Kas yra pluoštinis lazeris?

Kas yra aPluošto lazeris? Šviesolaidinis lazeris yra kietojo kūno lazerio tipas, kuriame aktyvioji stiprinimo terpė yra optinis pluoštas, legiruotas retųjų žemių elementais, dažniausiai iterbiu. Skirtingai nuo tradicinių dujų arba CO₂ lazerių, skaiduliniai lazeriai sukuria, sustiprina ir nukreipia šviesą tik stiklo pluošte, todėl sistema yra kompaktiška, tvirta ir labai efektyvi.

Skaidulinio lazerio pagrindo komponentai ir dizainas

• Legiruoto pluošto šerdis
  Šviesolaidinio lazerio širdis yra pats pluoštas – itin plona stiklo juostelė, kurios šerdis užpildyta retųjų žemių jonais. Siurbiami šviesos, šie jonai suteikia energijos, reikalingos lazerio veikimui.

• Siurblio diodai
  Didelės galios puslaidininkiniai diodai įpurškia siurblio šviesą į pluošto apvalkalą. Apvalkalas sulaiko siurblio šviesą aplink šerdį, užtikrindamas vienodą legiruotų jonų sužadinimą.

• Fiber Bragg grotelės (FBG)
  Šios atspindinčios grotelės, įrašytos tiesiai į pluoštą, sudaro lazerio ertmę. Viena grotelė atspindi didžiąją dalį šviesos atgal į pluoštą, o kita leidžia kontroliuojamai daliai išeiti kaip išėjimo spindulį.

• Šilumos valdymas
  Kadangi nedidelis pluošto skerspjūvis efektyviai išsklaido šilumą per visą ilgį, pluoštiniams lazeriams paprastai reikia tik aušinimo oru arba nedidelės vandens cirkuliacijos, net ir esant dideliam galios lygiui.

Veikimo principas

1. Optinis siurbimas
   Siurblio diodai į pluošto apvalkalą įleidžia šviesą, paprastai bangos ilgiu nuo 915 nm iki 976 nm.

2. Energijos absorbcija
   Retųjų žemių jonai šerdyje sugeria siurblio fotonus, perkeldami elektronus į sužadintas būsenas.

3. Stimuliuota emisija
   Atsipalaiduodami elektronai skleidžia koherentinius fotonus, kurių bangos ilgis yra būdingas lazeriui (dažniausiai 1064 nm).

4. Stiprinimas ir atsiliepimai
   Fotonai keliauja išilgai pluošto, sukeldami tolesnę emisiją ir sustiprindami spindulį. FBG kiekviename pluošto gale sudaro rezonansinę ertmę, palaikydama lazerio virpesius.

5. Išvesties jungtis
   Iš dalies atspindinčios grotelės leidžia daliai sustiprintos šviesos išeiti kaip aukštos kokybės išvesties pluoštas, naudojamas apdorojimui.

Pluoštinių lazerių tipai

• Nepertraukiamų bangų (CW) pluošto lazeriai
  Skleiskite pastovų, nenutrūkstamą spindulį. Idealiai tinka pjovimui, suvirinimui ir žymėjimui, kai reikalinga nuolatinė galia.

• Impulsiniai pluošto lazeriai
  Perduokite šviesą kontroliuojamomis serijomis. Subkategorijos apima:

• Q-Switched: Didelio smailės impulsai (nanosekundžių diapazonas) giliam graviravimui ir mikrogręžimui.

• Režimas užrakintas: Itin trumpi impulsai (pikosekundės arba femtosekundės) tiksliam mikroapdirbimui ir subtiliam medžiagų apdorojimui.

• Pagrindinis osciliatoriaus galios stiprintuvas (MOPA)
  Sujungia mažos galios sėklinį lazerį (osciliatorių) su viena ar daugiau stiprintuvo pakopų. Siūlo tikslų pulso trukmės ir pasikartojimo dažnio valdymą.

Pagrindiniai privalumai

• Išskirtinė spindulių kokybė
  Pasiekia beveik ribotą difrakcijos išvestį, leidžiančią išgauti itin smulkias fokusavimo vietas ir aštrius pjūvius.

