다양한 이미징, 현미경 및 분광법에서 널리 사용됩니다.
또한 전기 광학 샘플링 측정, 거리 측정, 주파수 측정 및 집적 전자 회로의 타이밍 분야에서도 사용됩니다.
파이버 레이저가 직접 출력하는 레이저는 대부분 파장이 960nm~2.05μm인 근적외선 광선입니다.
레이저 카테고리는 단파장부터 장파장까지 파장 순서에 따라 X-선부터 원적외선까지 모든 종류의 레이저를 포함하며, 파장은 0.001nm에서 1000마이크론까지 다양합니다.
그 중 파이버 레이저로 직접 출력되는 레이저는 주로 근적외선 부분입니다.
그러나 다양한 애플리케이션의 요구를 충족하기 위해 파이버 레이저는 주파수 배가를 통해 가시광선을 출력할 수 있으며, 주요 애플리케이션은 녹색광입니다;
광섬유에 불소를 도핑하여 중적외선을 출력할 수 있습니다.
그림 3 다양한 광섬유 파장 목록
표 1. 파장별 레이저
| 이름 | 파장 범위 | 주요 제품 |
| 원적외선 레이저 | 30 ~ 1000 미크론 | 분자 가스 레이저자유 전자 레이저 |
| 중적외선 레이저 | 3 ~ 30 미크론 | CO2 분자 가스 레이저 |
| 근적외선 레이저 | 0.76 ~ 3미크론 | 파이버 레이저, CaAs 반도체 다이오드 레이저, 부분 가스 레이저 |
| 가시광 레이저근적외선 레이저 | 380nm ~ 780nm | 루비 레이저, He Ne 레이저, 아르곤 이온 레이저, 크립톤 이온 레이저 |
| 근자외선 레이저 | 200nm ≈ 400nm | 질소 분자 레이저, 불화 크세논 엑시머 레이저, 불화 크립톤(KrF) 엑시머 레이저 |
| 진공 자외선 레이저 | 5nm ~ 200nm | 수소(H) 엑시머 레이저, 제논(Xe) 엑시머 레이저 |
| 엑스레이 레이저 | 0.001nm ~ 5nm |
중적외선 레이저의 파장은 주로 약 23마이크론에서 3.9마이크론으로, 여기에는 희토류 이온이 도핑된 불소 유리 섬유 매체가 필요합니다.
아래 그림에서 파이버 레이저의 적외선 전이에 의해 생성된 형광 스펙트럼을 보면 홀뮴이 도핑된 이온(Ho3 +)과 에르븀이 도핑된 이온(Er3 +)이 적절한 매체 조건에서 여기되어 직접 생성될 수 있음을 알 수 있습니다.
불소 유리 섬유 레이저는 파장이 3.5μm 이상인 반면 2.3 ~ 3.5μm 대역에서 높은 효율과 출력을 가지고 있습니다.
광섬유 전송과 희토류 이온 전이 방사선에 필요한 낮은 포논 에너지를 충족할 수 있는 재료는 거의 없습니다.
단일 도핑된 Ho3 + 불소 파이버 레이저는 현재 직접 출력 파장이 가장 긴 저온에서 3.9μm 대역 레이저를 생성합니다.
그림 4 다양한 희토류 이온 파이버 레이저의 최대 출력과 방출 파장 간의 관계
파장 특성으로 인해 중적외선 레이저는 대기 창을 열 수 있으며 레이저 유도, 위치 측정 및 측정에 널리 사용됩니다.
군사 분야에서는 레이저의 방향성 에너지와 대기 전송 창을 통한 장거리 전송을 적용하려면 강력한 빔 에너지가 필요합니다.
적외선 미사일 대응에서 중적외선 레이저는 3 ~ 5μm 대역의 대기 투과 창을 얻을 수 있습니다.
수 킬로와트의 단일 모드 출력을 가진 중적외선 파이버 레이저는 순항 미사일, 로켓 유도, 무인 항공기 영공 정찰과 같은 국방 전쟁 플랫폼에 더욱 널리 사용될 수 있습니다.
중적외선 파이버 레이저는 지향성이 강하고 사람의 눈에 안전하기 때문에 의료 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
중적외선 레이저 밴드는 사람의 눈에 안전하며 물에 강하게 흡수될 수 있습니다.
레이저의 강한 방향성으로 인해 레이저 수술에서 조직 침투 깊이가 얕고 물리적 손상 면적이 매우 작아 높은 정밀도를 달성할 수 있습니다.
