Laser fiber włóknowy

To laser na ciele stałym (solid state laser), który jest pompowany półprzewodnikowymi diodami. Ośrodkiem czynnym urządzenia jest światłowód, domieszkowany pierwiastkami ziem rzadkich charakteryzujący się geometrią włóknową.

Laser fiber włóknowy zbudowany jest z aktywnego włókna optycznego, w którym powstaje promieniowanie laserowe. Włókno optyczne to specjalny rodzaj światłowodu, który składa się z trzech warstw.

Zewnętrzna warstwa to okładzina włókna laserowego – polimerowy płaszcz zewnętrzny, który ma najmniejszy współczynnik załamania światła. Jego zadaniem jest ochrona przed emisją promieniowania laserowego na zewnątrz włókna.

Następną warstwą jest płaszcz wewnętrzny, który zapewnia odpowiedni transfer energii pompowania. Zachowuje się niczym “lustro” otaczające rdzeń i formuje falę optyczną kierując promień do wnętrza rdzenia. W tej warstwie następuje inicjacja akcji laserowej. Płaszcz wewnętrzny wykonany jest z materiału o wyższym współczynniku załamania światła niż płaszcz zewnętrzny.
Trzecia wewnętrzna warstwa domieszkowana pierwiastkami ziem rzadkich nazywana rdzeniem, ma najwyższy współczynnik załamania światła i jest medium propagacyjnym sygnału.

 

swiatlowod

 

Jak działa światłowód?

Rdzeń (jądro laserowe włókien domieszkowane ośrodkiem aktywnym) otoczony jest przez „powłokę pompującą”. W jeden koniec powłoki wtłaczane jest światło z diody. Wielokrotne odbicia na zewnętrznej krawędzi powłoki pompującej powodują powtarzające się przesyłanie światła przez rdzeń, gdzie znajduje się ośrodek aktywny, który w wyniku wymuszenia emituje wiązkę laserową. Gdy promień pada od strony rdzenia na płaszcz pod odpowiednim kątem , to pewna część światła zostaje odbita i wraca do rdzenia. Aby uzyskać zjawisko całkowitego odbicia światła czyli bez strat, musi być zachowany odpowiedni kąt padania światła, który nie powinien przekroczyć wartości krytycznej tzw. Alfa max - kąta akceptacji światłowodu.

W konsekwencji wszystkie promienie padające na powierzchnię czołową rdzenia światłowodu pod kątem mniejszym od (alfa max) zostają wprowadzone do rdzenia. Specjalne zatyczki na końcach włókien służą jako „lustra końcowe” rezonatora włóknowego. Zapobiegają one [całkowitemu] odbiciu wygenerowanej wiązki z powrotem do diody laserowej i pozwalają części promieniowania opuścić rezonator. Włókno jest więc rezonatorem służącym do generowania wiązki i wzmacniania wiązki, a równocześnie jest układem dostarczania wiązki.

 

fiber-prowadzenie-wiazki

 

Zalety lasera fiber:

  • zamiana energii elektrycznej bezpośrednio w światło;
  • cięcie szerokiego spektrum grubości blach;
  • szerszy zakres obrabianych materiałów;
  • bardzo szybkie cięcie blach cienkich;
  • równie szybkie cięcie blach grubych;
  • trwały , bezawaryjny;
  • stabilny proces cięcia;
  • cicha praca;
  • wysoka wydajność energetyczna;
  • zaprojektowany na 100 000 godzin pracy.
  • W tym okresie nie jest przewidziana żadna konserwacja czy wymiana jakichkolwiek elementów eksploatacyjnych lasera;
  • kompaktowa budowa:
  • zajmuje bardzo mało miejsca;
  • źródło lasera można ustawić daleko od maszyny np. w innym pomieszczeniu;
  • można go łatwo wkomponować w bryłę maszyny

 

Zalety lasera fiber przekładają się na:

  • większą wydajność pracy systemu;
  • większą dynamikę pracy systemu;
  • oszczędności:
  • minimalne wymagania serwisowe;
  • niskie koszty eksploatacji;
  • niższe zużycie energii.