• Didelis efektyvumas
  Sieninio kištuko efektyvumas dažnai viršija 30 %, todėl sumažėja elektros suvartojimas ir eksploatavimo išlaidos.

• Kompaktiškas pėdsakas
  Viso pluošto konstrukcija pašalina didelių gabaritų veidrodžius ir dujų vamzdžius, todėl sutaupoma vertingo ploto.

• Maža priežiūra
  Užsandarinti pluošto moduliai reikalauja minimalaus išlyginimo; nėra dujų papildymo ar didelių aušinimo bokštų.

• Aplinkos atsparumas
  Skaiduliniai lazeriai geriau toleruoja vibraciją, dulkes ir temperatūros svyravimus nei laisvos erdvės sistemos.

Tipinės programos

• Metalo pjovimas ir suvirinimas
  Nuo plono nerūdijančio plieno iki storo aliuminio pluošto lazeriai užtikrina didesnį pjovimo greitį, siaurus pjūvius ir minimalias karščio paveiktas zonas.

• Tikslus žymėjimas ir graviravimas
  Idealiai tinka serijos numeriams, brūkšniniams kodams ir logotipams ant metalo, plastiko, keramikos ir stiklo su aiškaus kontrasto ir didelio patvarumo.

• Mikro apdirbimas
  Sukuria mažas elektronikos, medicinos prietaisų ir tikslių komponentų funkcijas mikronų tikslumu.

• Priedų gamyba
  Naudoja lazeriu pagrįstus 3D spausdinimo metodus, pvz., selektyvų lazerinį lydymą, lydydamas metalo miltelius su vienodu energijos pasiskirstymu.

• Moksliniai tyrimai
  Siūlo derinamus impulsų parametrus spektroskopijai, netiesinei optikai ir kitiems laboratoriniams eksperimentams.

Tinkamo pluošto lazerio pasirinkimas

• Išėjimo galia
  Nustatykite pagal medžiagos storį ir apdorojimo greitį. Lengvam ženklinimui gali prireikti 20–50 W; sunkiam pjovimui gali prireikti 1–10 kW ar daugiau.

• Pulso charakteristikos
  Pasirinkite CW nuolatinėms operacijoms; Q-switch arba MOPA, skirta tikslioms užduotims, kurioms reikia didelės didžiausios galios arba itin trumpų impulsų.

• Sijos pristatymas
  Fiksuoto fokusavimo galvutės bendram pjovimui; Galvo skaitytuvai didelės spartos žymėjimui; tolimojo nuotolio suvirinimo optika.

• Aušinimo būdas
  Oru aušinamų įrenginių užtenka iki kelių šimtų vatų; didesnės galios naudoja vandens aušinimą, kad išlaikytų stabilų našumą.

• Integravimas ir valdikliai
  Ieškokite suderinamumo su savo automatizavimo sąranka, įskaitant skaitmenines sąsajas, programinės įrangos bibliotekas ir saugos blokus.

Geriausia techninės priežiūros praktika

• Fiber End-Face Care
  Reguliariai tikrinkite ir valykite apsauginius langus arba lęšius, kad išvengtumėte spindulio iškraipymo.

• Aušinimo sistemos patikrinimai
  Patikrinkite tinkamą oro ar vandens srautą; stebėti temperatūros jutiklius ir, jei reikia, pakeisti filtrus.

• Programinės įrangos atnaujinimai
  Taikykite programinės įrangos pataisas, kad optimizuotumėte veikimą ir išlaikytumėte saugos standartus.

• Periodinis kalibravimas
  Kasmet (arba pagal jūsų naudojimo intensyvumą) samdykite sertifikuotus specialistus, kad patikrintų galią, spindulių išlygiavimą ir sistemos patikimumą.

Skaiduliniai lazeriai sujungia pažangią fotoniką su praktine inžinerija, todėl jie yra kertinis šiuolaikinės gamybos, tyrimų ir tikslaus apdorojimo akmuo. Suprasdami jų pagrindinį dizainą, veikimo principus ir taikymo sritis, galėsite išnaudoti visą jų potencialą daugelyje pramonės šakų.

