Kas ir šķiedras lāzers?

Kas ir aŠķiedru lāzers? Šķiedru lāzers ir cietvielu lāzera veids, kurā aktīvā pastiprinājuma vide ir optiskā šķiedra, kas leģēta ar retzemju elementiem, visbiežāk iterbiju. Atšķirībā no tradicionālajiem gāzes vai CO₂ lāzeriem, šķiedru lāzeri ģenerē, pastiprina un virza gaismu pilnībā stikla šķiedras iekšpusē, tādējādi radot kompaktu, izturīgu un ļoti efektīvu sistēmu.

Fiber Laser Core komponenti un dizains

• Leģēta šķiedras kodols
  Šķiedru lāzera sirds ir pati šķiedra — īpaši plāna stikla šķipsna, kuras kodols ir piesātināts ar retzemju joniem. Sūknējot ar gaismu, šie joni nodrošina lāzera darbībai nepieciešamo enerģiju.

• Sūkņu diodes
  Lieljaudas pusvadītāju diodes ievada sūkņa gaismu šķiedras apšuvumā. Apšuvums aiztur sūkņa gaismu ap serdi, nodrošinot vienmērīgu leģēto jonu ierosmi.

• Fiber Bragg režģi (FBG)
  Šie atstarojošie režģi, kas ierakstīti tieši šķiedrā, veido lāzera dobumu. Viens režģis atstaro lielāko daļu gaismas atpakaļ šķiedrā, bet otrs ļauj kontrolētai daļai iziet kā izejas staru kūlim.

• Siltuma pārvaldība
  Tā kā šķiedras mazais šķērsgriezums efektīvi izkliedē siltumu visā garumā, šķiedru lāzeriem parasti ir nepieciešama tikai gaisa dzesēšana vai neliela ūdens cirkulācija, pat ja ir liels jaudas līmenis.

Darbības princips

1. Optiskā sūknēšana
   Sūkņa diodes injicē gaismu, parasti ar viļņu garumu no 915 nm līdz 976 nm, šķiedras apšuvumā.

2. Enerģijas absorbcija
   Retzemju joni kodolā absorbē sūkņa fotonus, pārvietojot elektronus uz ierosinātiem stāvokļiem.

3. Stimulētā emisija
   Elektroniem atslābinoties, tie izstaro koherentus fotonus lāzeram raksturīgajā viļņa garumā (parasti 1064 nm).

4. Pastiprināšana un atsauksmes
   Fotoni pārvietojas pa šķiedru, izraisot papildu emisijas un pastiprinot staru. FBG katrā šķiedras galā veido rezonanses dobumu, uzturot lāzera svārstības.

5. Izvades savienojums
   Daļēji atstarojošs režģis ļauj daļai pastiprinātās gaismas iziet kā augstas kvalitātes izvades staram, ko izmanto apstrādei.

Šķiedru lāzeru veidi

• Nepārtraukto viļņu (CW) šķiedru lāzeri
  Izstaro vienmērīgu, nepārtrauktu staru kūli. Ideāli piemērots griešanai, metināšanai un marķēšanai, kur nepieciešama pastāvīga jauda.

• Impulsa šķiedras lāzeri
  Piegādājiet gaismu kontrolētos sērijās. Apakškategorijās ietilpst:

• Q-Switched: Augsti impulsi (nanosekundes diapazons) dziļai gravēšanai un mikrourbšanai.

• Režīms-Bloķēts: īpaši īsi impulsi (pikosekunde vai femtosekunde) precīzai mikroapstrādei un smalkai materiālu apstrādei.

• Galvenais oscilatora jaudas pastiprinātājs (MOPA)
  Apvieno mazjaudas sēklu lāzeru (oscilatoru) ar vienu vai vairākiem pastiprinātāja posmiem. Piedāvā precīzu pulsa ilguma un atkārtošanās ātruma kontroli.

Galvenās priekšrocības

• Izcila staru kvalitāte
  Sasniedz gandrīz ierobežotu difrakciju, ļaujot izveidot īpaši smalkus fokusa punktus un asus griezumus.

