Was ist der Unterschied zwischen Faserlaser und Diodenlaser?

FaserlaserUndDiodenlasersind zwei gängige Lasertypen, die sich in Struktur, Leistung usw. unterscheiden. Faserlaser und Diodenlaser werden in der modernen Industrie sowie in der medizinischen und wissenschaftlichen Forschung häufig eingesetzt. Beide Lasertechnologien nutzen mit seltenen Erdelementen dotierte Glasfasern oder Halbleitermaterialien als Verstärkungsmedien, um Laser unterschiedlicher Wellenlänge und Leistung zu erzeugen.

Faserlaser ist eine Feststofflasertechnologie, die mit Seltenerdelementen wie Erbium, Ytterbium und Neodym dotierte Glasfasern als aktives Medium verwendet. Der Strahl dieses Lasers wird innerhalb der optischen Faser erzeugt und dann durch die flexible Faser übertragen, wodurch eine hervorragende Strahlqualität und -stabilität gewährleistet wird. Hohe Effizienz und hervorragende Strahlqualität sind die Hauptvorteile von Faserlasern, weshalb sie häufig in der Laserfaserkommunikation, der Laser-Weltraum-Fernkommunikation, dem industriellen Schiffbau, der Automobilherstellung, der Lasergravur, der Lasermarkierung, dem Laserschneiden, Druckwalzen, Metall usw. eingesetzt werden nichtmetallische Anwendungen. Es wird häufig in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise beim Bohren/Schneiden/Schweißen von Metall.

Diodenlaser sind Festkörperlasergeräte auf Basis von Halbleitermaterialien. Ihr Funktionsprinzip beruht hauptsächlich auf der Funktion des pn-Übergangs und der Strominjektion. Im Vergleich zu Faserlasern haben Diodenlaser einen kleineren Ausgangsleistungsbereich, ihr breiterer Wellenlängenbereich ermöglicht jedoch eine größere Flexibilität. Darüber hinaus werden Diodenlaser auch in Bereichen wie Kommunikation und Datenübertragung, Drucken und Gravieren, Display und Beleuchtung häufig eingesetzt.

Der Unterschied zwischen Faserlasern und Diodenlasern
1. Funktionsprinzip
Faserlaser übertragen Energie durch optische Fasern und erzeugen in den optischen Fasern Laserlicht. Die Laserleistungsqualität ist hoch, die Strahlqualität ist gut, die Leistung ist hoch und das Design des Wärmeableitungssystems ist relativ komplex.
Diodenlaser wandeln elektrische Energie durch Halbleitermaterialien in Lichtenergie um. Ihre Ausgangswellenlänge ist einfach und die Strahlqualität ist schlecht, aber sie haben den Vorteil, dass sie erschwinglich und einfach zu verwenden sind.
2. Struktur
Der Aufbau eines Faserlasers ist komplex, einschließlich Faser, Pumplichtquelle, Kühlsystem usw.
Der Aufbau eines Diodenlasers ist relativ einfach und umfasst hauptsächlich eine Diode, einen externen Hohlraum, eine Pumplichtquelle usw. Faserlaser sind im Allgemeinen hinsichtlich Größe und Gewicht sperrig, während Diodenlaser kleiner und leichter sind.
3. Leistung
Faserlaser zeichnen sich durch hohe Leistung, hohe Effizienz und qualitativ hochwertige Strahlen aus. Ihre Ausgangswellenlängen decken einen großen Bereich ab und weisen eine gute Spotqualität auf. Sie eignen sich für die Fertigung, die wissenschaftliche Forschung und andere Bereiche.
Diodenlaser eignen sich hauptsächlich für einige konventionelle Anwendungen, wie z. B. Glasfaserkommunikation, Laserdruck, Phototherapie usw. Diodenlaser sind günstig, einfach zu verwenden und für einige Organisationen oder Einzelpersonen mit einem geringeren Budget geeignet.

Funktionsvergleich
A. Ausgangsleistung
Faserlaser haben im Allgemeinen einen weiten Ausgangsleistungsbereich, der von einigen hundert Watt bis zu mehreren Kilowatt reicht. Beispielsweise können die Hochleistungs-Endlosfaserlaser von IPG Ausgangsleistungen von 1 kW bis über 100 kW liefern. Darüber hinaus verfügen Faserlaser über einen breiten Betriebswellenlängenbereich, können zwischen Single-Mode und Multi-Mode wählen und verfügen über Pumpdioden mit hoher Stabilität und langer Lebensdauer.

