Lasere cu fibră: 7 avantaje și diferențe

Înainte de a cumpăra unLaser cu fibra, este necesar să înțelegem cum diferă de alte lasere. Știm că un laser care funcționează necesită trei componente: o sursă de pompă pentru alimentarea cu energie, un mediu de câștig și un rezonator optic. Pentru laserele cu fibră, deși alegerea sursei pompei nu este altceva decât diode laser și alte lasere cu fibră, designul mediului de câștig și al rezonatorului optic sunt esențial diferite.
 

Această structură unică aduce șapte avantaje majore:

1. Câștig mediu de înaltă eficiență
Spre deosebire de alte lasere, laserele cu fibră realizează amplificarea luminii în fibrele optice dopate cu ioni de metale de pământuri rare, cum ar fi iterbiu (Yb3+), neodim (Nd3+), tuliu (Tm3+), praseodimiu (Pr3+) sau erbiu (Er{3+). Acești ioni activi cu laser pot absorbi cea mai mare parte a luminii pompei și apoi pot emite fotoni cu frecvențe specifice prin emisie stimulată. Structura inerent flexibilă a fibrei optice permite distanțe mai mari de câștig în comparație cu alte tipuri de lasere. Acest lucru oferă un câștig optic ridicat.

2. Buclă de feedback inteligentă prin rețeaua Bragg din fibră
În loc de a utiliza oglinzi dielectrice tradiționale, feedback-ul optic în laserele cu fibră este furnizat de obicei de rețele Bragg de fibre, care sunt o serie de fibre de sticlă cu indici diferiți de refracție topiți periodic. Aceste structuri periodice pot reflecta fascicule laser de lungimi de undă specifice și devin astfel cavitatea optică a laserului cu fibră. Prin urmare, pentru laserele cu fibră, cavitatea optică se află de fapt în interiorul mediului de câștig.

3. Cavitate optică robustă
Există o neînțelegere comună de evitat atunci când vorbim despre lasere cu fibră, și anume că laserele cu fibră nu sunt la fel cu laserele cu fibră optică. De exemplu, în laserele cu diodă cuplată cu fibre, fibra optică este utilizată numai în scopuri de transmisie a fasciculului și nu sunt implicate principiile fizice ale emisiei stimulate. Deci, în timp ce fibrele optice se cuplează cu sistemele laser, ele încă nu au toate calitățile excelente ale laserelor cu fibră. Cavitatea optică integrată unică folosește fibră optică spiralată ca mediu de câștig, creând o cavitate optică puternică și stabilă.

4. Structură compactă
Unul dintre principalele avantaje ale laserelor cu fibră este aspectul lor compact. În comparație cu produse similare, laserele cu fibră au o amprentă mult mai mică pentru puteri de ieșire echivalente. Acest lucru se datorează faptului că fibra optică este îndoibilă și poate fi înfășurată într-un spațiu compact. În plus, flexibilitatea fibrei optice face, de asemenea, posibilă personalizarea în continuare a căii optice, oferind o mai mare libertate de proiectare pentru diferite situații specifice.

5. Putere mare de ieșire
Deoarece mediul de câștig în laserele cu fibră este foarte subțire și flexibil, fibra poate fi lungă de câțiva kilometri, permițând obținerea unor câștiguri foarte mari ale luminii pompei. În plus, căldura generată de laserele cu fibră poate fi disipată eficient datorită raportului mare suprafață/volum al fibrei. Ca rezultat, laserele cu fibră pot funcționa continuu la niveluri de kilowați, fără a fi nevoie de sisteme complexe de răcire.

6. Calitate excelentă a fasciculului
De obicei, calitatea fasciculului laser se referă la cât de strâns este focalizat fasciculul, cuantificat prin coeficientul M2, care în mod ideal este egal cu 1 pentru cea mai înaltă calitate a fasciculului. Dintre laserele cu fibră, fibra monomod are de obicei cea mai bună performanță a fasciculului și, prin urmare, este utilizată pe scară largă. De exemplu, în tăierea și sudarea cu laser, calitatea înaltă a fasciculului permite distanțe mari între piesa de prelucrat și obiectul focalizat. Această configurație protejează optica de reziduuri și fum. În mod crucial, micșorarea diametrului fasciculului nu numai că permite fabricarea de structuri mai fine, dar permite și utilizarea de componente optice mai mici și mai ieftine.

7. Fiabilitate ridicată
Laserele cu fibră sunt foarte fiabile și necesită puțină întreținere și, deoarece calea optică este închisă într-o înveliș de protecție, fasciculul laser este mai puțin susceptibil la interferențe externe. Prin urmare, laserele cu fibră au, în general, o stabilitate excelentă în condiții de funcționare la temperaturi ridicate și vibrații.