Šviesolaidinis lazeris yra kietojo kūno lazerio tipas, kuriame aktyvioji stiprinimo terpė yra optinis pluoštas, legiruotas retųjų žemių elementais, dažniausiai iterbiu. Skirtingai nuo tradicinių dujų ar CO₂Skaiduliniai lazeriai, kaip ir lazeriai, šviesą generuoja, stiprina ir nukreipia tik stiklo pluošto viduje, todėl sistema yra kompaktiška, tvirta ir labai efektyvi.

1. Pagrindiniai komponentai ir dizainas

• Legiruoto pluošto šerdis
  Šviesolaidinio lazerio širdis yra pats pluoštas – itin plona stiklo juostelė, kurios šerdis užpildyta retųjų žemių jonais. Siurbiami šviesos, šie jonai suteikia energijos, reikalingos lazerio veikimui.

• Siurblio diodai
  Didelės galios puslaidininkiniai diodai įpurškia siurblio šviesą į pluošto apvalkalą. Apvalkalas sulaiko siurblio šviesą aplink šerdį, užtikrindamas vienodą legiruotų jonų sužadinimą.

• Fiber Bragg grotelės (FBG)
  Šios atspindinčios grotelės, įrašytos tiesiai į pluoštą, sudaro lazerio ertmę. Viena grotelė atspindi didžiąją dalį šviesos atgal į pluoštą, o kita leidžia kontroliuojamai daliai išeiti kaip išėjimo spindulį.

• Šilumos valdymas
  Kadangi nedidelis pluošto skerspjūvis efektyviai išsklaido šilumą per visą ilgį, pluoštiniams lazeriams paprastai reikia tik aušinimo oru arba nedidelės vandens cirkuliacijos, net ir esant dideliam galios lygiui.

2. Veikimo principas

1. Optinis siurbimas
   Siurblio diodai į pluošto apvalkalą įleidžia šviesą, paprastai bangos ilgiu nuo 915 nm iki 976 nm.

2. Energijos absorbcija
   Retųjų žemių jonai šerdyje sugeria siurblio fotonus, perkeldami elektronus į sužadintas būsenas.

3. Stimuliuota emisija
   Atsipalaiduodami elektronai skleidžia koherentinius fotonus, kurių bangos ilgis yra būdingas lazeriui (dažniausiai 1064 nm).

4. Stiprinimas ir atsiliepimai
   Fotonai keliauja išilgai pluošto, sukeldami tolesnę emisiją ir sustiprindami spindulį. FBG kiekviename pluošto gale sudaro rezonansinę ertmę, palaikydama lazerio virpesius.

5. Išvesties jungtis
   Iš dalies atspindinčios grotelės leidžia daliai sustiprintos šviesos išeiti kaip aukštos kokybės išvesties pluoštas, naudojamas apdorojimui.

3. Pluoštinių lazerių tipai

• Nepertraukiamų bangų (CW) pluošto lazeriai
  Skleiskite pastovų, nenutrūkstamą spindulį. Idealiai tinka pjovimui, suvirinimui ir žymėjimui, kai reikalinga nuolatinė galia.

• Impulsiniai pluošto lazeriai
  Perduokite šviesą kontroliuojamomis serijomis. Subkategorijos apima:

• Q-Switched: Didelio smailės impulsai (nanosekundžių diapazonas) giliam graviravimui ir mikrogręžimui.

• Režimas užrakintas: Itin trumpi impulsai (pikosekundės arba femtosekundės) tiksliam mikroapdirbimui ir subtiliam medžiagų apdorojimui.

• Pagrindinis osciliatoriaus galios stiprintuvas (MOPA)
  Sujungia mažos galios sėklinį lazerį (osciliatorių) su viena ar daugiau stiprintuvo pakopų. Siūlo tikslų pulso trukmės ir pasikartojimo dažnio valdymą.

4. Pagrindiniai privalumai

• Išskirtinė spindulių kokybė
  Pasiekia beveik ribotą difrakcijos išvestį, leidžiančią išgauti itin smulkias fokusavimo vietas ir aštrius pjūvius.

