Fiber lazer nədir?

Nədir aFiber lazer? Fiber lazer, aktiv qazanc mühitinin nadir torpaq elementləri, ən çox isə iterbium ilə aşqarlanmış optik lif olduğu bərk vəziyyətdə olan lazer növüdür. Ənənəvi qaz və ya CO₂ lazerlərdən fərqli olaraq, fiber lazerlər işığı tamamilə şüşə lif daxilində yaradır, gücləndirir və istiqamətləndirir, nəticədə yığcam, möhkəm və yüksək səmərəli sistem yaranır.

Fiber Lazer Əsas Komponentləri və Dizaynı

• Doped Fiber Core
  Fiber lazerin ürəyi lifin özüdür - nüvəsi nadir torpaq ionları ilə dolu olan ultra nazik şüşə telidir. İşıqla vurulduqda, bu ionlar lazer hərəkəti üçün lazım olan enerjini təmin edir.

• Nasos diodları
  Yüksək güclü yarımkeçirici diodlar lifin örtüyünə nasos işığı vurur. Üzlük nasos işığını nüvənin ətrafında tutur, qatqılı ionların vahid həyəcanlanmasını təmin edir.

• Fiber Bragg ızgaraları (FBGs)
  Birbaşa lifin içinə yazılan bu əks etdirən barmaqlıqlar lazer boşluğunu əmələ gətirir. Bir ızgara işığın çox hissəsini yenidən lifə əks etdirir, digəri isə idarə olunan hissənin çıxış şüası kimi çıxmasına imkan verir.

• İstilik İdarəetmə
  Lifin kiçik en kəsiyi uzunluğu boyunca istiliyi səmərəli şəkildə yaydığından, fiber lazerlər adətən yüksək güc səviyyələrində belə yalnız hava soyutma və ya mülayim su sirkulyasiyası tələb edir.

Əməliyyat prinsipi

1. Optik nasos
   Pompa diodları adətən 915 nm ilə 976 nm arasında dalğa uzunluğunda olan işığı lifin örtüyünə vurur.

2. Enerji udma
   Nüvədəki nadir torpaq ionları nasos fotonlarını udur, elektronları həyəcanlanmış vəziyyətlərə aparır.

3. Stimullaşdırılmış emissiya
   Elektronlar rahatlaşdıqca, lazerin xarakterik dalğa uzunluğunda (adətən 1064 nm) koherent fotonlar buraxırlar.

4. Gücləndirmə və Əlaqə
   Fotonlar lif boyunca hərəkət edərək əlavə emissiyaları tetikler və şüanı gücləndirir. Lifin hər bir ucundakı FBG-lər lazer salınımını saxlayaraq rezonanslı boşluq əmələ gətirir.

5. Çıxış Birləşməsi
   Qismən əks etdirən barmaqlıq gücləndirilmiş işığın bir hissəsinin emal üçün istifadə olunan yüksək keyfiyyətli çıxış şüası kimi çıxmasına imkan verir.

Fiber lazerlərin növləri

• Davamlı Dalğa (CW) Fiber Lazerlər
  Sabit, fasiləsiz bir şüa buraxın. Daimi gücün tələb olunduğu yerlərdə kəsmə, qaynaq və markalama tətbiqləri üçün idealdır.

• Pulsed Fiber Lazerlər
  Nəzarət olunan partlayışlarda işıq verin. Alt kateqoriyalara daxildir:

• Q-keçid: Dərin oyma və mikro qazma üçün yüksək zirvə impulsları (nanosaniyə diapazonu).

• Rejim-Bağlıdır: Dəqiq mikro emal və incə material emalı üçün ultraqısa impulslar (pikosaniyə və ya femtosaniyə).

• Master Osilator Güc Gücləndiricisi (MOPA)
  Bir və ya daha çox gücləndirici pillə ilə aşağı güclü toxum lazerini (ossilator) birləşdirir. Nəbz müddəti və təkrarlama tezliyi üzərində dəqiq nəzarət təklif edir.

Əsas Üstünlüklər

• Müstəsna şüa keyfiyyəti
  Ultra incə fokus nöqtələrinə və ülgüc kimi kəskin kəsiklərə imkan verən difraksiyaya yaxın məhdud çıxış əldə edir.

