Два варианта накачки твердотельных лазеров. Какой выбрать?
В настоящее время на рынке представлены лазеры с ламповой и с диодной накачкой. Конечно, наиболее популярны и распространены именно DPSS-лазеры (diode pumped solid state — твердотельные с диодной накачкой). Почему же возник такой дисбаланс и лазеры с ламповой накачкой до сих пор не покинули рынок? Чтобы разобраться в этом, мы сравним достоинства и недостатки обоих моделей.
Лазеры с ламповой накачкой
До того, как появились линейки мощных диодов, в основном использовали лазеры с ламповой накачкой. В промышленной сфере они были особенно востребованы.
Эти лазеры могут работать в непрерывном и импульсном режиме. В первом случае используются криптоновые лампы накачки, во втором — ксеноновые. И основная проблема в обоих случаях – низкая эффективность поглощения излучения накачки.
Это приводит к высокому энергопотреблению и большому тепловыделению. Так что для подобных систем требуется водяное охлаждение. Компактность и небольшие габариты современных чилеров позволяют обойтись без непосредственного подведения воды для охлаждения устройства. Но все равно увеличивают габариты технологической установки.
Вторым существенным недостатком твердотельных лазеров с ламповой накачкой является непродолжительный (несколько сотен часов) срок службы ламп. А их регулярная замена ведет к существенно увеличению эксплуатационных расходов. Хотя, по сравнению с DPSS-лазерами, начальная стоимость установки и была значительно ниже.
Тем не менее, твердотельные лазеры с ламповой накачкой имеют и ряд преимуществ:
- большая энергия импульса;
- высокое качество излучения;
- возможность получения пятна обработки меньшего размера;
- лучшее поглощение металлами;
- более простая эксплуатация;
- использование более дешевой оптики и др.
Так же стоит сказать о их надежности. Эти системы отлично себя показали. Их производством занимается множество компаний, и наработан большой опыт обслуживания и эксплуатации.
Еще одним ключевым преимуществом является частота следования импульсов 1…50 Гц. Это позволяет лучше обрабатывать металлы, в том числе и драгоценные, лакированные изделия, некоторые неметаллы. В сочетании с большой энергией импульса можно организовать, например, высокопроизводительную одноимпульсную прошивку отверстий.
DPSS-лазеры
Более высокий КПД и возможность генерации импульсов с периодичностью 0,1…100 кГц – основные характеристики, отличающие DPSS-лазеры от их аналогов с ламповой накачкой. Накачка этих систем осуществляется лазерными диодами или линейками лазерных диодов с длиной волны излучения 808 нм, идеально попадающей в полосу поглощения активной среды Nd:YAG-лазера.
Более эффективное поглощение излучения накачки позволяет существенно снизить энергопотребление технологической установки. Кроме того, меньше энергии уходит в тепловые потери, поэтому DPSS-лазерам достаточно воздушного охлаждения. Это упрощает эксплуатацию и позволяет уменьшить габариты.
Большой срок службы лазерных диодов также играет в пользу лазеров с диодной накачкой. Он составляет более 10000 часов, а некоторые производители заявляют о сотнях тысяч часов. Это обеспечивает бесперебойную работу в течение нескольких лет даже в условиях интенсивной эксплуатации.
К недостаткам же DPSS-лазеров можно отнести чувствительность к температуре окружающей среды в жаркое время.
Вывод
С точки зрения простоты, стоимости и удобства эксплуатации DPSS-лазеры превосходят свои аналоги с ламповой накачкой, хотя последние также не потеряли своей актуальности. Для получения мощных импульсов с частотой следования в пределах десятков герц целесообразно применять лазеры с ламповой накачкой. Если же требуется высокопроизводительная обработка с большой частотой следования импульсов, то предпочтительнее использовать DPSS-лазеры.
Мы занимаемся поставкой комплектующих для твердотельных лазеров (ламп накачки, лазерных диодов, квантронов и т.д.), и самих лазеров, а также устройств на их базе.