현대 의학에서 의료용 중적외선 레이저는 주로 광열 효과를 사용하여 병든 조직을 치료하거나 절제합니다.
정형외과, 소화기내과, 비뇨기과에서 널리 사용되고 있습니다.
비뇨기 조직을 절제 및 절단하고, 고장난 장기를 찌고 제거하는 데 이상적인 의료용 레이저 광원이 되었습니다.
지질, 뼈 및 단백질이 풍부한 조직을 절단하는 과정에서 중적외선 레이저를 사용하면 경미한 손상이 발생할 수 있습니다.
파이버 레이저는 주파수를 두 배로 늘려 녹색 광 출력을 얻을 수 있습니다.
주파수 배가 녹색 파이버 레이저는 엄격한 의미에서 녹색 파이버 레이저는 아니지만, 활성화 매체가 532nm 레이저 빔을 직접 방출하지 않기 때문에 이 유형의 파이버 레이저는 최대 600kHz의 좁은 범위의 펄스 지속 시간 및 반복 주파수를 제공합니다.
스펙트럼 밝기가 높은 레이저 소스는 효율적인 변환을 촉진하여 84% 변환 효율과 20% 이상의 전기 광학 변환 효율을 실현합니다.
355 및 266nm에서 고출력으로 업그레이드할 수 있습니다.
그린 레이저는 인쇄, 의료, 데이터 저장, 군사, 생물학 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
예를 들어 IPG의 녹색 파이버 레이저는 입자 이미징, 속도 측정/흐름 시각화, 이미지 진단 및 수술, 광학 캡처/광학 핀셋, 태양 전지 제조, 제조 검사 및 품질 관리, 홀로그래피 및 간섭 측정, 엔터테인먼트 및 프로젝션 등에 사용할 수 있습니다.
파이버 레이저는 주로 희토류 원소가 도핑된 파이버를 이득 매체로 사용하며, 다른 희토류 원소는 다른 작동 파장에 해당합니다.
도핑된 섬유는 희토류 이온과 같은 불순물을 섬유 코어에 첨가하여 섬유를 변형시키고 레이저 효과를 나타내는 것입니다.
작동 원리는 펌프 광이 먼저 커플링 시스템을 통해 희토류 이온이 도핑된 이득 매질에 결합된 다음, 도핑된 코어의 희토류 이온이 펌프 광자 에너지를 흡수하여 에너지 레벨 전이를 생성하는 것입니다.
예를 들어 에르븀(Er3 +), 프라세오디뮴(Pr3 +), 툴륨(Tm3 +), 네오디뮴(Nd3 +), 이테르븀(Yb3 +) 등의 희토류 이온을 도펀트로 사용하여 광섬유를 만든 다음 도핑 광섬유 증폭기(XDFA) 및 광섬유 레이저(XDFL)로 만들 수 있습니다.
희토류 원소마다 파장 범위가 다르지만 근적외선 범위에서 작동합니다.
그림 5 일반적으로 도핑된 코어에서 희토류 이온의 작동 파장.
이테르븀 도핑 파이버 레이저는 높은 안정성, 우수한 빔 품질 및 높은 경사 효율로 인해 빠르게 발전했습니다.
이테르븀 도핑 파이버는 많은 장점이 있습니다.
이테르븀 도핑 광섬유로 개발된 파이버 레이저는 경사 효율과 광 변환 효율이 높고 1m 대역의 고출력 레이저 출력을 얻을 수 있습니다.
따라서 많은 관심을 끌며 빠르게 발전해 왔습니다.
레이저 산업의 주요 원동력이 되었으며 산업 가공, 의료, 국방 및 기타 분야에서 좋은 응용 전망을 가지고 있습니다.
루이케 레이저의 대부분의 레이저 제품은 이터븀이 도핑된 광섬유를 사용합니다.
표 2. 국내 및 해외 기업의 주요 미러 도핑 광섬유 제품 비교
| 회사 | 기술 채택 | 제품 상태/가격 | 코어 직경 (μ m) | 클래딩 직경 | 코어 숫자 조리개 NA |
| Nufern | 초대형 모드 필드 미러 도핑 광섬유(3 클래딩) | SellUSD 1030 / M | 290.0±20.0 | 400±18 | 0.110±0.010 |
| NIight | 모드 필드가 큰 이중 피복 이테르븀 도핑 광섬유 | 판매 | 20.0±1.5 | 400±10.0 | 0.070±0.005 |
| 창페이 광섬유 | 모드 필드가 큰 이중 클래드 이테르븀 광섬유 | 판매 | 20.0±2.0 | 400±15.0 | 0.06±0.01 |
| 비콘 기술 | 이중 피복 이테르븀 도핑 섬유 | 판매 | 20.0±2.0 | 400±5.0 | 0.075±0.005 |
| 우한 루이신 | 모드 필드가 큰 이중 피복 이테르븀 도핑 광섬유 | 판매 | 20.0±1.5 | 400.0±10.0 | 0.065±0.005 |
이터븀 도핑 파이버 레이저는 주로 연속 레이저와 펄스 Q-스위치 레이저에 사용됩니다.