• Augsta Efektivitāte
  Sienas kontaktdakšas efektivitāte bieži pārsniedz 30%, tādējādi samazinot elektroenerģijas patēriņu un ekspluatācijas izmaksas.

• Kompakta pēda
  Pilnībā no šķiedrām izgatavota konstrukcija novērš apjomīgus spoguļus un gāzes lampas, tādējādi ietaupot vērtīgu grīdas platību.

• Zema apkope
  Aizzīmogotajiem šķiedru moduļiem ir nepieciešama minimāla pārkārtošana; nav gāzes papildināšanas vai lielu dzesēšanas torņu.

• Vides izturība
  Šķiedru lāzeri labāk panes vibrāciju, putekļus un temperatūras svārstības nekā brīvas telpas sistēmas.

Tipiski pielietojumi

• Metāla griešana un metināšana
  No plāna nerūsējošā tērauda līdz biezam alumīnijam, šķiedru lāzeri nodrošina lielāku griešanas ātrumu, šauras izgriezumus un minimālas siltuma ietekmētās zonas.

• Precīza marķēšana un gravēšana
  Ideāli piemērots sērijas numuriem, svītrkodiem un logotipiem uz metāla, plastmasas, keramikas un stikla ar skaidru kontrastu un augstu izturību.

• Mikroapstrāde
  Izveido sīkas funkcijas elektronikā, medicīnas ierīcēs un precīzijas komponentos ar mikronu līmeņa precizitāti.

• Piedevu ražošana
  Iedarbina uz lāzeru balstītas 3D drukāšanas metodes, piemēram, selektīvu lāzerkausēšanu, kausējot metāla pulverus ar vienmērīgu enerģijas sadalījumu.

• Zinātniskie pētījumi
  Piedāvā noskaņojamus impulsu parametrus spektroskopijai, nelineārajai optikai un citiem laboratorijas eksperimentiem.

Pareizā šķiedru lāzera izvēle

• Izejas jauda
  Nosakiet, pamatojoties uz materiāla biezumu un apstrādes ātrumu. Mazjaudas marķējumam var būt nepieciešams 20–50 W; smagai griešanai var būt nepieciešams 1–10 kW vai vairāk.

• Pulsa raksturlielumi
  Izvēlieties CW nepārtrauktām darbībām; Q-switch vai MOPA precīziem uzdevumiem, kuriem nepieciešama liela maksimālā jauda vai īpaši īsi impulsi.

• Siju piegāde
  Fiksēta fokusa galviņas vispārējai griešanai; Galvo skeneri ātrdarbīgai marķēšanai; tālvadības optika attālinātai metināšanai.

• Dzesēšanas metode
  Ar gaisa dzesēšanu vienībām pietiek līdz dažiem simtiem vatu; lielākas jaudas gūst labumu no ūdens dzesēšanas, lai uzturētu stabilu jaudu.

• Integrācija un vadīklas
  Meklējiet saderību ar automatizācijas iestatījumiem, tostarp digitālajām saskarnēm, programmatūras bibliotēkām un drošības bloķētājiem.

Apkopes labākā prakse

• Fiber beigu sejas kopšana
  Regulāri pārbaudiet un notīriet aizsarglogus vai lēcas, lai novērstu staru kūļa kropļojumus.

• Dzesēšanas sistēmas pārbaudes
  Pārbaudiet atbilstošu gaisa vai ūdens plūsmu; uzraudzīt temperatūras sensorus un vajadzības gadījumā nomainīt filtrus.

• Programmatūras atjauninājumi
  Lietojiet programmaparatūras ielāpus, lai optimizētu veiktspēju un uzturētu drošības standartus.

• Periodiskā kalibrēšana
  Ik gadu (vai atkarībā no lietošanas intensitātes) piesaistiet sertificētus tehniķus, lai pārbaudītu jaudu, staru kūļa izlīdzināšanu un sistēmas uzticamību.

Šķiedru lāzeri apvieno progresīvu fotoniku ar praktisku inženieriju, padarot tos par mūsdienu ražošanas, pētniecības un precīzas apstrādes stūrakmeni. Izpratne par to galveno dizainu, darbības principiem un lietojumu jomu ļauj pilnībā izmantot to potenciālu neskaitāmās nozarēs.