Care este diferența dintre laserele cu fibră și alte lasere?
Deși avantajele laserelor cu fibră sunt multe, este important să înțelegem cum se raportează la concurență. După cum vom vedea mai jos, superioritatea unui laser cu fibră depinde de setarea aplicației și, în unele cazuri, un concurent laser cu fibră poate fi mai potrivit pentru laserul cu fibră.

Laserele cu fibră vs. Laserele bloc
Un laser în vrac este un laser cu stare solidă care utilizează un cristal în vrac sau o sticlă dopată ca mediu de câștig. Laserele Nd:YAG și laserele cu titan-safir sunt două exemple bune. În general, laserele cu fibră au specificații mai bune decât laserele în vrac, așa cum se arată în figura de mai jos:

Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că laserele de volum nu sunt valoroase pentru prelucrarea materialelor. De exemplu, în regiunea lungimii de undă de 700-1000 nm, niciun laser cu fibră nu poate înlocui un laser Ti:safir reglabil. În plus, laserele de volum pot atinge puteri de vârf mai mari și, prin urmare, sunt mai potrivite pentru prelucrarea materialelor. În plus, sistemele laser cu fibră pot necesita componente speciale și utilizare complexă, iar costul lor mai mare poate fi în detrimentul economiei.

Laserele cu fibră versus laserele cu CO2
În timp ce ambele lasere sunt excelente pentru tăierea materialelor, focalizarea lor funcțională este de fapt diferită. Pe de o parte, laserele cu CO2 sunt instrumente excelente pentru tăierea materialelor nemetalice precum materialele plastice. Eficiența lor relativ ridicată și calitatea bună a fasciculului le fac cel mai utilizat tip de laser în industrie.

Mașină de tăiat cu laser CO2

Pe de altă parte, laserele cu fibră au făcut progrese semnificative în tăierea plăcilor metalice (în principal din oțel inoxidabil) în ultimii ani, în principal datorită vitezei lor rapide de tăiere. Cu o putere echivalentă, viteza lor de tăiere este de obicei de {{0}} ori mai mare decât a laserelor cu dioxid de carbon. ori. În general, laserele cu fibră merită luate în considerare pentru producția de volum atunci când tăiați metale cu o grosime de 0,25 inchi sau mai puțin, dar când metalele sunt mai groase de 0,375 inci, laserele cu CO2 oferă în continuare avantaje de viteză și calitate excelentă a tăierii. Prin urmare, este puțin probabil ca laserele cu fibră să înlocuiască complet laserele cu CO2 atunci când vine vorba de tăierea materialului.

Lasere cu fibră și Lasere cu diodă directă
Laserele cu diodă au fost mult timp criticate pentru puterea scăzută de ieșire și calitatea slabă a fasciculului. Cu toate acestea, progresele recente în tehnologia laserului cu diode directe arată potențialul său ca jucător major în prelucrarea materialelor. Laserele cu diodă directă pot tăia cu 10%-20% mai rapid decât laserele cu fibră. În plus, laserele cu diodă directă pot tăia metale mai groase și pot obține o rugozitate mai mică a suprafeței. Cel mai bun dintre toate, sunt potrivite și pentru prelucrarea materialelor cu o mare reflectare, cum ar fi cuprul. În schimb, laserele cu fibră au o eficacitate limitată în acest sens. Cu toate acestea, laserele cu fibră au încă avantaje uriașe în ceea ce privește calitatea fasciculului și maturitatea tehnologiei. Acest lucru le face o alegere excelentă pentru prelucrarea macroscopică a materialelor.

Laserele cu fibră au revoluționat în mod clar industria laserului. Laserele cu fibră oferă o serie de avantaje cheie față de alte tipuri de lasere, deschizând calea către o productivitate crescută. Alegerea unui mediu de câștig eficient și a cavității laser integrate oferă performanțe puternice și stabile de ieșire. Amprenta sa compactă este un punct cheie de vânzare pentru aplicațiile OEM/integrate. Cu toate acestea, superioritatea lor depinde în mare măsură de configurația aplicației, ținând cont de lungimea de undă de ieșire și de reglabilitatea limitată.

Informații de contact:

Dacă aveți idei, nu ezitați să discutați cu noi. Indiferent unde sunt clienții noștri și care sunt cerințele noastre, ne vom urmări obiectivul de a oferi clienților noștri calitate înaltă, prețuri mici și cele mai bune servicii.