이터븀 이온의 단순한 에너지 준위 구조와 작은 입자 손실로 인해 레이저는 고출력 작동 시 높은 변환 효율과 낮은 열 효과를 가지며 이득 대역폭이 넓습니다(975nm ~ 1200nm).
동시에, 이테르븀 이온의 상부 레벨 수명은 일반적으로 약 1밀리초로 비교적 깁니다.
이러한 요소는 Q-스위칭 기술에 도움이 됩니다.
따라서 펄스 레이저에서 초단파 펄스 출력이 실현되었습니다.
CW 레이저의 경우, 이테르븀 도핑 파이버 레이저의 출력은 10000와트 정도에 도달했습니다.
에르븀 도핑 파이버 레이저는 안전한 파장과 초고 펄스 에너지의 특성을 가지고 있습니다. 에르븀 도핑 파이버 레이저는 매우 좁은 선폭, 우수한 단색성 및 안정성을 갖춘 단일 모드 작동을 실현할 수 있습니다.
에르븀 이온은 넓은 이득 대역폭을 가지고 있어 레이저 캐비티의 다중 모드 진동을 악화시켜 극초단 펄스 레이저를 실현할 수 있습니다.
사람의 눈 안전('사람의 눈 안전'이란 파장 1.5μm의 레이저가 사람의 눈 손상 역치보다 훨씬 낮다는 의미)을 위한 독특한 특성으로 인해 자유 공간 광통신, 라이더, 환경 감지, 공작물 교정 및 산업 공정 분야에서 광범위하게 실용화되고 있습니다.
에르븀 도핑 광섬유는 적절한 파장 때문에 광섬유 통신 분야에서 널리 사용되어 왔습니다.
에르븀 도핑 광섬유는 1550nm 파장에서 높은 이득을 가지므로 약 40nm의 이득 스펙트럼 프로파일은 광섬유 통신에서 저손실의 최상의 창에 해당하며 잠재적인 응용 가치를 가지고 있습니다.
툴륨 도핑 파이버 레이저는 낮은 임계값, 고효율 및 우수한 빔 품질의 특성을 가지고 있습니다.
툴륨 도핑 파이버 레이저는 사람의 눈에 안전한 파장 분야에서 파이버 레이저의 연구 핫스팟이며, 툴륨 도핑 파이버 레이저는 S-밴드(150~75mm)에서 작동할 수 있습니다.
잠재적 통신 자원의 주파수 공간을 개발하고 광섬유 통신 시스템의 용량을 향상시키는 데 매우 중요한 역할을 합니다.
Q-스위치 및 연속 툴륨 도핑 파이버 레이저는 지난 몇 년 동안 평균 출력이 더 높은 수준으로 발전했습니다.
이제 특정 수의 공급업체가 평균 출력 10W의 상용 펄스 레이저를 제공할 수 있습니다.
툴륨 도핑 파이버 레이저는 레이저 의료, 라이더, 우주 광 원격 감지 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
툴륨이 도핑된 파이버 레이저의 출력 파장은 약 2μm입니다.
액체 물의 강한 흡수 대역은 약 1950nm로 표준 툴륨 파이버 레이저의 파장에 가깝기 때문에 흡수 특성이 크게 향상됩니다.
물은 일반적으로 많은 유기 및 무기 화합물로 존재하며, 이는 많은 수의 물질이 2μm 스펙트럼 범위에서 흡수 특성을 향상시킨다는 것을 의미합니다.
따라서 툴륨 도핑 파이버 레이저는 의학, 눈 안전, 초고속 광학, 단거리 원격 감지 및 생물학에 이상적인 광원으로 간주되며 발전 가능성이 높습니다.
동시에 의학 분야에서 툴륨 도핑 파이버 레이저는 가속 기화, 초미세 절단 기술 및 의학의 응고 지혈을 포함하여 많은 응용 분야를 가지고 있습니다.
