फाइबर लेजर: 7 फायदे और अंतर

खरीदने से पहलेफाइबर लेजर, यह समझना आवश्यक है कि यह अन्य लेज़रों से किस प्रकार भिन्न है। हम जानते हैं कि एक कार्यशील लेजर के लिए तीन घटकों की आवश्यकता होती है: ऊर्जा आपूर्ति के लिए एक पंप स्रोत, एक लाभ माध्यम और एक ऑप्टिकल रेज़ोनेटर। फ़ाइबर लेज़रों के लिए, हालाँकि पंप स्रोत का चुनाव लेज़र डायोड और अन्य फ़ाइबर लेज़रों से अधिक कुछ नहीं है, लाभ माध्यम और ऑप्टिकल रेज़ोनेटर का डिज़ाइन अनिवार्य रूप से भिन्न होता है।
 

यह अनूठी संरचना सात प्रमुख लाभ लाती है:

1. उच्च दक्षता लाभ माध्यम
अन्य लेज़रों के विपरीत, फ़ाइबर लेज़र दुर्लभ पृथ्वी धातु आयनों जैसे येटरबियम (Yb3+), नियोडिमियम (Nd3+), थ्यूलियम (Tm3+) से डोप किए गए ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश प्रवर्धन प्राप्त करते हैं। प्रेज़ियोडिमियम (Pr3+) या अर्बियम (Er3+)। ये लेजर-सक्रिय आयन अधिकांश पंप प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं और फिर उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से विशिष्ट आवृत्तियों के फोटॉन उत्सर्जित कर सकते हैं। ऑप्टिकल फाइबर की स्वाभाविक रूप से लचीली संरचना अन्य प्रकार के लेजर की तुलना में लंबी दूरी तय करने की अनुमति देती है। यह उच्च ऑप्टिकल लाभ प्रदान करता है।

2. फाइबर ब्रैग झंझरी के माध्यम से बुद्धिमान फीडबैक लूप
पारंपरिक ढांकता हुआ दर्पणों का उपयोग करने के बजाय, फाइबर लेजर में ऑप्टिकल फीडबैक आम तौर पर फाइबर ब्रैग झंझरी द्वारा प्रदान किया जाता है, जो समय-समय पर जुड़े हुए विभिन्न अपवर्तक सूचकांकों के साथ ग्लास फाइबर की एक श्रृंखला होती है। ये आवधिक संरचनाएं विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के लेजर बीम को प्रतिबिंबित कर सकती हैं और इस प्रकार फाइबर लेजर की ऑप्टिकल गुहा बन जाती हैं। इसलिए, फाइबर लेजर के लिए, ऑप्टिकल कैविटी वास्तव में लाभ माध्यम के अंदर होती है।

3. मजबूत ऑप्टिकल गुहा
फ़ाइबर लेज़रों के बारे में बात करते समय एक आम ग़लतफ़हमी से बचना चाहिए, और वह यह है कि फ़ाइबर लेज़र फ़ाइबर ऑप्टिक्स वाले लेज़रों के समान नहीं हैं। उदाहरण के लिए, फाइबर-युग्मित डायोड लेजर में, ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग केवल बीम ट्रांसमिशन उद्देश्यों के लिए किया जाता है और उत्तेजित उत्सर्जन के भौतिक सिद्धांत शामिल नहीं होते हैं। इसलिए जबकि ऑप्टिकल फाइबर लेजर सिस्टम से जुड़ते हैं, फिर भी उनमें फाइबर लेजर के सभी उत्कृष्ट गुण नहीं होते हैं। अद्वितीय एकीकृत ऑप्टिकल कैविटी लाभ माध्यम के रूप में कुंडलित ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करती है, जिससे एक मजबूत और स्थिर ऑप्टिकल कैविटी बनती है।

4. सघन संरचना
फ़ाइबर लेज़रों का एक मुख्य लाभ उनका कॉम्पैक्ट लेआउट है। समान उत्पादों की तुलना में, फाइबर लेजर में समतुल्य आउटपुट शक्तियों के लिए बहुत कम पदचिह्न होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऑप्टिकल फाइबर मोड़ने योग्य होता है और इसे एक कॉम्पैक्ट स्थान में कुंडलित किया जा सकता है। इसके अलावा, फाइबर ऑप्टिक्स का लचीलापन ऑप्टिकल पथ को और अधिक अनुकूलित करना भी संभव बनाता है, जिससे विभिन्न विशिष्ट स्थितियों के लिए अधिक डिज़ाइन स्वतंत्रता मिलती है।

