파이버 레이저: 7가지 장점과 차이점

구매하기 전에파이버 레이저, 다른 레이저와 어떻게 다른지 이해가 필요합니다. 우리는 작동하는 레이저에는 에너지 공급을 위한 펌프 소스, 이득 매체 및 광학 공진기의 세 가지 구성 요소가 필요하다는 것을 알고 있습니다. 파이버 레이저의 경우 펌프 소스 선택은 레이저 다이오드 및 기타 파이버 레이저에 지나지 않지만 이득 매체 및 광학 공진기의 설계는 본질적으로 다릅니다.
 

이 독특한 구조는 다음과 같은 7가지 주요 이점을 제공합니다.

1. 고효율 이득 매체
파이버 레이저는 다른 레이저와 달리 이터븀(Yb3+), 네오디뮴(Nd{1}}), 툴륨(Tm3+) 등 희토류 금속 이온이 도핑된 광섬유에서 광 증폭을 달성합니다. 프라세오디뮴(Pr3+) 또는 에르븀(Er3+). 이러한 레이저 활성 이온은 펌프 빛의 대부분을 흡수한 다음 유도 방출을 통해 특정 주파수의 광자를 방출할 수 있습니다. 본질적으로 유연한 광섬유 구조로 인해 다른 유형의 레이저에 비해 이득 거리가 더 길어집니다. 이는 높은 광학 이득을 제공합니다.

2. 광섬유 브래그 격자를 통한 지능형 피드백 루프
전통적인 유전체 거울을 사용하는 대신, 섬유 레이저의 광학 피드백은 일반적으로 주기적 방식으로 융합된 다양한 굴절률을 가진 일련의 유리 섬유인 섬유 브래그 격자에 의해 제공됩니다. 이러한 주기적인 구조는 특정 파장의 레이저 빔을 반사하여 파이버 레이저의 광학 공동이 될 수 있습니다. 따라서 광섬유 레이저의 경우 광 공동은 실제로 이득 매질 내부에 있습니다.

3. 견고한 광학 공동
파이버 레이저에 대해 이야기할 때 피해야 할 일반적인 오해가 있는데, 이는 파이버 레이저가 파이버 광학을 사용한 레이저와 동일하지 않다는 것입니다. 예를 들어, 광섬유 결합 다이오드 레이저에서 광섬유는 빔 전송 목적으로만 사용되며 유도 방출의 물리적 원리는 포함되지 않습니다. 따라서 광섬유가 레이저 시스템에 결합되기는 하지만 여전히 광섬유 레이저의 우수한 품질을 모두 갖추지는 못합니다. 고유한 통합 광 캐비티는 코일형 광섬유를 이득 매체로 사용하여 강력하고 안정적인 광 캐비티를 생성합니다.

4. 컴팩트한 구조
파이버 레이저의 주요 장점 중 하나는 컴팩트한 레이아웃입니다. 유사한 제품에 비해 파이버 레이저는 동일한 출력 전력에 비해 설치 공간이 훨씬 작습니다. 광섬유는 구부릴 수 있어 콤팩트한 공간에 감길 수 있기 때문이다. 또한, 광섬유의 유연성으로 인해 광 경로를 더욱 맞춤화할 수 있어 다양한 특정 상황에 대해 더 큰 설계 자유도를 제공합니다.

5. 높은 출력 전력
파이버 레이저의 이득 매체는 매우 얇고 유연하기 때문에 파이버의 길이는 수 킬로미터에 달할 수 있어 매우 높은 펌프 광 이득을 얻을 수 있습니다. 또한 섬유 레이저에 의해 생성된 열은 섬유의 표면적 대 부피 비율이 크기 때문에 효율적으로 소산될 수 있습니다. 결과적으로 파이버 레이저는 복잡한 냉각 시스템 없이도 킬로와트 수준에서 지속적으로 작동할 수 있습니다.

6. 우수한 빔 품질
일반적으로 레이저 빔 품질은 빔이 얼마나 조밀하게 초점을 맞추는지를 나타내며, M2 계수로 정량화됩니다. M2 계수는 이상적으로 가장 높은 빔 품질의 경우 1과 같습니다. 파이버 레이저 중에서 단일 모드 파이버는 일반적으로 빔 성능이 가장 좋기 때문에 널리 사용됩니다. 예를 들어, 레이저 절단 및 용접에서는 높은 빔 품질로 인해 공작물과 초점이 ​​맞춰진 물체 사이의 거리가 길어집니다. 이 구성은 파편과 연기로부터 광학 장치를 보호합니다. 결정적으로, 빔 직경을 줄이면 더 미세한 구조를 제작할 수 있을 뿐만 아니라 더 작고 저렴한 광학 부품을 사용할 수도 있습니다.