• Didelis efektyvumas
  Sieninio kištuko efektyvumas dažnai viršija 30 %, todėl sumažėja elektros suvartojimas ir eksploatavimo išlaidos.

• Kompaktiškas pėdsakas
  Viso pluošto konstrukcija pašalina didelių gabaritų veidrodžius ir dujų vamzdžius, todėl sutaupoma vertingo ploto.

• Maža priežiūra
  Užsandarinti pluošto moduliai reikalauja minimalaus išlyginimo; nėra dujų papildymo ar didelių aušinimo bokštų.

• Aplinkos atsparumas
  Skaiduliniai lazeriai geriau toleruoja vibraciją, dulkes ir temperatūros svyravimus nei laisvos erdvės sistemos.

5. Tipinės programos

• Metalo pjovimas ir suvirinimas
  Nuo plono nerūdijančio plieno iki storo aliuminio pluošto lazeriai užtikrina didesnį pjovimo greitį, siaurus pjūvius ir minimalias karščio paveiktas zonas.

• Tikslus žymėjimas ir graviravimas
  Idealiai tinka serijos numeriams, brūkšniniams kodams ir logotipams ant metalo, plastiko, keramikos ir stiklo su aiškaus kontrasto ir didelio patvarumo.

• Mikro apdirbimas
  Sukuria mažas elektronikos, medicinos prietaisų ir tikslių komponentų funkcijas mikronų tikslumu.

• Priedų gamyba
  Naudoja lazeriu pagrįstus 3D spausdinimo metodus, pvz., selektyvų lazerinį lydymą, lydydamas metalo miltelius su vienodu energijos pasiskirstymu.

• Moksliniai tyrimai
  Siūlo derinamus impulsų parametrus spektroskopijai, netiesinei optikai ir kitiems laboratoriniams eksperimentams.

6. Tinkamo pluošto lazerio pasirinkimas

• Išėjimo galia
  Nustatykite pagal medžiagos storį ir apdorojimo greitį. Lengvam ženklinimui gali prireikti 20–50 W; sunkiam pjovimui gali prireikti 1–10 kW ar daugiau.

• Pulso charakteristikos
  Pasirinkite CW nuolatinėms operacijoms; Q-switch arba MOPA, skirta tikslioms užduotims, kurioms reikia didelės didžiausios galios arba itin trumpų impulsų.

• Sijos pristatymas
  Fiksuoto fokusavimo galvutės bendram pjovimui; Galvo skaitytuvai didelės spartos žymėjimui; tolimojo nuotolio suvirinimo optika.

• Aušinimo būdas
  Oru aušinamų įrenginių užtenka iki kelių šimtų vatų; didesnės galios naudoja vandens aušinimą, kad išlaikytų stabilų našumą.

• Integravimas ir valdikliai
  Ieškokite suderinamumo su savo automatizavimo sąranka, įskaitant skaitmenines sąsajas, programinės įrangos bibliotekas ir saugos blokus.

7. Geriausia techninės priežiūros praktika

• Fiber End-Face Care
  Reguliariai tikrinkite ir valykite apsauginius langus arba lęšius, kad išvengtumėte spindulio iškraipymo.

• Aušinimo sistemos patikrinimai
  Patikrinkite tinkamą oro ar vandens srautą; stebėti temperatūros jutiklius ir, jei reikia, pakeisti filtrus.

• Programinės įrangos atnaujinimai
  Taikykite programinės įrangos pataisas, kad optimizuotumėte veikimą ir išlaikytumėte saugos standartus.

• Periodinis kalibravimas
  Kasmet (arba pagal jūsų naudojimo intensyvumą) samdykite sertifikuotus specialistus, kad patikrintų galią, spindulių išlygiavimą ir sistemos patikimumą.

Skaiduliniai lazeriai sujungia pažangią fotoniką su praktine inžinerija, todėl jie yra kertinis šiuolaikinės gamybos, tyrimų ir tikslaus apdorojimo akmuo. Suprasdami jų pagrindinį dizainą, veikimo principus ir taikymo sritis, galėsite išnaudoti visą jų potencialą daugelyje pramonės šakų.