Under den kritiska perioden av omvandling och uppgradering i tillverkningsindustrin har Jiangpin Technology valt koltdioxidlaser som sin strategiska utvecklingsriktning. Det beror inte bara på dess framträdande marknadsstorlek och växelhastighet just nu, utan också på att det är i linje med de centrala trenderna för framtida tillverkning mot precision, flexibilitet och hållbarhet. Särskilt i processen när Kina förvandlas från en "tillverkningsgigant" till en "tillverkningsmakt" har oberoende kontroll av högprecisions- och avancerade lasersbearbetningsutrustningar blivit en nyckllänk för att garantera industrians säkerhet. Låt oss nu titta närmare på koltdioxidlasern:
Funktionsprincipen:
Även om koldioxidmolekylen kan stimuleras direkt till höga energinivåer, har många studier visat att resonansenergioverföringen från kväve är den mest effektiva. Kvävemolekyler stimuleras av uppladdning till metastabila vibrationsenerginivåer och överför den stimulerade energin till koldioxidmolekyler när de kolliderar med dem. Därefter deltar de stimulerade koldioxidmolekylerna främst i lasersöndergångarna. Helium kan minska antalet lågenergipartiklar i lasererna och bär också bort värme. Andra komponenter, som väte eller vattenånga, kan hjälpa till att återoxidera kolsyren (CO, bildad under uppladdningen) till koldioxid.
CO2-laser är vanligtvis kapabla att utsläppa våglängder på 10,6 μm, men det finns dussintals andra laserspektrallinjer i regionen 9-11 μm (särskilt 9,6 μm). Detta beror på att de två olika vibrationsstyrkorna hos koldioxidmolekyler kan användas som låga energinivåer, och varje vibrationsstyrka motsvarar ett stort antal rotationsstyrkor, vilket resulterar i många sub-energinivåer. De flesta kommersiellt tillgängliga CO2-lasrarna utsläpper den standardvåglängden på 10,6 μm, men det finns också vissa apparater som är specifikt optimerade för andra våglängder (som 10,25 μm eller 9,3 μm), och dessa apparater är mer lämpliga för vissa tillämpningar, såsom laserbearbetning av material, eftersom de absorberas bättre när de strålar på vissa material (som polymerer). Specialoptiska komponenter kan krävas vid tillverkningen av sådana lasrar och vid deras användning för upplysning, eftersom standardtransmissiva 10,6 μm-optiska komponenter kan ha för starka reflexioner.
Utmatnings-effekt och effektivitet:
I de flesta fall ligger den genomsnittliga utmatningseffekten mellan flera tiotal watt och flera kilowatt. Effektomvandlings-effektiviteten är ungefär 10%-20%, vilket är högre än för de flesta gaslaser och lamppumpade fasta lasersystem, men lägre än för många diodpumpade laser. På grund av sin höga utmatnings-effekt och långa utsendevågolängd kräver CO2-laser högkvalitativa infraröda optiska komponenter, som vanligtvis tillverkas av material som zinkselenid (ZnSe) eller zinksulfid (ZnS). CO2-laser har hög effekt och hög driftspänning, vilket ställer allvarliga krav på lasersäkerhet. Dock är det relativt säkert för människans öga vid låga intensiteter på grund av dess långa arbetsvågolängd.