Bei Diodenlasern liegt ihr Ausgangsleistungsbereich im Allgemeinen niedriger und reicht von einigen Watt bis zu Hunderten von Watt. Dies liegt daran, dass das Arbeitsmaterial des Diodenlasers ein Halbleitermaterial ist und die Anzahl der durch seinen Energieniveauübergang erzeugten Photonen relativ gering ist, sodass die Ausgangsleistung relativ gering ist. Diodenlaser bieten jedoch die Vorteile einer großen Vielfalt an Wellenlängen, einer geringen Größe und einer hohen Effizienz, sodass sie in einigen spezifischen Anwendungen immer noch einzigartige Vorteile bieten.
B. Wellenlängenbereich
Der Wellenlängenbereich von Faserlasern hängt in erster Linie vom verwendeten Verstärkungsmedium ab. Beispielsweise reicht das Absorptionsspektrum von Ytterbium-dotierten Fasern (YDF) von 900 nm bis 1000 nm, mit zwei starken Absorptionspeaks bei 915 nm und 976 nm. Daher liegt die Ausgangswellenlänge von Ytterbium-dotierten Faserlasern normalerweise im nahen Infrarotbereich, beispielsweise im 1-μm-Band.

Der Wellenlängenbereich von Diodenlasern ist relativ breit und reicht vom sichtbaren Licht bis zum nahen Infrarotlicht. Die spezifische Wellenlänge hängt von verschiedenen Halbleitermaterialien und Strukturdesigns ab. Beispielsweise können Halbleiterlaser, die unterschiedliche Materialien verwenden, Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen wie 800 nm, 940 nm, 1310 nm und 1480 nm erzeugen.
C. Strahlqualität
Faserlaser haben typischerweise eine sehr hohe Strahlqualität und können Strahlen erzeugen, die nahezu beugungsbegrenzt sind. Insbesondere ist der Schlüsselparameter seiner Strahlqualität BPP (Beam-Parameter-Produkt), der sich direkt auf die Qualität der Präzisionsbearbeitung und Makrobearbeitung auswirken kann. Beispielsweise können damit verschiedenste Materialien geschnitten, geschweißt oder bearbeitet werden, darunter auch dünne Bleche und reflektierende Metalle. Darüber hinaus ermöglichen Faserlaser aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte eine schnellere Bearbeitung und eine höhere Produktivität.

Die Strahlqualität von Diodenlasern hängt vom jeweiligen Typ ab. Der einfachste Fall ist ein VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), der typischerweise einen Strahl mit hoher Strahlqualität, mäßiger Strahldivergenz, keinem Astigmatismus und einer kreisförmigen Intensitätsverteilung emittiert. Wenn jedoch eine einfache sphärische Linse verwendet wird, verringert sich die Kopplungseffizienz aufgrund der Elliptizität des Strahls erheblich. Ein weiteres Beispiel sind kleine kantenemittierende Laserdioden, die ebenfalls in einem einzigen räumlichen Modus emittieren und daher grundsätzlich auch eine effiziente Ankopplung an Singlemode-Fasern ermöglichen.
D. Effizienz und Energieverbrauch
Faserlaser verfügen über eine hervorragende elektrooptische Umwandlungseffizienz und können einen größeren Anteil der eingegebenen elektrischen Energie in Laserleistung umwandeln. Dies liegt vor allem an der besonderen Struktur seines Verstärkungsmediums, der Ytterbium-dotierten Faser. Darüber hinaus verfügen Faserlaser über eine hervorragende Strahlqualität und erzeugen nahezu beugungsbegrenzte Strahlen, was zu einer verbesserten Bearbeitungsgenauigkeit und -fähigkeit führt. Die hohe Leistungsdichte von Faserlasern ermöglicht eine schnelle Bearbeitung und erhöhte Produktivität.

Bei Diodenlasern variieren Effizienz und Energieverbrauch je nach Typ. Beispielsweise können VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers) Strahlen mit hoher Strahlqualität, mäßiger Divergenz, ohne Astigmatismus und einer kreisförmigen Intensitätsverteilung emittieren. Wenn jedoch eine einfache sphärische Linse zur Kopplung verwendet wird, kann die Kopplungseffizienz aufgrund der Elliptizität des Strahls erheblich reduziert werden. Wie kleine kantenemittierende Laserdioden emittiert auch diese Diode in einem einzigen räumlichen Modus und ermöglicht so prinzipiell auch eine effiziente Ankopplung an Singlemode-Fasern. Im Allgemeinen haben sowohl Faserlaser als auch Diodenlaser ihre eigenen einzigartigen Vorteile und Anwendungswerte. Für spezifische Anwendungsanforderungen muss je nach Situation der am besten geeignete Lasertyp ausgewählt werden.