Šķiedru lāzers ir cietvielu lāzera veids, kurā aktīvā pastiprinājuma vide ir optiskā šķiedra, kas leģēta ar retzemju elementiem, visbiežāk iterbiju. Atšķirībā no tradicionālās gāzes vai CO₂lāzeri, šķiedru lāzeri ģenerē, pastiprina un virza gaismu pilnībā stikla šķiedras iekšienē, kā rezultātā tiek izveidota kompakta, izturīga un ļoti efektīva sistēma.

1. Galvenās sastāvdaļas un dizains

• Leģēta šķiedras kodols
  Šķiedru lāzera sirds ir pati šķiedra — īpaši plāna stikla šķipsna, kuras kodols ir piesātināts ar retzemju joniem. Sūknējot ar gaismu, šie joni nodrošina lāzera darbībai nepieciešamo enerģiju.

• Sūkņu diodes
  Lieljaudas pusvadītāju diodes ievada sūkņa gaismu šķiedras apšuvumā. Apšuvums aiztur sūkņa gaismu ap serdi, nodrošinot vienmērīgu leģēto jonu ierosmi.

• Fiber Bragg režģi (FBG)
  Šie atstarojošie režģi, kas ierakstīti tieši šķiedrā, veido lāzera dobumu. Viens režģis atstaro lielāko daļu gaismas atpakaļ šķiedrā, bet otrs ļauj kontrolētai daļai iziet kā izejas staru kūlim.

• Siltuma pārvaldība
  Tā kā šķiedras mazais šķērsgriezums efektīvi izkliedē siltumu visā garumā, šķiedru lāzeriem parasti ir nepieciešama tikai gaisa dzesēšana vai neliela ūdens cirkulācija, pat ja ir liels jaudas līmenis.

2. Darbības princips

1. Optiskā sūknēšana
   Sūkņa diodes injicē gaismu, parasti ar viļņu garumu no 915 nm līdz 976 nm, šķiedras apšuvumā.

2. Enerģijas absorbcija
   Retzemju joni kodolā absorbē sūkņa fotonus, pārvietojot elektronus uz ierosinātiem stāvokļiem.

3. Stimulētā emisija
   Elektroniem atslābinoties, tie izstaro koherentus fotonus lāzeram raksturīgajā viļņa garumā (parasti 1064 nm).

4. Pastiprināšana un atsauksmes
   Fotoni pārvietojas pa šķiedru, izraisot papildu emisijas un pastiprinot staru. FBG katrā šķiedras galā veido rezonanses dobumu, uzturot lāzera svārstības.

5. Izvades savienojums
   Daļēji atstarojošs režģis ļauj daļai pastiprinātās gaismas iziet kā augstas kvalitātes izvades staram, ko izmanto apstrādei.

3. Šķiedru lāzeru veidi

• Nepārtraukto viļņu (CW) šķiedru lāzeri
  Izstaro vienmērīgu, nepārtrauktu staru kūli. Ideāli piemērots griešanai, metināšanai un marķēšanai, kur nepieciešama pastāvīga jauda.

• Impulsa šķiedras lāzeri
  Piegādājiet gaismu kontrolētos sērijās. Apakškategorijās ietilpst:

• Q-Switched: Augsti impulsi (nanosekundes diapazons) dziļai gravēšanai un mikrourbšanai.

• Režīms-Bloķēts: īpaši īsi impulsi (pikosekunde vai femtosekunde) precīzai mikroapstrādei un smalkai materiālu apstrādei.

• Galvenais oscilatora jaudas pastiprinātājs (MOPA)
  Apvieno mazjaudas sēklu lāzeru (oscilatoru) ar vienu vai vairākiem pastiprinātāja posmiem. Piedāvā precīzu pulsa ilguma un atkārtošanās ātruma kontroli.

4. Galvenās priekšrocības

• Izcila staru kvalitāte
  Sasniedz gandrīz ierobežotu difrakciju, ļaujot izveidot īpaši smalkus fokusa punktus un asus griezumus.

• Augsta Efektivitāte
  Sienas kontaktdakšas efektivitāte bieži pārsniedz 30%, tādējādi samazinot elektroenerģijas patēriņu un ekspluatācijas izmaksas.