5. उच्च उत्पादन शक्ति
क्योंकि फ़ाइबर लेज़रों में लाभ माध्यम बहुत पतला और लचीला होता है, फ़ाइबर कई किलोमीटर लंबा हो सकता है, जिससे बहुत अधिक पंप प्रकाश लाभ प्राप्त किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, फाइबर के बड़े सतह क्षेत्र और आयतन अनुपात के कारण फाइबर लेजर द्वारा उत्पन्न गर्मी को कुशलतापूर्वक नष्ट किया जा सकता है। परिणामस्वरूप, फ़ाइबर लेज़र जटिल शीतलन प्रणालियों की आवश्यकता के बिना किलोवाट स्तर पर लगातार काम कर सकते हैं।

6. उत्कृष्ट बीम गुणवत्ता
आमतौर पर, लेजर बीम गुणवत्ता से तात्पर्य यह है कि बीम कितनी मजबूती से केंद्रित है, एम 2 गुणांक द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो आदर्श रूप से उच्चतम बीम गुणवत्ता के लिए 1 के बराबर होता है। फ़ाइबर लेज़रों में, सिंगल-मोड फ़ाइबर में आमतौर पर सबसे अच्छा बीम प्रदर्शन होता है और इसलिए इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, लेजर कटिंग और वेल्डिंग में, उच्च बीम गुणवत्ता वर्कपीस और केंद्रित वस्तु के बीच लंबी दूरी की अनुमति देती है। यह कॉन्फ़िगरेशन प्रकाशिकी को मलबे और धुएं से बचाता है। महत्वपूर्ण रूप से, बीम व्यास को सिकोड़ने से न केवल बेहतर संरचनाओं का निर्माण संभव होता है, बल्कि छोटे, सस्ते ऑप्टिकल घटकों के उपयोग की भी अनुमति मिलती है।

7. उच्च विश्वसनीयता
फ़ाइबर लेज़र अत्यधिक विश्वसनीय होते हैं और उन्हें कम रखरखाव की आवश्यकता होती है, और क्योंकि ऑप्टिकल पथ एक सुरक्षात्मक आवरण के भीतर घिरा होता है, लेज़र बीम बाहरी हस्तक्षेप के प्रति कम संवेदनशील होता है। इसलिए, फाइबर लेजर में आमतौर पर उच्च तापमान और कंपन परिचालन स्थितियों के तहत उत्कृष्ट स्थिरता होती है।

फ़ाइबर लेज़रों और अन्य लेज़रों के बीच क्या अंतर है?
जबकि फ़ाइबर लेज़रों के कई फायदे हैं, यह समझना महत्वपूर्ण है कि वे प्रतिस्पर्धा के मुकाबले कैसे खड़े हैं। जैसा कि हम नीचे देखेंगे, फ़ाइबर लेज़र की श्रेष्ठता एप्लिकेशन सेटिंग पर निर्भर करती है, और कुछ मामलों में फ़ाइबर लेज़र प्रतियोगी फ़ाइबर लेज़र के लिए बेहतर उपयुक्त हो सकता है।

फ़ाइबर लेज़र बनाम ब्लॉक लेज़र
बल्क लेज़र एक ठोस अवस्था वाला लेज़र है जो लाभ माध्यम के रूप में डोप्ड बल्क क्रिस्टल या ग्लास का उपयोग करता है। एनडी: YAG लेजर और टाइटेनियम-नीलम लेजर दो अच्छे उदाहरण हैं। सामान्यतया, फाइबर लेज़रों में बल्क लेज़रों की तुलना में बेहतर विशिष्टताएँ होती हैं, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि वॉल्यूम लेज़र सामग्री प्रसंस्करण के लिए मूल्यवान नहीं हैं। उदाहरण के लिए, 700-1000 एनएम के तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में, कोई भी फाइबर लेजर ट्यून करने योग्य Ti:नीलम लेजर की जगह नहीं ले सकता है। इसके अलावा, वॉल्यूम लेज़र उच्च शिखर शक्तियाँ प्राप्त कर सकते हैं और इसलिए प्रसंस्करण सामग्री के लिए अधिक उपयुक्त हैं। इसके अलावा, फाइबर लेजर सिस्टम को विशेष घटकों और जटिल उपयोग की आवश्यकता हो सकती है, और उनकी उच्च लागत अर्थशास्त्र के लिए हानिकारक हो सकती है।

