Laser a fibra IPG Photonics YLPN-R

La serie YLPN-R di IPG Photonics è un laser a fibra nanosecondi ad alta energia di impulso che combina l'affidabilità dei laser a fibra con le caratteristiche ad alta energia dei laser a stato solido. Di seguito è riportata un'introduzione dettagliata ai suoi principi fondamentali e alle sue funzioni:

1. Principio di funzionamento

Fonte di seme + amplificazione multi-stadio

Adotta la struttura **Master Oscillator Power Amplification (MOPA)**:

Sorgente di origine: gli impulsi nanosecondi a bassa potenza vengono generati tramite modulazione a semiconduttore o modulazione elettro-ottica e la larghezza dell'impulso e la frequenza di ripetizione possono essere controllate con precisione.

Amplificazione in fibra: l'amplificazione multistadio (preamplificazione + amplificazione di potenza) viene eseguita tramite fibra drogata con itterbio (Yb³⁺), combinata con la tecnologia della fibra a doppio rivestimento per migliorare l'efficienza di conversione energetica.

Compressione degli impulsi (opzionale): alcuni modelli comprimono la larghezza degli impulsi attraverso effetti non lineari per ottenere una potenza di picco più elevata.

Progettazione ad alta energia

Utilizzare fibre ottiche a grande area modale (LMA) per ridurre gli effetti non lineari, combinare la tecnologia di accoppiamento della pompa laterale per migliorare l'efficienza di pompaggio e ottenere un'energia a singolo impulso di millijoule (mJ).

Gestione termica

L'elevato rapporto tra superficie e volume e il design di raffreddamento attivo della fibra garantiscono un'uscita stabile ad alta energia.

2. Caratteristiche principali

Alta energia di impulso

L'energia del singolo impulso può raggiungere più di 10 mJ (come il modello YLPN-1-10x100), adatta per applicazioni che richiedono un impatto ad alta energia (come taglio, perforazione).

Regolazione flessibile dei parametri

Intervallo di larghezza di impulso: 1–300 ns (regolabile o fisso)

Frequenza di ripetizione: 1Hz–100kHz (a seconda del modello)

La potenza di picco raggiunge il livello MW, supportando impulsi di breve durata e burst elevati.

Ottima qualità del fascio

M² < 1,3, vicino al limite di diffrazione, adatto per lavorazioni di precisione (come lavorazione di microfori, rimozione di pellicole).

Affidabilità industriale

La struttura interamente in fibra è resistente agli urti e alla polvere, senza problemi di disallineamento dei componenti ottici.

La durata di vita supera le 100.000 ore, adatta al funzionamento continuo 24 ore su 24, 7 giorni su 7.

3. Scenari applicativi tipici

Lavorazione di precisione

Foratura: foro per pellicola d'aria su pala aerospaziale (metallo ad alta penetrazione energetica).

Taglio: taglio diviso di materiali fragili (zaffiro, vetro).

Trattamento superficiale

Pulizia laser: rimozione di rivestimenti/ossidi (ad esempio nel restauro di reperti culturali).

Texturing: miglioramento dell'attrito delle superfici metalliche (parti di automobili).

Ricerca e medicina

LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy): eccitazione ad alta energia del plasma campione.

Chirurgia laser: ablazione selettiva dei tessuti (ad esempio odontoiatria, dermatologia).

4. Confronto dei vantaggi tecnici

Caratteristiche Serie YLPN-R Laser allo stato solido tradizionale

Requisiti di manutenzione Fondamentalmente esenti da manutenzione I componenti ottici devono essere calibrati regolarmente

Stabilità energetica ±1% (intervallo di temperatura completo) ±3–5%

Efficienza elettro-ottica >30% <15%

Dimensioni Compatto (integrazione in fibra) Grande (sistema di raffreddamento ad acqua)

5. Note

Configurazione ottica: è necessaria una lente di collimazione/focalizzazione (come la serie FLD dell'IPG) per adattarsi alle diverse distanze di lavoro.

Protezione di sicurezza: l'alta energia deve essere conforme agli standard di sicurezza laser di Classe 4 (occhiali protettivi, dispositivo di interblocco).

La serie YLPN-R di IPG raggiunge un equilibrio tra elevata energia e stabilità industriale nel campo dei laser a nanosecondi attraverso innovazioni nella tecnologia della fibra ottica, ed è particolarmente adatta per scenari con severi requisiti di energia e precisione degli impulsi.