Волоконные лазеры, превосходящие другие типы лазеров.
Волоконный лазер – это лазер с полностью или частично оптоволоконной реализацией, где из оптического волокна выполнены усиливающая среда и, в отдельных случаях, резонатор.
Преимущества волоконных лазеров
Сравнение лазеров различных типов
Волоконные лазеры:
Волоконный лазер – это лазер с полностью или частично оптоволоконной реализацией, где из оптического волокна выполнены усиливающая среда и, в отдельных случаях, резонатор. В зависимости от степени волоконной реализации лазер может быть цельноволоконным (активная среда и резонатор) или волоконно-дискретным (волоконный только резонатор или другие элементы).
Рис. 1. Волоконный лазер
Волоконные лазеры могут работать в непрерывной, а также в нано- и фемтосекундной импульсной пульсации.
Конструкция волоконного лазера зависит от специфики их работы. Резонатором может быть система Фабри-Перо или резонатор кольцевой. В большинстве конструкций в качестве активной среды используется оптоволокно, допированное ионами редкоземельных элементов – тулием, эрбием, неодимом, иттербием, празеодимом. Накачка лазера осуществляется с помощью одного или нескольких лазерных диодов непосредственно в сердцевину волокна или, в мощных системах, во внутреннюю оболочку.
Волоконные лазеры получили широкое применение благодаря широкому выбору параметров, возможности настройки импульса в широком диапазоне длительности, частот и мощностей.
Мощность волоконных лазеров – от 1 Вт до 30 кВт. Длина оптического волокна – до 20 м.
Применение волоконных лазеров:
– резка металлов и полимеров в промышленном производстве,
– прецизионная резка,
– микрообработка металлов и полимеров,
– обработка поверхностей,
– пайка,
– термообработка,
– маркировка продукции,
– телекоммуникация (оптоволоконные линии связи),
– производство электроники,
– производство медицинских приборов,
– научное приборостроение.
Преимущества волоконных лазеров:
– волоконные лазеры являются уникальным инструментом, открывающим новую эру в обработке материалов,
– портативность и возможность выбора длины волны волоконных лазеров позволяют реализовать новые эффективные применения недоступные для других типов ныне существующих лазеров,
– превосходят другие типы лазеров практически по всем существенным параметрам, важным с точки зрения их промышленного использования,
– возможности настройки импульса в широком диапазоне длительности, частот и мощностей,
– возможность задания последовательности коротких импульсов с требуемой частотой и высокой пиковой мощностью, что необходимо, к примеру, для лазерной гравировки,
– широкий выбор параметров.
Сравнение лазеров различных типов:
| Параметр | Требуется для использования в промышленности | СО2 | YAG-Nd с ламповой накачкой | YAG-Nd с диодной накачкой | Диодные лазеры | Волоконные лазеры |
| Выходная мощность, кВт | 1-30 | 1-30 | 1-5 | 1-4 | 1-4 | 1-30 |
| Длина волны, мкм | как можно меньше | 10,6 | 1,064 | 1,064 или 1,03 | 0,8-0,98 | 1,07 |
| BPP, мм х мрад | < 10 | 3-6 | 22 | 22 | > 200 | 1,3-14 |
| КПД, % | > 20 | 8-10 | 2-3 | 4-6 | 25-30 | 20-25 |
| Дальность доставки излучения волокном, м | 10-300 | отсутствует | 20-40 | 20-40 | 10-50 | 10-300 |
| Стабильность выходной мощности | как можно выше | низкая | низкая | низкая | высокая | очень высокая |
| Чувствительность к обратному отражению | как можно ниже | высокая | высокая | высокая | низкая | низкая |
| Занимаемая площадь, кв.м | как можно меньше | 10-20 | 11 | 9 | 4 | 0,5 |
| Стоимость монтажа, отн.ед. | как можно меньше | 1 | 1 | 0,8 | 0,2 | < 0,05 |
| Стоимость эксплуатации, отн.ед. | как можно меньше | 0,5 | 1 | 0,6 | 0,2 | 0,13 |
| Стоимость обслуживания, отн.ед. | как можно меньше | 1-1,5 | 1 | 4-12 | 4-10 | 0,1 |
| Периодичность замены ламп или лазерных диодов, час. | как можно больше | – | 300-500 | 2000-5000 | 2000-5000 | > 50 000 |
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com