• Yüksək Səmərəlilik
  Divar ştepselinin səmərəliliyi çox vaxt 30%-i ötür, bu da elektrik sərfiyyatının və istismar xərclərinin azalmasına səbəb olur.

• Kompakt iz
  Tam lifli konstruksiya qiymətli döşəmə sahəsinə qənaət edərək həcmli güzgüləri və qaz borularını aradan qaldırır.

• Aşağı Baxım
  Möhürlənmiş lif modulları minimal düzəliş tələb edir; qaz əlavələri və ya böyük soyutma qüllələri yoxdur.

• Ətraf Mühitin Dayanıqlığı
  Fiber lazerlər boş yer sistemlərindən daha yaxşı vibrasiya, toz və temperatur dalğalanmalarına dözür.

Tipik Tətbiqlər

• Metal kəsmə və qaynaq
  İncə ölçülü paslanmayan poladdan qalın alüminiuma qədər fiber lazerlər daha sürətli kəsmə sürətləri, dar çubuqlar və minimal istilikdən təsirlənən zonalar təmin edir.

• Dəqiq İşarələmə və Oyma
  Aydın kontrast və yüksək davamlılığa malik metallar, plastiklər, keramika və şüşə üzərində seriya nömrələri, barkodlar və loqolar üçün idealdır.

• Mikro emal
  Mikron səviyyəsində dəqiqliklə elektronikada, tibbi cihazlarda və dəqiq komponentlərdə kiçik funksiyalar yaradır.

• Əlavələr istehsalı
  Vahid enerji paylanması ilə metal tozlarını əritməklə lazer əsaslı 3D çap üsullarını (məsələn, seçmə lazer əriməsi) gücləndirir.

• Elmi Tədqiqat
  Spektroskopiya, qeyri-xətti optika və digər laboratoriya təcrübələri üçün tənzimlənən impuls parametrləri təklif edir.

Doğru Fiber Lazerin Seçilməsi

• Çıxış Gücü
  Materialın qalınlığına və emal sürətinə əsasən müəyyənləşdirin. Yüngül markalanma üçün 20-50 Vt tələb oluna bilər; ağır kəsmə 1-10 kVt və ya daha çox tələb edə bilər.

• Pulse xüsusiyyətləri
  Davamlı əməliyyatlar üçün CW seçin; Yüksək zirvə gücü və ya ultraqısa impulslar tələb edən dəqiq tapşırıqlar üçün Q-switched və ya MOPA.

• Şüa Çatdırılma
  Ümumi kəsmə üçün sabit fokuslu başlıqlar; yüksək sürətli markalanma üçün galvo skanerləri; uzaqdan qaynaq üçün uzun məsafəli optika.

• Soyutma üsulu
  Hava ilə soyudulmuş qurğular bir neçə yüz vata qədər kifayətdir; daha yüksək güclər sabit çıxışı saxlamaq üçün suyun soyudulmasından faydalanır.

• İnteqrasiya və Nəzarətlər
  Rəqəmsal interfeyslər, proqram kitabxanaları və təhlükəsizlik kilidləri daxil olmaqla avtomatlaşdırma quraşdırmanızla uyğunluğu axtarın.

Baxımın Ən Yaxşı Təcrübələri

• Fiber Son Üz Baxımı
  Şüaların təhrif olunmasının qarşısını almaq üçün qoruyucu pəncərələri və ya linzaları müntəzəm olaraq yoxlayın və təmizləyin.

• Soyutma sisteminin yoxlanılması
  Adekvat hava axını və ya su axını yoxlayın; temperatur sensorlarına nəzarət edin və lazım olduqda filtrləri dəyişdirin.

• Proqram təminatı yeniləmələri
  Performansı optimallaşdırmaq və təhlükəsizlik standartlarını qorumaq üçün proqram təminatı yamaqlarını tətbiq edin.

• Dövri Kalibrləmə
  Güc çıxışını, şüa düzülməsini və sistemin etibarlılığını yoxlamaq üçün hər il (və ya istifadə intensivliyinizə görə) sertifikatlı texnikləri cəlb edin.

Fiber lazerlər qabaqcıl fotonikanı praktik mühəndisliklə qarışdıraraq, onları müasir istehsal, tədqiqat və dəqiq emalın təməl daşına çevirir. Onların əsas dizaynını, iş prinsiplərini və tətbiq dairələrini başa düşmək sizə saysız-hesabsız sənayelər üzrə onların tam potensialından istifadə etmək imkanı verir.