고출력 툴륨 도핑 파이버 레이저는 사람의 눈과 라이더 광원의 안전한 파장에 사용될 수 있을 뿐만 아니라 고체 결정 레이저의 펌프 소스로도 사용되어 파장이 긴 적외선 레이저의 출력을 더욱 실현할 수 있습니다.
그림 6 다양한 파장에서의 액체 물의 흡수 특성
파이버 레이저는 뛰어난 성능 이점과 확실한 대체 효과가 있습니다.
이산화탄소 레이저는 일종의 분자 레이저입니다.
일반적인 고출력 CW 레이저 중 하나입니다.
주요 물질은 이산화탄소 분자입니다.
CO의 주요 구조2 레이저에는 레이저 튜브, 광 공진기, 전원 공급 장치 및 펌프가 포함됩니다.
주요 특징은 출력이 크고 연속 작업을 실현할 수 있지만 구조가 복잡하고 부피가 크며 유지 관리가 어렵다는 것입니다.
그림 7 이산화탄소 레이저 구조
입자 수 반전은 이산화탄소 레이저 발광의 핵심입니다.
이산화탄소 레이저의 작동 물질에는 이산화탄소, 질소 및 헬륨이 포함됩니다. DC 전원을 입력하면 혼합 가스의 질소 분자가 전자 충격에 의해 여기됩니다.
여기된 질소 분자가 이산화탄소 분자와 충돌하면 이산화탄소 분자에 에너지를 전달하여 이산화탄소 분자가 저에너지 수준에서 고에너지 수준으로 전환되어 입자 수 반전을 형성하고 레이저를 방출합니다.
그림 8 이산화탄소 레이저의 방출 과정 모식도
광섬유와 이산화탄소 레이저는 각기 다른 장점을 가지고 있으므로 필요에 따라 다른 도구를 선택해야 합니다.
현재 널리 사용되고 있는 절단 기술인 파이버 레이저와 CO2 레이저는 특정 애플리케이션 요구 사항에 따라 고유한 장단점이 있습니다.
서로를 완전히 대체할 수는 없지만 보완하고 공존해야 합니다.
가공 재료 유형 측면에서 흡수 효과로 인해 파이버 레이저는 비금속 레이저 절단에는 적합하지 않습니다.금속 재료를 배출하는 반면, 기존의 CO2 레이저는 구리 및 알루미늄과 같이 반사율이 높은 재료를 절단하는 데 적합하지 않습니다;
절단 속도 측면에서 CO2 는 두께가 6mm를 초과하는 시트에 유리하며, 파이버 레이저는 시트를 더 빠르게 절단합니다;
레이저 절단 전에 공작물을 관통해야하며 CO의 천공 속도2 는 파이버 레이저보다 훨씬 빠릅니다;
절단 단면 품질 측면에서 CO2 레이저가 전반적으로 파이버 레이저보다 우수합니다.
표 3. 파이버 레이저와 이산화탄소 레이저의 비교
| 파이버 레이저 | 이산화탄소 레이저 | |
| 절단 재료 | 비금속 재료는 절단할 수 없습니다. | 반사율이 높은 소재는 적응력이 떨어집니다. |
| 절단 속도 | 3mm 미만의 확실한 이점 | 이산화탄소는 6mm보다 클 때 이점이 있습니다. |
| 침투 효율성 | 속도가 상대적으로 느립니다. | 두께가 클수록 이점이 더 분명해집니다. |
| 섹션 품질 | 약간 더 나쁨 | 거칠기 및 수직성 향상 |
파이버 레이저는 광 변환 효율이 높고 비용이 저렴합니다.
계산에 따르면 파이버 레이저의 사용 비용은 시간당 23.4 위안, 이산화탄소 레이저의 사용 비용은 시간당 39.1 위안이며, 그중 파이버 레이저의 전력 비용은 시간당 7 위안, 수냉 비용은 시간당 8.4 위안, 기타 비용은 시간당 8 위안입니다;
이산화탄소 레이저의 전력 비용은 시간당 21위안, 수냉 비용은 시간당 12.6위안, 기타 비용은 시간당 5.5위안입니다.
