光纖激光器與CO2激光器的比較

1、華屮科技大學(xué)李宇?yuàn)WC02激光打標(biāo)機(jī)上打標(biāo)，例如紙質(zhì)包裝、塑料制品、皮革面料、玻璃陶瓷等。在武漢三工光電設(shè)備有限制造公司，激光打標(biāo)機(jī)系列產(chǎn)品中包括了C02激光 打標(biāo)機(jī)和光纖打標(biāo)機(jī)。冃前的C02激光打標(biāo)機(jī)一般都是采川的進(jìn)HC02射頻激光管, 其使用壽命可達(dá)24萬小時(shí)，該款機(jī)型最快打標(biāo)速度可達(dá) 7000mm/So C02激光打標(biāo)機(jī)適合在絕大多數(shù)的非金屬材質(zhì)隨著技術(shù)的升級(jí)，武漢三工光電設(shè)備制造有限公司研發(fā)出 10w便攜式co2激光打標(biāo)機(jī)，該機(jī)最大的特點(diǎn)是突破了傳統(tǒng) co2激光打標(biāo)機(jī)體積過于龐大的缺點(diǎn)，能方便的集成在各類 生產(chǎn)線上，設(shè)備雖然體積減小了，但是功能上完全沒有任何 損失。光纖激光打標(biāo)機(jī)采用進(jìn)口

2、激光器,配備高速振鏡掃描 系統(tǒng)（打標(biāo)速度7000mm/s）與專業(yè)激光打標(biāo)軟件。光纖激光打標(biāo)機(jī)隨著光纖激光器的價(jià)格不斷下降，未來光纖激光打 標(biāo)機(jī)是主流。由于光纖激光器采用的是模塊化設(shè)計(jì)， 集成風(fēng)冷裝置，所以光纖激光打標(biāo)機(jī)相對(duì)于其他的激光打標(biāo)機(jī)來說體積更小。日前，三公光電公司推出了 一款體積更小的便攜式激光打標(biāo)機(jī)，整機(jī)只有電腦機(jī)箱一般大。光纖激光器相對(duì)于其他幾種激光器來說光電轉(zhuǎn)化效率更高，光束質(zhì)量更好，所以光纖激光打 標(biāo)機(jī)打出來的線條也更加的精細(xì)。光纖激光打標(biāo)機(jī)適 合在各類金屬與非金屬材料上打標(biāo)。光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)與原理光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)與固體激光器的結(jié)構(gòu)基本相同O諧振腔腔鏡可為反射鏡、光纖光

3、柵或光纖環(huán)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)橫流C02激光器基本結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理2閉極板3光橋4刷叢交換器5 箱體6鳳機(jī)7.9變壓器10.il Jff11.12 真空泵13.乞腳1A冷如水怦15電陽箝16( I 示器17. 1118. 1 個(gè)激光器廠家二氧化碳激光器激光器（以德國(guó)ROFIN DCO25為例）德國(guó)IPG光纖2000瓦激光器技術(shù)特點(diǎn)軸快流式激光器混氣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用及維護(hù)成本龐 大，光束發(fā)散較大，不適合大臺(tái)面切割。德國(guó) rofin光器2500瓦以內(nèi)光束能量密度比較集中為 基準(zhǔn)模，最適合切割；由于其結(jié)構(gòu)為板條式放電選 模很困難，所以2500瓦以上模式為多模（01、10等 多種模式并存），光束能量比較分散主要用

4、于焊接, 切割能力和2500瓦完全安全一樣，切割穩(wěn)定性低于 2500瓦。光纖激光器具有其它激光器（C02、HeNa、 DPL等）無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟及其光 纖的可饒性所帶來的小型化、集約化，高亮 度高轉(zhuǎn)換效率 高能量輸出高光束質(zhì)童， 無需光學(xué)準(zhǔn)直,無需機(jī)械穩(wěn)定,省電無 需維修。激光器產(chǎn)生激光的氣體消耗5.1元/小時(shí)沒有氣體消耗。光電轉(zhuǎn)化效率8 爐 10%30%以上激光器內(nèi)光路及機(jī)床外光路鏡 片消耗373元/小時(shí)1.6元/小時(shí)，由于光纖激光器的諧振腔內(nèi)無 光學(xué)鏡片，具有免調(diào)節(jié)、免維護(hù).高穩(wěn)定性 的優(yōu)點(diǎn)。外光路僅為一根光纖傳導(dǎo)。整個(gè)切 割系統(tǒng)只有切割頭一片聚焦鏡激光器電功率消耗35KW/小時(shí)7

