Vláknové lasery: 7 výhod a rozdílů

Před zakoupením aVláknový laser, je nutné pochopit, jak se liší od ostatních laserů. Víme, že fungující laser vyžaduje tři komponenty: čerpací zdroj pro dodávku energie, zesilovací médium a optický rezonátor. Pro vláknové lasery, ačkoli výběr zdroje čerpadla není nic jiného než laserové diody a další vláknové lasery, konstrukce zesilovacího média a optického rezonátoru se podstatně liší.
 

Tato jedinečná struktura přináší sedm hlavních výhod:

1. Střední zisk s vysokou účinností
Na rozdíl od jiných laserů dosahují vláknové lasery zesílení světla v optických vláknech dotovaných ionty kovů vzácných zemin, jako je ytterbium (Yb3+), neodym (Nd3+), thulium (Tm3+), praseodym (Pr3+) nebo erbium (Er3+). Tyto laserově aktivní ionty mohou absorbovat většinu světla pumpy a poté prostřednictvím stimulované emise emitovat fotony specifických frekvencí. Přirozeně flexibilní struktura optického vlákna umožňuje delší ziskové vzdálenosti ve srovnání s jinými typy laserů. To poskytuje vysoký optický zisk.

2. Inteligentní zpětná vazba přes vláknovou Braggovu mřížku
Namísto použití tradičních dielektrických zrcadel je optická zpětná vazba ve vláknových laserech obvykle zajišťována vláknovými Braggovými mřížkami, což jsou série skleněných vláken s různými indexy lomu sloučených periodickým způsobem. Tyto periodické struktury mohou odrážet laserové paprsky specifických vlnových délek a stát se tak optickou dutinou vláknového laseru. Proto je u vláknových laserů optická dutina ve skutečnosti uvnitř média zesílení.

3. Robustní optická dutina
Když mluvíme o vláknových laserech, dochází k běžnému nedorozumění, kterému je třeba se vyhnout, a to, že vláknové lasery nejsou totéž jako lasery s vláknovou optikou. Například u diodových laserů s vláknovou vazbou se optické vlákno používá pouze pro účely přenosu paprsku a fyzikální principy stimulované emise nejsou zahrnuty. Takže i když se optická vlákna spojují s laserovými systémy, stále nemají všechny vynikající vlastnosti vláknových laserů. Jedinečná integrovaná optická dutina využívá jako médium zesílení stočené optické vlákno, které vytváří silnou a stabilní optickou dutinu.

4. Kompaktní konstrukce
Jednou z hlavních výhod vláknových laserů je jejich kompaktní uspořádání. Ve srovnání s podobnými produkty mají vláknové lasery mnohem menší půdorys pro ekvivalentní výstupní výkony. Optické vlákno je totiž ohebné a lze jej svinout do kompaktního prostoru. Flexibilita optických vláken navíc umožňuje další přizpůsobení optické trasy, což poskytuje větší svobodu návrhu pro různé specifické situace.

5. Vysoký výstupní výkon
Protože ziskové médium ve vláknových laserech je velmi tenké a flexibilní, může být vlákno dlouhé několik kilometrů, což umožňuje dosáhnout velmi vysokých světelných zisků čerpadel. Kromě toho lze teplo generované vláknovými lasery účinně odvádět díky velkému poměru plochy povrchu vlákna k objemu. Výsledkem je, že vláknové lasery mohou pracovat nepřetržitě na úrovni kilowattů bez potřeby složitých chladicích systémů.

6. Vynikající kvalita paprsku
Kvalita laserového paprsku se obvykle týká toho, jak pevně je paprsek zaostřen, kvantifikováno koeficientem M2, který se v ideálním případě rovná 1 pro nejvyšší kvalitu paprsku. Mezi vláknovými lasery má jednovidové vlákno obvykle nejlepší výkon paprsku, a proto je široce používáno. Například při řezání a svařování laserem umožňuje vysoká kvalita paprsku velké vzdálenosti mezi obrobkem a zaostřeným objektem. Tato konfigurace chrání optiku před nečistotami a kouřem. Rozhodující je, že zmenšování průměru paprsku nejen umožňuje výrobu jemnějších struktur, ale také umožňuje použití menších, levnějších optických komponent.

7. Vysoká spolehlivost
Vláknové lasery jsou vysoce spolehlivé a vyžadují malou údržbu, a protože optická dráha je uzavřena v ochranném plášti, je laserový paprsek méně náchylný k vnějšímu rušení. Proto mají vláknové lasery obecně vynikající stabilitu za provozních podmínek vysoké teploty a vibrací.