표 4. 파이버 레이저와 이산화탄소 레이저의 비용 비교
| 파이버 레이저 | 이산화탄소 레이저 | |
| 전력(kw) | 3 | 3 |
| 빛 변환 효율 | 30% | 10% |
| 전력 소비량(kw) | 10 | 30 |
| 전기 요금(위안/kWh) | 1 | 1 |
| 로드 기간 | 70% | 70% |
| 전력 비용(위안/시간) | 7 | 21 |
| 수냉식 장비 전력(kw) | 12 | 18 |
| 전기 요금(위안/kWh) | 1 | 1 |
| 로드 기간 | 70% | 70% |
| 수냉식 냉각 비용(위안/시간) | 8.4 | 12.6 |
| 소모품 비용(위안/시간) | 3 | 2.5 |
| 모듈 소비 비용(위안/시간) | 5 | |
| 미디어 비용(위안/시간) | 1 | |
| 기존 포인트 솔루션(위안/시간) | 2 | |
| 기타 비용(위안/시간) | 8 | 5.5 |
| 사용 비용(위안/시간) | 23.4 | 39.1 |
YAG 레이저는 일반적으로 Nd. YAG 레이저(루비듐 도핑 이트륨 알루미늄 가넷 결정)는 일반적으로 고체 레이저.
결정 내 루비듐 원자의 함량은 0.6 ~ 1.1%로 펄스 레이저 또는 연속 레이저를 생성할 수 있으며 방출되는 빛은 1.064μm의 파장을 가진 적외선입니다.
Nd. YAG 레이저는 종종 크립톤 또는 크세논 램프를 펌프 램프로 사용하는데, 이는 특정 파장의 펌프 광만이 Nd 이온에 흡수되고 대부분의 에너지가 열 에너지로 변환되기 때문입니다.
일반적으로 YAG 레이저의 에너지 변환 효율은 낮습니다.
그림 9 Nd: YAG 레이저의 간단한 구조
파이버 레이저의 발달로 YAG 레이저는 점진적으로 대체될 수 있습니다.
YAG 레이저는 주로 절단 및 용접 프로세스 산업에서 주로 사용되었지만 파이버 레이저의 발달로 인해 YAG 레이저는 점차 파이버 레이저로 대체될 수 있습니다.
절단 분야에서 YAG 레이저는 구매 비용이 저렴하고 반사율이 높은 재료를 절단 할 수 있지만 가공력이 낮고 에너지 소비율이 높으며 느린 절단 속도에 비해 파이버 레이저는 전력 효율이 높고 조정 및 유지 관리가 필요하지 않습니다;
용접 분야에서는 준연속 파이버 레이저가 등장한 후 펄스 Nd: YAG 레이저를 빠르게 대체하기 시작했습니다.
YAG 레이저에 비해 준 CW 파이버 레이저는 마이크로초에서 밀리초의 펄스 폭으로 수 줄에서 수십 줄의 펄스 에너지를 제공할 수 있습니다.
평균 전력과 펄스 반복 빈도가 높아 처리 속도와 생산 효율이 크게 향상됩니다.
다음과 같은 장점이 있습니다. 드릴링 및 YAG 레이저의 용접 및 CO2 레이저를 동시에 사용합니다.
더 넓은 범위의 애플리케이션이 있습니다.
표 5. YAG 레이저와 파이버 레이저 비교
| 레이저 | YAG 레이저 | 파이버 레이저 |
| 주요 구성 | 펌프 램프, Nd: YAG, 공진 시스템 | 반도체 펌프, 광섬유 공진 시스템, 전송 시스템 |
| 월 플러그 효율성 | 4%~5% | 30% 정보 |
| 가공 각도 | 낮은 구매 비용, 고반사 소재 절단 가능 | 절삭력이 높고 효율이 빠르며 작은 패키지로 고출력을 실현할 수 있습니다. |
| 비용 관점 | 성숙한 기술은 상대적으로 저렴합니다. | 기술의 점진적인 발전으로 전력 소비가 적습니다. |
| 유지보수 각도 | 광학 렌즈 없음, 조정 및 유지보수 무료 |
반도체 레이저레이저 다이오드라고도 하는 반도체는 반도체 재료를 작업 재료로 사용합니다.
일반적인 작업 재료로는 비소 갈륨과 황화 카드뮴이 있습니다.
여기 모드에는 전기 주입, 전자빔 여기, 광학 펌핑의 세 가지가 있습니다.
반도체 레이저의 주요 장점은 부피가 작고 효율이 낮으며 에너지 소비가 높다는 점입니다.
레이저 통신, 레이저 치료 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
또한 반도체 레이저는 일반적으로 파이버 레이저의 펌프 소스로 사용됩니다.