5、kw/小時(shí)激光器水冷卻系統(tǒng)電耗15KW/小時(shí)6kw/小時(shí)（含外光路光閘和切割頭冷卻）維護(hù)成本軸快流式激光器維護(hù)成本巨大，前鏡尾鏡 價(jià)格昂貴，渦輪機(jī)軸承壽命8000小時(shí)，8萬 元每對(duì)。ROFIN DC025用于切割對(duì)激光器內(nèi) 部射頻閥影響太大，射頻閥約9萬元/根， 保修4000小時(shí)；另外rofin激光器需2000小 時(shí)點(diǎn)檢一次，費(fèi)用為5000元。免維護(hù)，勝任惡劣的 工作環(huán)境，對(duì)灰塵、震蕩、沖擊、濕度、溫度具有很高的容忍度。光束特性ROFIN DC025橫向邊緣放電，光束呈不規(guī)則狀態(tài)，內(nèi)部需增加4片鏡片對(duì)光束進(jìn)行整形, 由于其原始光斑不規(guī)則，所以切割斷面相 對(duì)粗糙，尤其在厚板上更明顯。激光單模輸出

6、，能量 呈高斯分布。原始光 束均勻，金屬切割斷 面完美。最大功能率4000瓦100000瓦脈沖性能升達(dá)到同樣的功率，脈沖爬升時(shí) 間比快軸流激光器多五倍，峰值 功率持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)短于快軸流激光 器，所以打孔能力、轉(zhuǎn)角加工質(zhì) 量、消除零件下表面掛渣的能力 較差可調(diào)制成脈沖輸出模式，最高頻率 5KHz,響應(yīng)時(shí)間小于lOOus,打孔能力 轉(zhuǎn)角加工質(zhì)量能量好，保證切割尖角 和拐角質(zhì)量?？汕懈畈牧戏N類碳鋼、不銹鋼。連續(xù)大量切割不銹鋼或僅小批量切割黃銅/鋁板/ 鋁合金/鈦合金/硅鋼/鍍鋅板等但 對(duì)射頻管影響大。 可連續(xù)大量加工一些難加工的金屬銅 (Cu) 彼銅(BeCu)、磷青銅 (Pbronze) 鋁(Mo)

7、、不銹鋼(SS)、 銀(Ni)、鋁(A1)、鈦(Ti)、回火鋼 (TS)等。1520亳米810毫米68亳米切割能力：碳鋼不 18-20毫米8-10毫米5-6亳銹鋼鋁合金米(不能連續(xù)切割)切割板材速度厚板稍慢，由于割縫細(xì)，速度較薄板速度快，是C02切割速度的2-3倍, 切割質(zhì)量好，斷面完美。綜上所述：1. 在切割質(zhì)量及速度上光纖激光器優(yōu)于二氧化碳激光器。2. 在使用成本上光纖激光器每小時(shí)成本比二氧化碳激光器 低44.23元（按工業(yè)用電每度電一元算），若每年工作 7200小時(shí)，則每年共節(jié)省費(fèi)用31萬多元。3. 由于沒有外光路，在保養(yǎng)維護(hù)及故障率方面，同樣大大 低于二氧化碳激光器，同時(shí)切割穩(wěn)定性將將

