Apa itu laser karbon dioksida

Selama periode kritis transformasi dan peningkatan dalam industri manufaktur, Jiangpin Technology telah memilih laser karbon dioksida sebagai arah pengembangan strategis. Hal ini tidak hanya disebabkan oleh ukuran pasar saat ini yang luar biasa dan tingkat pertumbuhannya, tetapi juga karena sesuai dengan tren inti dari manufaktur masa depan menuju presisi, fleksibilitas, dan keberlanjutan. Terutama dalam proses transformasi Tiongkok dari "raksasa manufaktur" menjadi "kekuatan manufaktur", kendali mandiri atas peralatan pemrosesan laser presisi tinggi dan canggih telah menjadi tautan kunci untuk menjamin keamanan rantai industri. Sekarang mari kita lihat bersama-sama laser karbon dioksida:

Prinsip kerja:

Meskipun molekul dioksida karbon dapat diaktifkan secara langsung ke tingkat energi yang tinggi, banyak studi telah membuktikan bahwa transfer energi resonan dari molekul nitrogen adalah yang paling efektif. Molekul nitrogen diaktifkan oleh proses pelepasan listrik ke tingkat energi getar metastabil dan mentransfer energi teraktivasinya kepada molekul dioksida karbon ketika mereka bertabrakan. Selanjutnya, molekul dioksida karbon yang teraktifkan terutama berpartisipasi dalam transisi laser. Helium dapat mengurangi jumlah partikel rendah-energi dalam laser dan juga membuang panas. Komponen lain, seperti hidrogen atau uap air, dapat membantu mengoksidasi kembali monoksida karbon (CO, yang terbentuk selama pelepasan) menjadi dioksida karbon.

Laser CO2 umumnya mampu memancarkan gelombang panjang 10,6 μm, tetapi ada puluhan garis spektral laser lainnya di wilayah 9-11 μm (terutama 9,6 μm). Hal ini karena dua gaya getar yang berbeda dari molekul karbon dioksida dapat digunakan sebagai tingkat energi rendah, dan setiap gaya getar sesuai dengan sejumlah besar gaya rotasi, sehingga menghasilkan banyak sub-tingkat energi. Sebagian besar laser CO2 yang tersedia secara komersial memancarkan gelombang panjang standar 10,6 μm, tetapi ada juga beberapa perangkat yang dioptimalkan khusus untuk gelombang panjang lainnya (seperti 10,25 μm atau 9,3 μm), dan perangkat-perangkat ini lebih cocok untuk aplikasi tertentu seperti pemrosesan bahan dengan laser karena lebih mudah diserap ketika memancarkan bahan tertentu (seperti polimer). Komponen optik khusus mungkin diperlukan saat memproduksi laser semacam itu dan menggunakan mereka untuk penerangan, karena komponen optik transmisif standar 10,6 μm mungkin memiliki pantulan yang terlalu kuat.

Daya keluaran dan efisiensi:

Dalam kebanyakan kasus, daya keluaran rata-rata berkisar dari puluhan watt hingga beberapa kilowatt. Efisiensi konversi dayanya sekitar 10%-20%, yang lebih tinggi daripada kebanyakan laser gas dan laser padat yang dipompa oleh lampu, tetapi lebih rendah daripada banyak laser yang dipompa oleh dioda. Karena daya keluarannya yang tinggi dan panjang gelombang emisi yang panjang, laser CO2 memerlukan komponen optik inframerah berkualitas tinggi, yang biasanya terbuat dari bahan seperti selenida seng (ZnSe) atau sulfida seng (ZnS). Laser CO2 memiliki daya tinggi dan tegangan penggerak tinggi, yang menimbulkan masalah keselamatan laser yang serius. Namun, karena panjang gelombang kerjanya yang panjang, pada intensitas rendah relatif aman bagi mata manusia.