전기 사출 반도체 레이저를 예로 들면, 일반적으로 반도체 표면 접합 다이오드를 만들기 위해 반도체 재료에 GaAS(갈륨 비소), InAS(인듐 비소), Insb(안티몬화 인듐) 및 기타 물질을 첨가합니다.
다이오드에 충분히 큰 전류가 주입되면 중간 활성 영역의 전자(음전하)와 정공(양전하)이 자발적으로 결합하여 과도한 에너지를 광자 형태로 방출합니다.
그런 다음 공진기의 스크리닝과 증폭을 거쳐 레이저가 형성됩니다.
그림 10 반도체 레이저의 간단한 구조 개략도
직접 반도체 레이저는 분명한 특성과 광범위한 다운스트림 응용 분야를 가지고 있습니다.
다이렉트 반도체 레이저는 컴팩트한 구조, 낮은 유지보수 비용, 최대 47%의 전기광학 변환 효율을 자랑합니다. 주로 용접 및 클래딩을 위해 산업에서 사용됩니다.
저전력 반도체 레이저는 주로 플라스틱 용접과 주석 용접에 사용됩니다.
광섬유 출력 용접을 통해 비접촉식 원격 조작을 실현하여 자동 생산 라인과의 통합에 편리합니다;
킬로와트급 직접 반도체는 클래딩 및 하드웨어 용접에 사용할 수 있습니다.
광점이 크고 전기 광학 변환율이 높다는 특징이 있습니다.
산업 외 분야에서도 반도체 레이저는 군사, 정보, 의료 및 생명 과학 분야에서도 널리 사용됩니다.
표 6. 직접 반도체 레이저 응용 분야
| 필드 | 세분화 신청 | 애플리케이션 시나리오 |
| 산업 | 용접 | 플라스틱 가공, 하드웨어 용접 |
| 클래딩 | 철강, 항공우주 | |
| 군대 | 레이더 | 라이더 시스템, 자동 식별 및 보정 시스템 |
| 안내 및 퓨즈 | 레이저 빔 가이드, 레이저 조준 및 경고 조준 | |
| 정보 | 신호 통신 | 광섬유 통신 광원 |
| 정보 조사 | 스펙트럼 분석, 광학 컴퓨팅 및 광학 신경망 | |
| 의료 서비스 | 임상 운영 | 연조직 절제 및 조직 결합 |
| 생명 과학 연구 | 광학 핀셋 |
반도체 레이저는 가공 응용 분야에 잠재력이 있지만 기술적 결함으로 인해 제한이 있습니다.
연구에 따르면 직접 반도체 레이저는 재료 가공 응용 가능성이 강하고 파이버 레이저 및 이산화탄소 레이저보다 절단 속도와 절단 품질이 더 우수합니다.
그러나 반도체 레이저의 가장 큰 단점은 고출력에서 빔 품질이 낮다는 것입니다. 레이저 파워.
현재 산업용 반도체 레이저는 전기 도금과 같은 몇 가지 공정으로 제한되어 있습니다, 브레이징 그리고 점점 더 많은 고출력 용접이 이루어지고 있습니다.
따라서 반도체 레이저는 향후 몇 년 내에 전체 재료 가공 분야에 혁명을 일으키거나 다른 광원을 대체할 가능성은 낮습니다.
표 7. 직접 반도체 레이저, 파이버 레이저 및 이산화탄소 레이저의 절단 공정 비교
| 직접 반도체 레이저 | 파이버 레이저 | 이산화탄소 레이저 | |
| 공통 대역 (μ m) | 0.97 | 1.07 | 10.6 |
| 전자 광학 전환율 | 47% | 30% | 10% |
| 금속 흡수성 | 0.97 | 1.07 | 10.6 |
| 시트 절단 속도 | 47% | 30% | 10% |
| 최대 절단 두께(mm) | 15 | 12 | 25 |
| 절단 품질(4mm 이상) | 더 높은 | 더 높은 | Lower |
| 출력 빔 품질 | 가장 빠른 | 더 빠르게 | 가장 느린 |
위의 분석에 따르면, CO2 레이저 및 YAG 레이저, 파이버 레이저는 비용 및 응용 분야에서 분명한 이점을 가지고 있거나 점진적으로 대체될 것입니다.
동시에 반도체 레이저는 여전히 기술적 병목 현상에 의해 제한을 받고 있습니다.
현재로서는 한계가 있으며 향후 몇 년 내에 다른 광원을 대체할 가능성은 낮습니다.
따라서 파이버 레이저 투과성 향상을 위한 넓은 공간이 있습니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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