Как выбрать между непрерывными и импульсными волоконными лазерами?

Волоконные лазеры с каждым годом занимают все большую долю среди промышленных лазеров благодаря своей простой структуре, низкой стоимости, высокой эффективности электрооптического преобразования и хорошим выходным эффектам. Согласно статистике, в 2020 году на волоконные лазеры придется 52,7% рынка промышленных лазеров.

Исходя из характеристик выходного луча, волоконные лазеры можно разделить на две категории: непрерывные и импульсные. В чем технические различия между ними, и для каких сценариев применения подходит каждый из них? Ниже приводится простое сравнение применений в общих ситуациях.

Как следует из названия, лазерный выход непрерывного волоконного лазера является непрерывным, а мощность поддерживается на фиксированном уровне. Эта мощность является номинальной мощностью лазера. Преимуществом непрерывных волоконных лазеров является длительная стабильная работа.

Лазер импульсного излучения является "прерывистым". Конечно, это прерывистое время часто очень короткое, обычно измеряется в миллисекундах, микросекундах или даже наносекундах и пикосекундах. По сравнению с непрерывным лазером, интенсивность импульсного лазера постоянно меняется, поэтому существуют понятия "гребень" и "впадина".

Благодаря импульсной модуляции импульсный лазер может быть выпущен быстро и достичь максимальной мощности в пиковом положении, но из-за существования впадины средняя мощность относительно низка. Можно предположить, что если средняя мощность одинакова, пиковая мощность импульсного лазера может быть намного больше, чем у непрерывного лазера, достигая большей плотности энергии, чем у непрерывного лазера, что отражается в большей проникающей способности при обработке металла. В то же время он подходит для термочувствительных материалов, которые не выдерживают длительного высокого нагрева, а также для некоторых материалов с высокой отражающей способностью.

Благодаря характеристикам выходной мощности этих двух устройств мы можем проанализировать различия в их применении.

Волоконные лазеры CW обычно подходят для:

1. Обработка крупного оборудования, такого как автомобильные и судовые машины, резка и обработка крупных стальных листов и другие виды обработки, которые не чувствительны к тепловому воздействию, но более чувствительны к стоимости

2. Используется в хирургической резке и коагуляции в медицинской области, например, гемостаз после операции и т.д.

3. Широко используется в оптоволоконных системах связи для передачи и усиления сигнала, обладает высокой стабильностью и низким фазовым шумом

4. Используется в таких приложениях, как спектральный анализ, эксперименты по атомной физике и лидар в области научных исследований, обеспечивая высокую мощность и высокое качество луча лазерного выхода

Импульсные волоконные лазеры обычно подходят для:

1. Прецизионная обработка материалов, не выдерживающих сильного теплового воздействия, или хрупких материалов, таких как обработка электронных чипов, керамического стекла и медицинских биологических деталей

2. Материал обладает высокой отражательной способностью и может легко повредить саму лазерную головку из-за отражения. Например, обработка медных и алюминиевых материалов

3. Обработка поверхности или очистка наружных поверхностей легко повреждаемых субстратов

4. Обработка ситуаций, требующих кратковременной высокой мощности и глубокого проникновения, таких как резка толстых листов, сверление металлических материалов и т.д.

5. Ситуации, когда импульсы необходимо использовать в качестве сигнальных характеристик. Например, оптоволоконная связь, оптоволоконные датчики и т. д.

6. Используется в биомедицине для глазной хирургии, лечения кожи, резки тканей и т.д., с высоким качеством луча и модуляционными характеристиками

7. 3D-печать позволяет изготавливать металлические детали с высокой точностью и сложной структурой

8. Усовершенствованное лазерное оружие и т.д.

Между импульсными и непрерывными волоконными лазерами есть некоторые различия с точки зрения принципов, технических характеристик и областей применения, и каждый из них подходит для разных случаев. Импульсные волоконные лазеры подходят для приложений, требующих пиковой мощности и модуляционных характеристик, таких как обработка материалов и биомедицина, в то время как непрерывные волоконные лазеры подходят для приложений, требующих высокой стабильности и качества луча, таких как связь и научные исследования. Выбор правильного типа волоконного лазера в зависимости от конкретных потребностей поможет повысить эффективность работы и качество приложений.