• Kompakta pēda
  Pilnībā no šķiedrām izgatavota konstrukcija novērš apjomīgus spoguļus un gāzes lampas, tādējādi ietaupot vērtīgu grīdas platību.

• Zema apkope
  Aizzīmogotajiem šķiedru moduļiem ir nepieciešama minimāla pārkārtošana; nav gāzes papildināšanas vai lielu dzesēšanas torņu.

• Vides izturība
  Šķiedru lāzeri labāk panes vibrāciju, putekļus un temperatūras svārstības nekā brīvas telpas sistēmas.

5. Tipiski lietojumi

• Metāla griešana un metināšana
  No plāna nerūsējošā tērauda līdz biezam alumīnijam, šķiedru lāzeri nodrošina lielāku griešanas ātrumu, šauras izgriezumus un minimālas siltuma ietekmētās zonas.

• Precīza marķēšana un gravēšana
  Ideāli piemērots sērijas numuriem, svītrkodiem un logotipiem uz metāla, plastmasas, keramikas un stikla ar skaidru kontrastu un augstu izturību.

• Mikroapstrāde
  Izveido sīkas funkcijas elektronikā, medicīnas ierīcēs un precīzijas komponentos ar mikronu līmeņa precizitāti.

• Piedevu ražošana
  Iedarbina uz lāzeru balstītas 3D drukāšanas metodes, piemēram, selektīvu lāzerkausēšanu, kausējot metāla pulverus ar vienmērīgu enerģijas sadalījumu.

• Zinātniskie pētījumi
  Piedāvā noskaņojamus impulsu parametrus spektroskopijai, nelineārajai optikai un citiem laboratorijas eksperimentiem.

6. Pareizā šķiedras lāzera izvēle

• Izejas jauda
  Nosakiet, pamatojoties uz materiāla biezumu un apstrādes ātrumu. Mazjaudas marķējumam var būt nepieciešams 20–50 W; smagai griešanai var būt nepieciešams 1–10 kW vai vairāk.

• Pulsa raksturlielumi
  Izvēlieties CW nepārtrauktām darbībām; Q-switch vai MOPA precīziem uzdevumiem, kuriem nepieciešama liela maksimālā jauda vai īpaši īsi impulsi.

• Siju piegāde
  Fiksēta fokusa galviņas vispārējai griešanai; Galvo skeneri ātrdarbīgai marķēšanai; tālvadības optika attālinātai metināšanai.

• Dzesēšanas metode
  Ar gaisa dzesēšanu vienībām pietiek līdz dažiem simtiem vatu; lielākas jaudas gūst labumu no ūdens dzesēšanas, lai uzturētu stabilu jaudu.

• Integrācija un vadīklas
  Meklējiet saderību ar automatizācijas iestatījumiem, tostarp digitālajām saskarnēm, programmatūras bibliotēkām un drošības bloķētājiem.

7. Uzturēšanas labākā prakse

• Fiber beigu sejas kopšana
  Regulāri pārbaudiet un notīriet aizsarglogus vai lēcas, lai novērstu staru kūļa kropļojumus.

• Dzesēšanas sistēmas pārbaudes
  Pārbaudiet atbilstošu gaisa vai ūdens plūsmu; uzraudzīt temperatūras sensorus un vajadzības gadījumā nomainīt filtrus.

• Programmatūras atjauninājumi
  Lietojiet programmaparatūras ielāpus, lai optimizētu veiktspēju un uzturētu drošības standartus.

• Periodiskā kalibrēšana
  Ik gadu (vai atkarībā no lietošanas intensitātes) piesaistiet sertificētus tehniķus, lai pārbaudītu jaudu, staru kūļa izlīdzināšanu un sistēmas uzticamību.

Šķiedru lāzeri apvieno progresīvu fotoniku ar praktisku inženieriju, padarot tos par mūsdienu ražošanas, pētniecības un precīzas apstrādes stūrakmeni. Izpratne par to galveno dizainu, darbības principiem un lietojumu jomu ļauj pilnībā izmantot to potenciālu neskaitāmās nozarēs.