7. 높은 신뢰성
파이버 레이저는 신뢰성이 높고 유지 관리가 거의 필요하지 않으며 광학 경로가 보호 클래딩으로 둘러싸여 있기 때문에 레이저 빔은 외부 간섭에 덜 민감합니다. 따라서 파이버 레이저는 일반적으로 고온 및 진동 작동 조건에서 탁월한 안정성을 갖습니다.

파이버 레이저와 다른 레이저의 차이점은 무엇입니까?
파이버 레이저의 장점은 많지만 경쟁업체와 비교하여 어떤 장점이 있는지 이해하는 것이 중요합니다. 아래에서 볼 수 있듯이 파이버 레이저의 우월성은 응용 설정에 따라 달라지며 경우에 따라 파이버 레이저 경쟁업체가 파이버 레이저에 더 적합할 수도 있습니다.

파이버 레이저 대 블록 레이저
벌크 레이저는 도핑된 벌크 결정이나 유리를 이득 매질로 사용하는 고체 레이저입니다. Nd:YAG 레이저와 티타늄-사파이어 레이저가 두 가지 좋은 예입니다. 일반적으로 파이버 레이저는 아래 그림과 같이 벌크 레이저보다 사양이 더 좋습니다.

그러나 이것이 볼륨 레이저가 재료 가공에 유용하지 않다는 의미는 아닙니다. 예를 들어, 700-1000nm의 파장 영역에서는 파장 조정 가능한 Ti:sapphire 레이저를 대체할 수 있는 파이버 레이저가 없습니다. 또한 볼륨 레이저는 더 높은 피크 전력을 달성할 수 있으므로 재료 가공에 더 적합합니다. 게다가, 파이버 레이저 시스템은 특수 구성요소와 복잡한 사용법을 요구할 수 있으며, 높은 비용은 경제성에 해로울 수 있습니다.

파이버 레이저와 CO2 레이저
두 레이저 모두 재료 절단에 적합하지만 기능적 초점은 실제로 다릅니다. 한편, CO2 레이저는 플라스틱과 같은 비금속 재료를 절단하는 데 훌륭한 도구입니다. 상대적으로 높은 효율과 우수한 빔 품질로 인해 업계에서 가장 널리 사용되는 레이저 유형입니다.

CO2 레이저 절단기

한편, 파이버 레이저는 빠른 절단 속도로 인해 최근 몇 년간 금속판(주로 스테인리스강) 절단에 상당한 진전을 이루었습니다. 동등한 출력을 사용하면 절단 속도는 일반적으로 이산화탄소 레이저의 {{0}}배입니다. 타임스. 일반적으로 파이버 레이저는 0.25인치 이하 두께의 금속을 절단할 때 대량 생산을 고려할 가치가 있지만, 금속이 0.375인치보다 두꺼운 경우에도 CO2 레이저는 여전히 속도 이점과 뛰어난 절단 품질을 제공합니다. 따라서 재료 절단 시 파이버 레이저가 CO2 레이저를 완전히 대체할 수는 없습니다.

파이버 레이저 및 다이렉트 다이오드 레이저
다이오드 레이저는 낮은 출력 전력과 열악한 빔 품질로 인해 오랫동안 비판을 받아 왔습니다. 그럼에도 불구하고 최근 다이렉트 다이오드 레이저 기술의 발전은 재료 가공 분야의 주요 플레이어로서의 잠재력을 보여줍니다. 다이렉트 다이오드 레이저는 파이버 레이저보다 10%-20% 빠르게 절단할 수 있습니다. 또한 다이렉트 다이오드 레이저는 더 두꺼운 금속을 절단하고 더 작은 표면 거칠기를 달성할 수 있습니다. 무엇보다도 구리와 같이 반사율이 높은 재료를 가공하는 데에도 적합합니다. 대조적으로, 파이버 레이저는 이와 관련하여 효율성이 제한적입니다. 그러나 파이버 레이저는 빔 품질과 기술 성숙도 측면에서 여전히 큰 이점을 갖고 있습니다. 이는 거시적인 재료 가공을 위한 탁월한 선택입니다.

파이버 레이저는 분명히 레이저 산업에 혁명을 일으켰습니다. 파이버 레이저는 다른 유형의 레이저에 비해 여러 가지 주요 이점을 제공하여 생산성 향상의 길을 열어줍니다. 효율적인 이득 매체와 통합 레이저 캐비티를 선택하면 강력하고 안정적인 출력 성능을 제공합니다. 컴팩트한 설치 공간은 OEM/통합 애플리케이션의 주요 판매 포인트입니다. 그러나 이들의 우월성은 출력 파장과 제한된 조정 가능성을 고려하여 애플리케이션 설정에 크게 좌우됩니다.

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