Jenis-jenis laser CO2:

Untuk daya laser yang berkisar dari beberapa watt hingga ratusan watt, tabung tertutup atau laser tanpa aliran biasanya digunakan, di mana baik rongga laser maupun pasokan gas terletak di dalam tabung tertutup. Panas limbah ditransfer ke dinding pipa melalui difusi (sebagian besar efek helium) atau aliran gas yang lambat. Jenis laser ini kompak dalam struktur, kokoh dan tahan lama, serta umur kerjanya dapat dengan mudah mencapai ribuan jam atau bahkan lebih lama. Pada titik ini, metode regenerasi gas secara terus-menerus perlu diadopsi, khususnya dengan mempercepat oksidasi ulang monoksida karbon untuk mengimbangi disosiasi dioksida karbon. Kualitas sinar bisa sangat tinggi. Laser slab pendinginan difusi berdaya tinggi menempatkan gas di celah antara sepasang elektroda RF pendingin air yang datar. Jika jarak antar elektroda kurang dari lebar elektroda, panas berlebih akan secara efektif ditransfer ke elektroda melalui difusi. Untuk mengekstraksi energi secara efisien, resonator non-keadaan-steady biasanya digunakan, dan penghubungan keluar dilakukan pada sisi reflektor tinggi. Dengan kualitas sinar yang wajar, daya keluaran beberapa kilowatt dapat dicapai. Laser aliran axial cepat dan laser aliran silang cepat juga cocok untuk output gelombang kontinu berdaya beberapa kilowatt dan kualitas sinar tinggi. Panas berlebih dibawa keluar oleh gas campuran yang mengalir dengan cepat, yang kemudian digunakan kembali untuk pelepasan setelah melewati pendingin eksternal (penukar panas). Gas campuran dapat diregenerasi secara terus-menerus dan diganti sesekali. Laser aliran silang dapat mencapai daya keluaran tertinggi, tetapi kualitas sinarnya biasanya rendah.

Tekanan laser atmosfer yang di-exit lateral sangat tinggi (sekitar satu atmosfer). Karena tegangan yang diperlukan untuk discharge longitudinal terlalu tinggi, serangkaian elektroda di dalam tabung perlu digunakan untuk excitation transversal. Laser ini hanya beroperasi dalam mode pulsa karena discharge gas tidak stabil di bawah tegangan tinggi. Rata-rata daya keluaran mereka biasanya kurang dari 100 watt, tetapi mereka juga bisa mencapai puluhan kilowatt (dikombinasikan dengan frekuensi pengulangan pulsa yang tinggi).
Laser padat adalah laser yang berbasis media penguat padat (seperti kristal atau kaca yang doped dengan ion bumi langka atau logam transisi), yang dapat menghasilkan daya keluaran mulai dari beberapa miliwatt hingga beberapa kilowatt. Banyak laser padat menggunakan lampu kilat atau lampu busur untuk pompa cahaya. Sumber pompa ini relatif murah dan dapat menyediakan daya sangat tinggi, tetapi efisiensi mereka cukup rendah, umurnya rata-rata, dan ada efek termal yang kuat pada medium penguat, seperti efek lensa termal. Diode laser biasanya digunakan untuk memompa laser padat, dan laser padat yang dipompa oleh laser ini (laser DPSS, juga dikenal sebagai laser sepenuhnya padat) memiliki banyak keunggulan, seperti instalasi kompak, umur panjang, dan kualitas sinar yang sangat baik. Modus kerjanya bisa berupa gelombang kontinu, yaitu dapat menghasilkan output laser kontinu, atau tipe pulsa, yaitu dapat menghasilkan pulsa laser berdaya tinggi dalam waktu singkat.

Laser karbon dioksida, dengan keunggulan panjang gelombang unik dan kemampuan adaptasi material yang luas, telah menunjukkan nilai strategis yang tidak tergantikan dalam pengolahan industri global, estetika medis, dan bidang energi baru. Meskipun menghadapi tekanan kompetitif dari laser serat dalam bidang pengolahan logam, teknologi laser karbon dioksida masih memiliki keunggulan kompetitif inti dan ruang inovasi yang luas di area spesialis seperti pengolahan bahan non-logam, pengelupasan cat presisi tinggi, dan perawatan kulit mendalam.

Bagi Jiangpin Technology, perusahaan tersebut harus memanfaatkan peluang historis yang ditawarkan oleh pembaruan industri manufaktur Tiongkok dan transisi energi global, serta fokus pada tiga arah utama: terobosan dalam stabilitas daya tinggi (seperti menangani efek "temperature quenching"), pengembangan skenario khusus (pemrosesan peralatan energi baru), dan solusi kustom untuk usaha kecil dan menengah. Dengan membangun sistem inovasi kolaboratif berbasis "industri-universitas-riset-aplikasi" dan mengintegrasikan diri ke dalam ekosistem klaster industri regional, diharapkan Jiangpin Technology dapat mencapai transformasi strategis dari pengikut teknologi menjadi pemimpin inovasi selama periode kritis revolusi teknologi dan restrukturisasi pasar laser karbon dioksida.