Шта је ласер угљен-диоксида (CO2)

Током критичног периода трансформације и надоградње у производњој индустрији, Јиангпин Технологија је изабрала ласере угљен-диоксида као свој стратешки правц развоја. Ово није само због његове изузетне тренутне величине тржишта и стопе раста, већ и зато што се усклађује са кључним трендовима будуће производње ка прецизности, флексибилности и зелени. Посебно у процесу трансформације Кине од "производних гиганта" у "производну моћ", независна контрола високопрецизне и напредне ласерске опреме је постала кључна зглоба за обезбеђивање сигурности индустријског ланца. Сада погледајмо ласер угљен-диоксида заједно:

Принцип рада:

Иако се молекули угљен-диоксида могу директно узбудити до високих енергетских нивоа, многе студије су доказале да је резонантни пренос енергије молекула азота најефикаснији. Молекули азота су узбуђени испуштањем до метастабилних вибрационих енергетских нивоа и преносе узбуђену енергију на молекуле угљен-диоксида када се сукопе са њима. Након тога, узбуђени молекули угљен-диоксида углавном учествују у ласерским прелазима. Хелијум може смањити број нискоенергетских честица у ласерима и такође однети топлоту. Други компоненти, као што су водоник или водена пареа, могу помоћи у реоксидацији угљен-моноксида (CO, који се формира током испуштања) у угљен-диоксид.

Ласери СО2 су обично способни да емитују таласне дужине од 10,6 мкм, али постоје десетине других ласерских спектралних линија у региону од 9-11 мкм (посебно 9,6 мкм). То је зато што се две различите вибрационе снаге молекула угљен-диоксида могу користити као ниски енергетски нивои, а свака вибрациона сила одговара великом броју ротационих снага, чиме се генеришу многи нивои поденергије. Већина комерцијално доступних ласера СО2 емитује стандардну таласну дужину од 10,6um, али постоје и неки уређаји који су посебно оптимизовани за друге таласне дужине (као што су 10,25um или 9,3um), а ови уређаји су погоднији за одређене апликације као што је ласерска обрада При производњи таквих ласера и њиховој употреби за осветљење могу бити потребне посебне оптичке компоненте, јер стандардне преносне 10,6um оптичке компоненте могу имати превише јаке одражаје.

Излазна снага и ефикасност:

У већини случајева, просечна излазна снага варира од десетина вата до неколико киловата. Ефикасност конверзије енергије је око 10% -20%, што је више од већине гасних ласера и ласера чврстог стања са лампама, али ниже од многих ласера са диодама. Због своје велике излазне снаге и дуге таласне дужине емисије, CO2 ласери захтевају висококвалитетне инфрацрвене оптичке компоненте, које су обично израђене од материјала као што су цинк селенид (ЗнС) или цинк сулфид (ЗнС). Ласери СО2 имају високу снагу и висок воз, што представља озбиљна питања безбедности ласера. Међутим, због своје дуге радне таласне дужине, релативно је сигуран за људско око на ниским интензитетима.

Типови ласера СО2:

За ласерску снагу од неколико вата до неколико стотина вата обично се користе запечаћене цеви или ласери без протока, где су и ласерска шупљина и снабдевање гасом смештени унутар запечаћене цеви. Отпадна топлота се преноси на зид цеви дифузијом (углавном ефектом хелија) или спорим проток гаса. Овај тип ласера је компактен у структури, чврст и издржљив, а његов радни век може лако достићи хиљаде сати или чак и дуже. У овом тренутку, потребно је усвојити метод континуиране регенерације гаса, посебно катализирајући реоксидацију угљен-моноксида како би се супротставило дисоцијацији угљен-диоксида. Квалитет зрака може бити веома висок. Ласери са дифузијом хлађености високе снаге стављају гас у јаз између пара равних РФ електрода хлађених водом. Ако је размак између електрода мањи од ширине електрода, вишак топлоте ће се ефикасно пренети на електроде дифузијом. Да би се ефикасно извукла енергија, обично се користи резонатор у нестабилном стању, а излазно спајање се врши на страни високог рефлектора. Под разумним квалитетом зрака, могу се постићи излазне снаге од неколико киловата. Ласери брзе аксијске струје и ласери брзе крстопотоке такође су погодни за континуирану снагу таласа од неколико киловата и висок квалитет зрака. Више топлоте односи брзо течаћи мешани гас, који се затим поново користи за испуштање након проласка кроз спољни хладник (гремен разменик). Мешани гас се може стално регенерисати и повремено замењивати. Ласери са крстопротоком могу постићи највећу излазну снагу, али квалитет зрака је обично низак.

Тешкост латерално узбуђеног атмосферског ласера је веома висока (приближно једна атмосфера). Пошто је напон потребан за дужично испуштање сувише висок, за попречно узбуђење треба користити низ електрода унутар цеви. Овај ласер ради само у импулсном режиму јер је испуштање гаса нестабилно под високим напоном. Њихова просечна излазна снага је обично мања од 100 вата, али могу и да достигну десетине киловата (у комбинацији са високом брзином понављања пулса).
Ласери са чврстим стањем су ласери засновани на медијима са чврстим стањем (као што су кристали или стакла допирана ретким земљом или ионима прелазних метала), који могу да генеришу излазну снагу у распону од неколико миливатта до неколико киловата. Многи ласери чврстог стања користе сијалице или лукове за пумпање светлости. Ови извори пумпања су релативно јефтини и могу да обезбеде веома високу снагу, али њихова ефикасност је прилично ниска, њихов животни век је просечан, а у средњем средству има јаких топлотних ефеката, као што је ефекат топлотног линзирања. Ласерске диоде се најчешће користе за пумпање ласера чврстог стања, а ови ласерски пумпани ласери чврстог стања (ДПСС ласери, познати и као ласери са свим чврстим стањем) имају многе предности, као што су компактна инсталација, Његов начин рада може бити континуирани талас, то јест, може генерисати континуирани ласерски излаз, или импулсни тип, то јест, може произвести краткотрајне високомоћне ласерске импулсе.

Ласери угљен-диоксида, са својим јединственим предностима таласне дужине и широком прилагодљивошћу материјала, показали су незамењиву стратешку вредност у глобалној индустријској обради, медицинској естетици и новим енергетским пољима. Упркос конкурентном притиску од ласера влакна у области обраде метала, технологија ласера угљен-диоксида и даље има кључне конкурентне предности и широк простор за иновације у специјализованим областима као што су неметална обрада, високопрецизно лупање боје и дубоко третирање коже

За Цзянпин Технологију, она треба да искористи историјске могућности које представља унапређење кинеске обрадивне индустрије и глобална енергетска транзиција, и фокусира се на три главна смер: пробој у стабилности велике снаге (као што је решавање ефекта "температурног угашања"), развој специјализованих сценарија (прера Изградњом система сарадње у иновацијама "индустрија-универзитет-истраживање-примена" и интеграцијом у регионални индустријски кластерски екосистем, очекује се да ће Цзянгпин Технологи постићи стратешку трансформацију од технологијског пратилаца до иновационог лидера током критичног периода