Lasery światłowodowe: 7 zalet i różnic

Przed zakupem ALaser światłowodowy, konieczne jest zrozumienie, czym różni się on od innych laserów. Wiemy, że działający laser wymaga trzech elementów: źródła pompy dostarczającej energię, ośrodka wzmacniającego i rezonatora optycznego. W przypadku laserów światłowodowych, chociaż wybór źródła pompy to nic innego jak diody laserowe i inne lasery światłowodowe, konstrukcja ośrodka wzmacniającego i rezonatora optycznego są zasadniczo różne.
 

Ta unikalna konstrukcja ma siedem głównych zalet:

1. Medium wzmacniające o wysokiej wydajności
W przeciwieństwie do innych laserów, lasery światłowodowe osiągają wzmocnienie światła we włóknach optycznych domieszkowanych jonami metali ziem rzadkich, takich jak iterb (Yb{3+), neodym (Nd3+), tul (Tm{3+), prazeodym (Pr3+) lub erb (Er3+). Te laserowo aktywne jony mogą absorbować większość światła pompy, a następnie emitować fotony o określonych częstotliwościach poprzez emisję wymuszoną. Z natury elastyczna struktura światłowodu pozwala na większe odległości wzmocnienia w porównaniu do innych typów laserów. Zapewnia to wysoki zysk optyczny.

2. Inteligentna pętla sprzężenia zwrotnego poprzez światłowodową siatkę Bragga
Zamiast stosowania tradycyjnych zwierciadeł dielektrycznych, optyczne sprzężenie zwrotne w laserach światłowodowych jest zwykle zapewniane przez światłowodowe siatki Bragga, które stanowią serię włókien szklanych o różnych współczynnikach załamania światła stopionych okresowo. Te struktury okresowe mogą odbijać wiązki laserowe o określonych długościach fal, stając się w ten sposób wnęką optyczną lasera światłowodowego. Dlatego w przypadku laserów światłowodowych wnęka optyczna znajduje się w ośrodku wzmacniającym.

3. Solidna wnęka optyczna
Mówiąc o laserach światłowodowych, należy unikać powszechnego nieporozumienia, a mianowicie tego, że lasery światłowodowe to nie to samo, co lasery światłowodowe. Na przykład w laserach diodowych ze sprzężeniem światłowodowym światłowód jest używany wyłącznie do celów transmisji wiązki i nie ma tu zastosowania fizyczne zasady emisji wymuszonej. Tak więc, chociaż światłowody współpracują z systemami laserowymi, nadal nie mają wszystkich doskonałych właściwości laserów światłowodowych. Unikalna zintegrowana wnęka optyczna wykorzystuje zwinięty światłowód jako medium wzmacniające, tworząc mocną i stabilną wnękę optyczną.

4. Zwarta konstrukcja
Jedną z głównych zalet laserów światłowodowych jest ich kompaktowa budowa. W porównaniu z podobnymi produktami lasery światłowodowe zajmują znacznie mniej miejsca przy równoważnej mocy wyjściowej. Dzieje się tak dlatego, że światłowód jest podatny na zginanie i można go zwinąć w kompaktową przestrzeń. Ponadto elastyczność światłowodów umożliwia dalsze dostosowanie ścieżki optycznej, zapewniając większą swobodę projektowania w różnych specyficznych sytuacjach.

5. Wysoka moc wyjściowa
Ponieważ ośrodek wzmacniający w laserach światłowodowych jest bardzo cienki i elastyczny, włókno może mieć długość kilku kilometrów, co pozwala na osiągnięcie bardzo dużych wzmocnień światła pompy. Dodatkowo ciepło generowane przez lasery światłowodowe może być skutecznie rozpraszane dzięki dużemu stosunkowi powierzchni światłowodu do objętości. W rezultacie lasery światłowodowe mogą pracować w sposób ciągły z mocą kilowatów bez konieczności stosowania skomplikowanych systemów chłodzenia.

6. Doskonała jakość wiązki
Zazwyczaj jakość wiązki laserowej odnosi się do tego, jak mocno wiązka jest skupiona, określana ilościowo za pomocą współczynnika M2, który w idealnym przypadku wynosi 1 dla najwyższej jakości wiązki. Wśród laserów światłowodowych światłowód jednomodowy ma zwykle najlepszą wydajność wiązki i dlatego jest szeroko stosowany. Na przykład podczas cięcia i spawania laserowego wysoka jakość wiązki pozwala na uzyskanie dużych odległości między przedmiotem obrabianym a obiektem ogniskowanym. Taka konfiguracja chroni optykę przed zanieczyszczeniami i dymem. Co najważniejsze, zmniejszenie średnicy wiązki nie tylko umożliwia wytwarzanie drobniejszych struktur, ale także pozwala na zastosowanie mniejszych i tańszych elementów optycznych.