CO2-lasertyper:
För laser effekter som varierar från några watt till flera hundra watt används vanligtvis sigillade rör eller flödesfria lasers, där både laserscken och gasförsörlet finns inom det sigillade röret. Avfallsvärme överförs till rörväggen genom diffusion (främst helium-effekten) eller långsam gasflöde. Denna typ av laser är kompakt i struktur, robust och hållbar, och dess arbetsliv kan enkelt nå tusentals timmar eller ännu längre. Vid detta skede måste metoden med kontinuerlig återgenerering av gas användas, särskilt genom att katalysa omoxideringen av monoxid för att motverka avsmältningen av koldioxid. Strålkvaliteten kan vara mycket hög. Högpresterande diffusionskyldade plattformslasers placerar gasen i luckan mellan ett par plana vattenkylda RF-elektroder. Om elektrodavståndet är mindre än elektrodens bredd kommer överskottsvärmen att effektivt överföras till elektroderna genom diffusion. För att extrahera energi effektivt används vanligtvis en icke-stationär resonator, och uttagskoppling utförs på den högre reflektoreringsidan. Under rimlig strålkvalitet kan en utmatningseffekt på flera kilowatt uppnås. Snabba axiella flödeslasers och snabba korssningsflödeslasers är också lämpliga för kontinuerlig våtutmatningseffekt på flera kilowatt och hög strålkvalitet. Överskottsvärmen bortförs av det snabbt flytande blandadgasen, som sedan återanvänds för avlossning efter att ha passerat en extern kyler (värmeväxlare). Den blandade gasen kan kontinuerligt återgenereras och ersättas ibland. Korssningsflödeslasers kan uppnå högst möjliga utmatningseffekt, men strålkvaliteten är vanligtvis låg.
Trycket i den lateralt upphetsade atmosfärslasern är mycket högt (ungefär en atmosfär). Eftersom spännningen som krävs för longitudinell avlossning är för hög används en serie elektroder inuti rören för transversell upphetsning. Denna laser fungerar endast i pulsbaserat läge eftersom gasavlossningen är instabil vid höga spännningar. Dess genomsnittliga utmatningseffekt är vanligtvis mindre än 100 watt, men de kan också nå flera tiotals kilowatt (i kombination med ett högt pulsrepeteringsfrekvens).
Fasta tillståndslasrar är lasrar baserade på fasta tillståndsforstärkningsmedier (som kristaller eller glas doppade med sällsynt jord eller övergångsmetalljon), vilka kan generera utmatningseffekt som sträcker sig från några milliwatt till några kilowatt. Många fasta tillståndslasrar använder blendlampor eller båglampor för ljuspumping. Dessa pumpkällor är relativt billiga och kan erbjuda mycket hög effekt, men deras effektivitet är ganska låg, deras livslängd är genomsnittlig, och det finns starka termiska effekter i förstärkningsmedierna, såsom termisk linseffekt. Lasrdioder används vanligtvis för att pumpa fasta tillståndslasrar, och dessa laserpumpade fasta tillståndslasrar (DPSS-lasrar, även kända som allsfasta tillståndslasrar) har många fördelar, såsom kompakt installation, lång livslängd och utmärkt strålkvalitet. Dess arbetsläge kan vara kontinuerlig våg, det vill säga att det kan generera kontinuerlig laserutmatning, eller pulsform, det vill säga att det kan producera kortvariga högeffektslaserpulser.
Koldioxidlasrar, med sina unika våglängdsfördelar och bred materialadaptabilitet, har visat en oersättlig strategisk värde i global industriell bearbetning, medicinsk estetik och ny energi. Trots konkurrenspressen från fiberlasrar inom metallbearbetningsområdet har koldioxidlaserteknik fortfarande centrala konkurrensfördelar och bred innovationsutrymme inom specialiserade områden som icke-metallbearbetning, högprecisionssmårfattning och djuphudbehandling.
För Jiangpin Technology bör det utnyttja de historiska möjligheterna som presenteras av uppgraderingen av Kinas tillverkningsindustri och den globala energiomställningen, och fokusera på tre huvudsakliga riktningar: genombrott i högprestandastabilitet (som att hantera den "temperaturkvävnings"-effekten), utveckling av specialiserade scenarier (bearbetning av nyenergiutrustning) och anpassade lösningar för små och medelstora företag. Genom att bygga ett samarbetsinnovationsystem av "näringsliv-universitet-forskning-användning" och integrera sig i det regionala industriklusterökosystemet förväntas Jiangpin Technology uppnå en strategisk transformation från teknikföljare till innovationsledare under den kritiska perioden av teknologirevolution och marknadsrekonstruktion för koldioxidlasrar.