Zasada działania oraz budowa laserów fiber

Bez wątpienia elementem, od którego należy zacząć opis budowy laserów fiber jest aktywne włókno optyczne, które posiada domieszki pierwiastków pochodzących z rzadkich ziem. W jego wnętrzu generowane jest promieniowanie. Na ten specjalistyczny rodzaj światłowodu składają się trzy warstwy różniące się od siebie współczynnikami załamania światła.

Pierwsza warstwa

Warstwa zewnętrzna, której rolę pełni okładzina włókna laserowego wyróżnia się najniższym współczynnikiem załamania światła. Głównym zadaniem tej części jest odbijanie od swojej powierzchni światła odpowiadającego za rozpoczęcie pracy urządzenia. W tym samym czasie blokowana jest emisja promieniowania poza włókno.

Warstwa centralna

Rdzeń wykonany z materiału o wyższym współczynniku załamania światła niż w przypadku okładziny zewnętrznej. Wierzchnia część rdzenia pełni funkcję światłowodu, a jej zadaniem jest inicjacja pracy lasera, przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniego przekazu energii pompowania. W środkowej części znajduje się aktywny optycznie rdzeń, który charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem załamania światła, najwyższym spośród wszystkich warstw opisywanego włókna.

Aktywne włókno lasera fiber zakończono specjalnymi siatkami dyfrakcyjnymi. Pierwsza z nich pełni funkcję zwierciadła, zapewniając tym samym pełne odbicie, z kolei druga pełni funkcję zwierciadła wyjściowego w rezonatorze optycznym. Należy wspomnieć o tym, że tego rodzaju włókno charakteryzuje się dużą elastycznością, a także trwałą, solidną i zwartą konstrukcją. Właściwości te pozwalają na generowanie cienkich, plastycznych prętów laserowych o odpowiedniej długości.

Na końcach włókna optycznego umieszczone są złączki, które odpowiadają za dystrybucję energii wysyłanej z diod pompujących do zewnętrznych warstw włókna. Następnie wiązka lasera emitowana przez rdzeń transportowana jest do kolimatora za pośrednictwem światłowodu. Wiązka lasera fiber ma przy tym bardzo dużą moc, a jednocześnie dużą rozbieżność. Kolimator odpowiada za przekształcanie jej w wiązkę o równoległych, skupionych promieniach. Kiedy proces ten się zakończy wiązka wędruje dalej do układu optycznego, gdzie jest ogniskowana do punktu o określonej, ustalonej wcześniej średnicy. Jej ostateczne wymiary mogą być swobodnie dostosowane do indywidualnych potrzeb użytkowników, a także do warunków technologicznych, które są konieczne do prawidłowego wykonania precyzyjnej obróbki materiału.

Należy również zwrócić uwagę na fakt, iż długie włókna charakteryzują się bardzo cienką konstrukcją. Zdecydowanie wpływa to na skuteczność chłodzenia, a jednocześnie na ograniczanie nagrzewania się włókien podczas pompowania energią wiązki lasera.

Cechy te znacząco wpływają na ogólną sprawność urządzeń, co bezpośrednio pozwala na osiągnięcie wysokiego współczynnika przetwarzania mocy. Parametr ten obliczany jest na podstawie stosunku mocy wiązki emitowanej przez aktywne włókna do mocy elektrycznej, koniecznej do wygenerowania promieniowania laserowego.

Jak to działa?

Poniżej znajdą Państwo film, na którym przedstawiony został sposób działania laserów fiber w praktyce. Doskonale ujęte zostały takie właściwości jak szybkość, precyzja i bezpieczeństwo cięcia. Mogą Państwo również zwrócić uwagę na to jak dużą wszechstronnością charakteryzuje się ta nowoczesna technologia.