7. Wysoka niezawodność
Lasery światłowodowe są wysoce niezawodne i wymagają niewielkiej konserwacji, a ponieważ ścieżka optyczna jest zamknięta w płaszczu ochronnym, wiązka lasera jest mniej podatna na zakłócenia zewnętrzne. Dlatego lasery światłowodowe mają na ogół doskonałą stabilność w warunkach pracy w wysokiej temperaturze i wibracjach.

Jaka jest różnica między laserami światłowodowymi a innymi laserami?
Chociaż zalety laserów światłowodowych jest wiele, ważne jest, aby zrozumieć, jak wypadają one na tle konkurencji. Jak zobaczymy poniżej, wyższość lasera światłowodowego zależy od ustawień aplikacji, a w niektórych przypadkach konkurencyjny laser światłowodowy może lepiej pasować do lasera światłowodowego.

Lasery światłowodowe a lasery blokowe
Laser masowy to laser na ciele stałym, w którym jako ośrodek wzmacniający wykorzystuje się domieszkowany kryształ lub szkło. Dobrymi przykładami są lasery Nd:YAG i lasery tytanowo-szafirowe. Ogólnie rzecz biorąc, lasery światłowodowe mają lepsze parametry niż lasery masowe, jak pokazano na poniższym rysunku:

Nie oznacza to jednak, że lasery objętościowe nie są cenne w obróbce materiałów. Na przykład w zakresie długości fali wynoszącym 700-1000 nm żaden laser światłowodowy nie może zastąpić przestrajalnego lasera Ti:szafirowego. Ponadto lasery objętościowe mogą osiągać wyższe moce szczytowe i dlatego są bardziej odpowiednie do obróbki materiałów. Co więcej, systemy laserów światłowodowych mogą wymagać specjalnych komponentów i skomplikowanego użytkowania, a ich wyższy koszt może mieć szkodliwy wpływ na ekonomię.

Lasery światłowodowe a lasery CO2
Chociaż oba lasery doskonale nadają się do cięcia materiałów, ich funkcjonalność jest w rzeczywistości inna. Z jednej strony lasery CO2 są doskonałymi narzędziami do cięcia materiałów niemetalowych, takich jak tworzywa sztuczne. Ich stosunkowo wysoka wydajność i dobra jakość wiązki sprawiają, że są to najczęściej stosowane typy laserów w branży.

Maszyna do cięcia laserem CO2

Z kolei lasery światłowodowe poczyniły w ostatnich latach znaczny postęp w cięciu blach (głównie stali nierdzewnej), głównie ze względu na dużą prędkość cięcia. Przy równoważnej mocy ich prędkość cięcia jest zwykle {{0}} razy większa niż w przypadku laserów na dwutlenek węgla. czasy. Ogólnie rzecz biorąc, warto rozważyć zastosowanie laserów światłowodowych w przypadku produkcji seryjnej podczas cięcia metali o grubości do 0,25 cala, ale gdy metale są grubsze niż 0,375 cala, lasery CO2 nadal zapewniają większą prędkość i doskonałą jakość cięcia. Dlatego jest mało prawdopodobne, aby lasery światłowodowe całkowicie zastąpiły lasery CO2 w procesie cięcia materiałów.

Lasery światłowodowe i bezpośrednie lasery diodowe
Lasery diodowe od dawna krytykowane są za niską moc wyjściową i słabą jakość wiązki. Niemniej jednak ostatnie postępy w technologii bezpośredniego lasera diodowego pokazują jego potencjał jako głównego gracza w obróbce materiałów. Bezpośrednie lasery diodowe mogą ciąć o 10%-20% szybciej niż lasery światłowodowe. Ponadto bezpośrednie lasery diodowe mogą ciąć grubsze metale i osiągać mniejszą chropowatość powierzchni. A co najważniejsze, nadają się również do obróbki materiałów silnie odblaskowych, takich jak miedź. Natomiast lasery światłowodowe mają pod tym względem ograniczoną skuteczność. Jednak lasery światłowodowe nadal mają ogromne zalety pod względem jakości wiązki i dojrzałości technologicznej. To sprawia, że ​​są one doskonałym wyborem do makroskopowej obróbki materiałów.

Lasery światłowodowe wyraźnie zrewolucjonizowały branżę laserową. Lasery światłowodowe oferują szereg kluczowych zalet w porównaniu z innymi typami laserów, otwierając drogę do zwiększonej produktywności. Wybór wydajnych nośników wzmocnienia i zintegrowanej wnęki laserowej zapewnia wysoką i stabilną wydajność wyjściową. Jego kompaktowa obudowa jest kluczowym atutem w przypadku aplikacji OEM/zintegrowanych. Jednak ich wyższość zależy w dużej mierze od konfiguracji aplikacji, biorąc pod uwagę długość fali wyjściowej i ograniczoną możliwość przestrajania.

Informacje kontaktowe:

Jeśli masz jakiś pomysł, nie wahaj się z nami porozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy podążać za naszym celem, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą obsługę.