Lasers de fibra precoceEstavabaixa eficiência epoder, e limitado, até que um método mais eficaz de entregar o feixe da bomba para o revestimento apareceu.
Este é um método que pode superar as limitações dos métodos de lançamento anteriores - o método de feixe de bomba lateral ajuda a liberar o verdadeiro potencial dos lasers de fibra, abre uma nova era de lasers e amplificadores de fibra de alta potência, e muda completamente o desenvolvimento da tecnologia de fibra. O desenvolvimento posterior promoveu a adoção em larga escala de lasers de fibra em diferentes campos de aplicação, como indústria, ciência e equipamentos médicos. O desenvolvimento de lasers de fibra industrial pode ser dividido em dois estágios, que são caracterizados por combinadores de energia e conversores de brilho.
O combinador de energia no primeiro estágio contém vários pacotes de bomba de diodo a laser, projetados para combinar efetivamente sua luz multimoda em fibras de transmissão passiva. O uso de embalagens redundantes de diodo de emissor único pode garantir a alta confiabilidade do laser. Há dois espelhos de grade bragg de fibra na cavidade óptica do laser, localizado no núcleo central de modo único, que é uma fibra de alta pureza com um revestimento dopado com vários elementos de terras raras.
Esta cavidade óptica converte a luz de diodo de baixa qualidade em um raio laser de modo único. Uma das grades de fibra Bragg serve como um refletor total, e a outra serve como um refletor parcial ou acotorado de saída. Nenhum outro elemento é dopado no revestimento multi-modo, que só emite luz de bomba de diodo. A estrutura de estado sólido do laser de fibra torna-o imune a fatores ambientais como poeira, umidade e distúrbios do ar livre.
A eficiência elétrica do método de bombeamento geral excede 50%, e a potência de saída de modo único de um único módulo é de cerca de 2kW-3kW. A saída de um único módulo pode ser usada diretamente ou em combinação para fornecer uma saída de alto brilho de mais de 100 kW, tornando este laser de fibra adequado para várias aplicações industriais.
Método de operação
Os lasers de fibra podem ser divididos em ondas contínuas (CW), ondas quase contínuas (QCW), pulso nanossegundo, picosegundo ultrarrápido ou pulso femtosegundo e outros modos de onda de luz. Lasers de onda contínua podem fornecer saída estável dentro da potência máxima de saída nominal, e podem ser modulados para 50kHz de acordo com a potência de saída, mas a modulação não aumentará sua potência máxima. Lasers de ondas contínuas são usados em muitos campos. Os mais notáveis são corte e soldagem metálica. Eles também podem ser usados para brasagem, impressão 3D, revestimento e tratamento térmico.
O pulso longo gerado por lasers de 10 QCW pode aumentar a energia de pulso e o pico de potência de saída em 10 vezes, e a longa duração do pulso é de 10 s-100000?s. Por exemplo, um laser QCW com uma potência média de 300W tem uma potência máxima de 3kW e uma energia de pulso de 30J. Lasers QCW são usados principalmente para operações de soldagem, perfuração e corte especial, como corte de metais altamente reflexivos ou outros materiais. A faixa máxima de potência da máquina modelo PADRÃO QCW é de 1kW-20kW, e o custo operacional é muito menor do que outras tecnologias a laser competitivas que podem fazer a mesma saída.
O laser de fibra comutada por pulso Q nanossegundo pode fornecer uma faixa média de energia de saída de 10W a 2kW. Na faixa de 1ns-1000ns, a duração do pulso pode ser fixa ou ajustável (os usuários podem optar por pré-programar). A energia típica de pulso de laser está dentro de 10W-300W, que é próxima da qualidade do feixe de modo único usada para microprocessamento, até cerca de 1mJ. Dependendo do modelo, esses lasers podem ser modulados de kilohertz a mega-hertz. O laser de pulso com maior potência média é usado para tratamento de superfície de alta velocidade, e a energia de pulso pode chegar a 100mJ, o que pode realizar uma área de processamento maior.
Picosegundos ultrarrápidos e lasers de fibra femtosegundo têm durações de pulso que variam de 200fs a vários picosegundos, com uma potência média de 10W-200W, e podem ser usados em várias aplicações de microprocessamento, incluindo metais e não metais.
O núcleo laser ativo de um laser de fibra pode ser dopado com um ou mais átomos ativos para produzir uma saída padrão em várias faixas espectrais.
Faixa de comprimento de onda
Dopar um ou mais átomos ativos no núcleo laser ativo de um laser de fibra laser pode produzir uma saída padrão em várias faixas espectrais. Por exemplo, o doping com átomos de ytterbium (Yb) pode produzir saída entre 1030nm e 1080nm; doping com átomos de erbium (Er) pode produzir comprimentos de onda entre 1500nm e 1570nm; doping com átomos de thulium (Tm) pode produzir luz de 1900nm-2050nm. O dobro ou o triplo da frequência dessas linhas básicas, e é um laser que pode emitir feixes verdes (515nm-550nm) e feixes ultravioletas (-355nm).
A faixa alcançável do deslocamento de Raman da onda fundamental ytterbium erbium é expandida para 1,15µm-1.8µm. A duplicação adicional do comprimento de onda permite que o laser de fibra funcione na faixa de luz visível de 515nm-635nm. Além disso, um laser híbrido de estado sólido bombeado por um laser de fibra de onda contínua dopado com thulium ou erbium pode fornecer saída infravermelha média na faixa de 1,9 μm a> 5 μm.