Anwendung
A. Anwendungsgebiete von Faserlasern
Faserlaser werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter in der industriellen Verarbeitung und Fertigung, in der Medizin- und Kosmetikindustrie sowie in der wissenschaftlichen Forschung und bei militärischen Anwendungen. Im industriellen Bereich haben verschiedene Arten von Faserlasern unterschiedliche typische Anwendungen. Beispielsweise kann es für Laser-Glasfaserkommunikation, Laser-Raumfernkommunikation, industriellen Schiffbau, Automobilbau, Lasergravur, Lasermarkierung, Laserschneiden, Druckwalzen, Bohren/Schneiden/Schweißen von Metall und Nichtmetall (z. B (z. B. Kupferschweißen, Abschrecken, Plattieren und Tiefschweißen), militärische Verteidigung und Sicherheit, medizinische Ausrüstung und Ausrüstung sowie große Infrastruktur. Darüber hinaus können Faserlaser auch als Pumpquellen für andere Laser verwendet werden.
B. Anwendungsgebiete von Diodenlasern
Als Laser, der Halbleitermaterialien als Arbeitsstoffe verwendet, haben Diodenlaser ein breites Anwendungsspektrum. Im Hinblick auf Kommunikation und Datenübertragung kann es beim Aufbau optischer Kommunikationssysteme eingesetzt und direkt als Lichtquelle zur Umwandlung elektrischer Energie in Laser verwendet werden. Darüber hinaus sind auch das Drucken und Gravieren wichtige Anwendungsgebiete. Diodenlaser werden vor allem aufgrund ihrer geringen Größe, hohen Effizienz und langen Lebensdauer auch häufig in den Bereichen Anzeige und Beleuchtung eingesetzt.

Unterschiede und Eigenschaften von Faserlasern und Diodenlasern
Die Hauptunterschiede und Eigenschaften von Faserlasern und Diodenlasern können hinsichtlich ihrer Laserstrahlqualität, Lichtquelle, Schneideffizienz, Lasermodule, Systemwartung und Leistungsabgabe verglichen werden.

Faserlaser verwenden mit seltenen Erdelementen dotierte Glasfasern als Verstärkungsmedium, die auf der Basis von Faserverstärkern entwickelt werden können, um eine hohe Leistungsdichte zu erzeugen, was zu einer „Partikelzahlumkehr“ des Laserenergieniveaus des Laserarbeitsmaterials führt. Wenn eine positive Rückkopplungsschleife entsprechend hinzugefügt wird (die einen Resonanzhohlraum bildet), kann ein Laseroszillationsausgang erzeugt werden. Daher verfügt es über eine hohe Durchschnittsleistung und einen starken thermischen Effekt und wird häufig beim Schneiden, Schweißen, Bohren, Sintern usw. von Metallmaterialien im Bereich der Makrobearbeitung eingesetzt.

Diodenlaser zeichnen sich durch eine hohe Spitzenleistung, einen geringen thermischen Effekt und eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit aus. Sie werden im Allgemeinen im Bereich der Feinmikrobearbeitung von dünnen, spröden Materialien und nichtmetallischen Materialien eingesetzt. Der einfachste Fall ist ein VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), der typischerweise einen Strahl mit hoher Strahlqualität, mäßiger Strahldivergenz, keinem Astigmatismus und einer kreisförmigen Intensitätsverteilung emittiert. Bei Verwendung einer einfachen sphärischen Linse wird die Kopplungseffizienz aufgrund der Elliptizität des Strahls deutlich reduziert. Darüber hinaus haben Diodenlaser einige Probleme wie Astigmatismus im Ausgang, insbesondere verstärkungsgeführte Dioden, die durch zusätzliche schwache Zylinderlinsen kompensiert werden können.

Insgesamt hängt die Wahl der Lasertechnologie von den spezifischen Anwendungsanforderungen und -szenarien ab.

Kontaktinformationen:

Wenn Sie Ideen haben, sprechen Sie uns gerne an. Egal wo unsere Kunden sind und welche Anforderungen wir haben, wir verfolgen unser Ziel, unseren Kunden hohe Qualität, niedrige Preise und den besten Service zu bieten.