Fiber lazer, aktiv qazanc mühitinin nadir torpaq elementləri, ən çox isə iterbium ilə aşqarlanmış optik lif olduğu bərk vəziyyətdə olan lazer növüdür. Ənənəvi qaz və ya CO-dan fərqli olaraq₂lazerlər, fiber lazerlər işığı tamamilə şüşə lif daxilində yaradır, gücləndirir və istiqamətləndirir, nəticədə yığcam, möhkəm və yüksək səmərəli sistem yaranır.

1. Əsas Komponentlər və Dizayn

• Doped Fiber Core
  Fiber lazerin ürəyi lifin özüdür - nüvəsi nadir torpaq ionları ilə dolu olan ultra nazik şüşə telidir. İşıqla vurulduqda, bu ionlar lazer hərəkəti üçün lazım olan enerjini təmin edir.

• Nasos diodları
  Yüksək güclü yarımkeçirici diodlar lifin örtüyünə nasos işığı vurur. Üzlük nasos işığını nüvənin ətrafında tutur, qatqılı ionların vahid həyəcanlanmasını təmin edir.

• Fiber Bragg ızgaraları (FBGs)
  Birbaşa lifin içinə yazılan bu əks etdirən barmaqlıqlar lazer boşluğunu əmələ gətirir. Bir ızgara işığın çox hissəsini yenidən lifə əks etdirir, digəri isə idarə olunan hissənin çıxış şüası kimi çıxmasına imkan verir.

• İstilik İdarəetmə
  Lifin kiçik en kəsiyi uzunluğu boyunca istiliyi səmərəli şəkildə yaydığından, fiber lazerlər adətən yüksək güc səviyyələrində belə yalnız hava soyutma və ya mülayim su sirkulyasiyası tələb edir.

2. İş prinsipi

1. Optik nasos
   Pompa diodları adətən 915 nm ilə 976 nm arasında dalğa uzunluğunda olan işığı lifin örtüyünə vurur.

2. Enerji udma
   Nüvədəki nadir torpaq ionları nasos fotonlarını udur, elektronları həyəcanlanmış vəziyyətlərə aparır.

3. Stimullaşdırılmış emissiya
   Elektronlar rahatlaşdıqca, lazerin xarakterik dalğa uzunluğunda (adətən 1064 nm) koherent fotonlar buraxırlar.

4. Gücləndirmə və Əlaqə
   Fotonlar lif boyunca hərəkət edərək əlavə emissiyaları tetikler və şüanı gücləndirir. Lifin hər bir ucundakı FBG-lər lazer salınımını saxlayaraq rezonanslı boşluq əmələ gətirir.

5. Çıxış Birləşməsi
   Qismən əks etdirən barmaqlıq gücləndirilmiş işığın bir hissəsinin emal üçün istifadə olunan yüksək keyfiyyətli çıxış şüası kimi çıxmasına imkan verir.

3. Fiber lazerlərin növləri

• Davamlı Dalğa (CW) Fiber Lazerlər
  Sabit, fasiləsiz bir şüa buraxın. Daimi gücün tələb olunduğu yerlərdə kəsmə, qaynaq və markalama tətbiqləri üçün idealdır.

• Pulsed Fiber Lazerlər
  Nəzarət olunan partlayışlarda işıq verin. Alt kateqoriyalara daxildir:

• Q-keçid: Dərin oyma və mikro qazma üçün yüksək zirvə impulsları (nanosaniyə diapazonu).

• Rejim-Bağlıdır: Dəqiq mikro emal və incə material emalı üçün ultraqısa impulslar (pikosaniyə və ya femtosaniyə).

• Master Osilator Güc Gücləndiricisi (MOPA)
  Bir və ya daha çox gücləndirici pillə ilə aşağı güclü toxum lazerini (ossilator) birləşdirir. Nəbz müddəti və təkrarlama tezliyi üzərində dəqiq nəzarət təklif edir.

4. Əsas üstünlüklər

• Müstəsna şüa keyfiyyəti
  Ultra incə fokus nöqtələrinə və ülgüc kimi kəskin kəsiklərə imkan verən difraksiyaya yaxın məhdud çıxış əldə edir.

• Yüksək Səmərəlilik
  Divar ştepselinin səmərəliliyi çox vaxt 30%-i ötür, bu da elektrik sərfiyyatının və istismar xərclərinin azalmasına səbəb olur.