Jaký je rozdíl mezi vláknovými lasery a jinými lasery?
I když je výhod vláknových laserů mnoho, je důležité pochopit, jak obstojí ve srovnání s konkurencí. Jak uvidíme dále, přednost vláknového laseru závisí na nastavení aplikace a v některých případech může být pro vláknový laser vhodnější konkurent vláknového laseru.

Vláknové lasery vs. blokové lasery
Objemový laser je pevnolátkový laser, který jako médium zisku používá dopovaný objemový krystal nebo sklo. Nd:YAG lasery a titan-safírové lasery jsou dva dobré příklady. Obecně řečeno, vláknové lasery mají lepší specifikace než hromadné lasery, jak je znázorněno na obrázku níže:

To však neznamená, že objemové lasery nejsou pro zpracování materiálů cenné. Například v oblasti vlnových délek 700-1000 nm nemůže žádný vláknový laser nahradit laditelný Ti:safírový laser. Objemové lasery navíc mohou dosahovat vyšších špičkových výkonů a jsou tedy vhodnější pro zpracování materiálů. Navíc vláknové laserové systémy mohou vyžadovat speciální komponenty a složité použití a jejich vyšší cena může být z hlediska ekonomiky nepříznivá.

Vláknové lasery vs. CO2 lasery
Zatímco oba lasery jsou skvělé pro řezání materiálů, jejich funkční zaměření je ve skutečnosti odlišné. Na jedné straně jsou CO2 lasery skvělými nástroji pro řezání nekovových materiálů, jako jsou plasty. Jejich relativně vysoká účinnost a dobrá kvalita paprsku z nich dělá nejpoužívanější typ laseru v průmyslu.

Stroj na řezání CO2 laserem

Na druhou stranu vláknové lasery zaznamenaly v posledních letech výrazný pokrok v řezání plechů (především nerezové oceli), a to především díky vysoké řezné rychlosti. S ekvivalentním výkonem je jejich řezná rychlost obvykle {{0}}krát vyšší než u laserů s oxidem uhličitým. časy. Obecně řečeno, vláknové lasery stojí za zvážení pro objemovou výrobu při řezání kovů o tloušťce 0 0,25 palce nebo méně, ale pokud jsou kovy tlustší než 0,375 palce, CO2 lasery stále nabízejí výhody rychlosti a vynikající kvalitu řezu. Proto je nepravděpodobné, že by vláknové lasery zcela nahradily CO2 lasery, pokud jde o řezání materiálu.

Vláknové lasery a přímé diodové lasery
Diodové lasery byly dlouho kritizovány pro nízký výstupní výkon a špatnou kvalitu paprsku. Nedávné pokroky v technologii přímých diodových laserů však ukazují její potenciál jako hlavního hráče ve zpracování materiálů. Přímé diodové lasery mohou řezat o 10 %-20 % rychleji než vláknové lasery. Přímé diodové lasery navíc mohou řezat silnější kovy a dosahovat menší drsnosti povrchu. Nejlepší ze všeho je, že jsou vhodné i pro zpracování vysoce reflexních materiálů jako je měď. Naproti tomu vláknové lasery mají v tomto ohledu omezenou účinnost. Vláknové lasery však mají stále obrovské výhody, pokud jde o kvalitu paprsku a vyspělost technologie. Díky tomu jsou vynikající volbou pro makroskopické zpracování materiálu.

Vláknové lasery jednoznačně způsobily revoluci v laserovém průmyslu. Vláknové lasery nabízejí oproti jiným typům laserů řadu klíčových výhod a otevírají cestu ke zvýšení produktivity. Výběr účinného zesilovacího média a integrované laserové dutiny poskytuje silný a stabilní výstupní výkon. Jeho kompaktní rozměry jsou klíčovým prodejním bodem pro OEM/integrované aplikace. Jejich převaha však do značné míry závisí na nastavení aplikace s ohledem na jejich výstupní vlnovou délku a omezenou laditelnost.

Kontaktní informace:

Pokud máte nějaké nápady, neváhejte se na nás obrátit. Bez ohledu na to, kde jsou naši zákazníci a jaké jsou naše požadavky, budeme sledovat náš cíl poskytovat našim zákazníkům vysokou kvalitu, nízké ceny a nejlepší služby.