फ़ाइबर लेज़र बनाम CO2 लेज़र
जबकि दोनों लेजर सामग्री काटने के लिए बहुत अच्छे हैं, उनका कार्यात्मक फोकस वास्तव में अलग है। एक ओर, CO2 लेजर प्लास्टिक जैसी गैर-धातु सामग्री को काटने के लिए महान उपकरण हैं। उनकी अपेक्षाकृत उच्च दक्षता और अच्छी बीम गुणवत्ता उन्हें उद्योग में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला लेजर प्रकार बनाती है।

CO2 लेजर काटने की मशीन

दूसरी ओर, फ़ाइबर लेज़रों ने हाल के वर्षों में धातु की प्लेटों (मुख्य रूप से स्टेनलेस स्टील) को काटने में महत्वपूर्ण प्रगति की है, जिसका मुख्य कारण उनकी तेज़ काटने की गति है। समतुल्य शक्ति के साथ, उनकी काटने की गति आमतौर पर कार्बन डाइऑक्साइड लेज़रों की तुलना में {{0}} गुना होती है। बार. आम तौर पर कहें तो, फाइबर लेज़रों को 0.25 इंच मोटी या उससे कम मोटी धातुओं को काटते समय बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए विचार किया जाना चाहिए, लेकिन जब धातुएं 0.375 इंच से अधिक मोटी होती हैं, तो CO2 लेज़र अभी भी गति लाभ और उत्कृष्ट कट गुणवत्ता प्रदान करते हैं। इसलिए, जब सामग्री काटने की बात आती है तो फाइबर लेजर पूरी तरह से CO2 लेजर को प्रतिस्थापित करने की संभावना नहीं रखते हैं।

फाइबर लेजर और डायरेक्ट डायोड लेजर
कम आउटपुट पावर और खराब बीम गुणवत्ता के लिए डायोड लेजर की लंबे समय से आलोचना की जाती रही है। बहरहाल, प्रत्यक्ष डायोड लेजर प्रौद्योगिकी में हालिया प्रगति सामग्री प्रसंस्करण में एक प्रमुख खिलाड़ी के रूप में इसकी क्षमता दिखाती है। डायरेक्ट डायोड लेज़र फ़ाइबर लेज़रों की तुलना में 10%-20% तेज़ी से काट सकते हैं। इसके अलावा, प्रत्यक्ष डायोड लेजर मोटी धातुओं को काट सकते हैं और छोटी सतह खुरदरापन प्राप्त कर सकते हैं। सबसे अच्छी बात यह है कि वे तांबे जैसी अत्यधिक परावर्तक सामग्री के प्रसंस्करण के लिए भी उपयुक्त हैं। इसके विपरीत, फाइबर लेजर की इस संबंध में सीमित प्रभावकारिता है। हालाँकि, बीम गुणवत्ता और प्रौद्योगिकी परिपक्वता के मामले में फ़ाइबर लेज़रों के अभी भी बड़े फायदे हैं। यह उन्हें स्थूल सामग्री प्रसंस्करण के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प बनाता है।

फ़ाइबर लेज़रों ने लेज़र उद्योग में स्पष्ट रूप से क्रांति ला दी है। फ़ाइबर लेज़र अन्य प्रकार के लेज़रों की तुलना में कई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैं, जिससे उत्पादकता में वृद्धि का रास्ता खुल जाता है। कुशल लाभ मीडिया और एकीकृत लेजर कैविटी का विकल्प शक्तिशाली और स्थिर आउटपुट प्रदर्शन प्रदान करता है। इसका कॉम्पैक्ट फ़ुटप्रिंट OEM/एकीकृत अनुप्रयोगों के लिए एक प्रमुख विक्रय बिंदु है। हालाँकि, उनकी श्रेष्ठता उनके आउटपुट तरंगदैर्घ्य और सीमित ट्यूनेबिलिटी को ध्यान में रखते हुए, एप्लिकेशन सेटअप पर काफी हद तक निर्भर करती है।

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