• Kompakt iz
  Tam lifli konstruksiya qiymətli döşəmə sahəsinə qənaət edərək həcmli güzgüləri və qaz borularını aradan qaldırır.

• Aşağı Baxım
  Möhürlənmiş lif modulları minimal düzəliş tələb edir; qaz əlavələri və ya böyük soyutma qüllələri yoxdur.

• Ətraf Mühitin Dayanıqlığı
  Fiber lazerlər boş yer sistemlərindən daha yaxşı vibrasiya, toz və temperatur dalğalanmalarına dözür.

5. Tipik Tətbiqlər

• Metal kəsmə və qaynaq
  İncə ölçülü paslanmayan poladdan qalın alüminiuma qədər fiber lazerlər daha sürətli kəsmə sürətləri, dar çubuqlar və minimal istilikdən təsirlənən zonalar təmin edir.

• Dəqiq İşarələmə və Oyma
  Aydın kontrast və yüksək davamlılığa malik metallar, plastiklər, keramika və şüşə üzərində seriya nömrələri, barkodlar və loqolar üçün idealdır.

• Mikro emal
  Mikron səviyyəsində dəqiqliklə elektronikada, tibbi cihazlarda və dəqiq komponentlərdə kiçik funksiyalar yaradır.

• Əlavələr istehsalı
  Vahid enerji paylanması ilə metal tozlarını əritməklə lazer əsaslı 3D çap üsullarını (məsələn, seçmə lazer əriməsi) gücləndirir.

• Elmi Tədqiqat
  Spektroskopiya, qeyri-xətti optika və digər laboratoriya təcrübələri üçün tənzimlənən impuls parametrləri təklif edir.

6. Doğru Fiber Lazerin Seçilməsi

• Çıxış Gücü
  Materialın qalınlığına və emal sürətinə əsasən müəyyənləşdirin. Yüngül markalanma üçün 20-50 Vt tələb oluna bilər; ağır kəsmə 1-10 kVt və ya daha çox tələb edə bilər.

• Pulse xüsusiyyətləri
  Davamlı əməliyyatlar üçün CW seçin; Yüksək zirvə gücü və ya ultraqısa impulslar tələb edən dəqiq tapşırıqlar üçün Q-switched və ya MOPA.

• Şüa Çatdırılma
  Ümumi kəsmə üçün sabit fokuslu başlıqlar; yüksək sürətli markalanma üçün galvo skanerləri; uzaqdan qaynaq üçün uzun məsafəli optika.

• Soyutma üsulu
  Hava ilə soyudulmuş qurğular bir neçə yüz vata qədər kifayətdir; daha yüksək güclər sabit çıxışı saxlamaq üçün suyun soyudulmasından faydalanır.

• İnteqrasiya və Nəzarətlər
  Rəqəmsal interfeyslər, proqram kitabxanaları və təhlükəsizlik kilidləri daxil olmaqla avtomatlaşdırma quraşdırmanızla uyğunluğu axtarın.

7. Baxımın Ən Yaxşı Təcrübələri

• Fiber Son Üz Baxımı
  Şüaların təhrif olunmasının qarşısını almaq üçün qoruyucu pəncərələri və ya linzaları müntəzəm olaraq yoxlayın və təmizləyin.

• Soyutma sisteminin yoxlanılması
  Adekvat hava axını və ya su axını yoxlayın; temperatur sensorlarına nəzarət edin və lazım olduqda filtrləri dəyişdirin.

• Proqram təminatı yeniləmələri
  Performansı optimallaşdırmaq və təhlükəsizlik standartlarını qorumaq üçün proqram təminatı yamaqlarını tətbiq edin.

• Dövri Kalibrləmə
  Güc çıxışını, şüa düzülməsini və sistemin etibarlılığını yoxlamaq üçün hər il (və ya istifadə intensivliyinizə görə) sertifikatlı texnikləri cəlb edin.

Fiber lazerlər qabaqcıl fotonikanı praktik mühəndisliklə qarışdıraraq, onları müasir istehsal, tədqiqat və dəqiq emalın təməl daşına çevirir. Onların əsas dizaynını, iş prinsiplərini və tətbiq dairələrini başa düşmək sizə saysız-hesabsız sənayelər üzrə onların tam potensialından istifadə etmək imkanı verir.