8、遠(yuǎn)優(yōu)于二氧化 碳激光器。4在一次性投入方面，光纖激光器要略高于二氧化碳激光器。C02激光器發(fā)展?fàn)顩r封離式慢速軸流橫流快速軸流渦輪風(fēng)機(jī) 快速軸流擴(kuò)散型出現(xiàn)年代202020202020功率5001000200005000100005000光束質(zhì)量 MF因子不穩(wěn)定1.51052.51.2光束質(zhì)量 Kt因子不穩(wěn)定5351794.5從上表可以看出，早期的C02激光器取向激光功率提高的方向發(fā)展，單當(dāng)激光功率達(dá)到一定要求后，激光器的光束質(zhì)量受到重視，激光器的發(fā)展隨之轉(zhuǎn)移到提高光束質(zhì)量上。 接近衍射極限的擴(kuò)散冷卻板條式C02激光器具有較好的光束質(zhì)量，一經(jīng)推出就得到了廣泛 的應(yīng)用，尤其是在激光切割領(lǐng)域，受到眾多

9、企業(yè)的青睞。耦合效率高 晦低閾值光束質(zhì)量好&窄線寬可實(shí)現(xiàn)3803 900 nm波段范同的激光輸出 肩j已擇性醫(yī)方而的快速發(fā)浪HJJ析儀器圧光纖激光器的發(fā)展前景光纖激光器以光纖作為波導(dǎo)介質(zhì)， 需龐大的制冷系統(tǒng)，具有罰跚瘵、光纖激光器通過摻雜不同的稀土離子過光纖光柵諧振腔的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇且可調(diào)諧。與傳統(tǒng)的固體激光器相比，IBO們正在努力對(duì)活體細(xì)胞、組織以及病毒轉(zhuǎn)移特質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和分析.這些應(yīng)用對(duì)人類攻 克癌癥等方而的研究至關(guān)重要。超快激光使得在對(duì)患者進(jìn)行快速，出介入性診斷時(shí)可以取 得實(shí)時(shí)信息?，F(xiàn)有超快激光的制造技術(shù)成本太高，系統(tǒng)的尺寸也IF常龐大，這些制約了市 場(chǎng)的發(fā)展。光纖激光器的很大一部

10、分應(yīng)用可以走到超快激光而且光纖激光器的生產(chǎn)廠商 也著重從尺寸小巧方而推薦光纖的應(yīng)用。生命和健康科學(xué)是一個(gè)出常強(qiáng)勁的市場(chǎng).因?yàn)槟?里會(huì)永遠(yuǎn)不斷地出現(xiàn)新的應(yīng)用，其中很多是基于激光的應(yīng)用，并且醫(yī)藥也在不斷尋求改進(jìn)。 激光不再只局限為一種外科手術(shù)匸具，將會(huì)更加廣泛地應(yīng)用醫(yī)學(xué)診斷（如細(xì)胞影像）、藥 檢、DNA排序、細(xì)胞分類以及蛋白質(zhì)分析等方而。激光現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于人們前所未聞的領(lǐng) 域中。未來光纖激光器的發(fā)展趨勢(shì)將體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1) 提高光纖激光器的本身性能：如何提高輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)化光束質(zhì)量， 縮短增益光纖長(zhǎng)度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性并使其更加小巧緊湊，上述冃標(biāo)將是未來光 纖激光器領(lǐng)域研究的重點(diǎn)；新

11、型光纖激光器的研制：在時(shí)域方ifii,具有更小占空比的超短脈沖鎖模光纖激 光器一直是激光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。高功率飛秒量級(jí)脈沖光纖激光器一直是人們長(zhǎng) 期追求的冃標(biāo)，該領(lǐng)域研究的突破不僅可以給光通信時(shí)分復(fù)川(OTDM)提供理想的 光源，而且可以有效帶動(dòng)激光加工、激光打標(biāo)及激光加密等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；在 頻域方而，寬帶輸出并可調(diào)諧的光纖激光器將成為研究熱點(diǎn)。近年來，一種采川 ZEBLAN材料(zr, Ba, La, Al, Nd)為激光介質(zhì)的非線性光纖激光器引起了人們 的重視。這種激光器具有相當(dāng)寬的帶寬和低損耗.可實(shí)現(xiàn)波氏上轉(zhuǎn)換幾個(gè)波段。 可以預(yù)見，隨著相關(guān)技術(shù)的完善，光纖激光器將向更廣闊的領(lǐng)域發(fā)展，并有可能 成為替代