Zasady działania i konstrukcja lasera światłowodowego

W systemach cięcia laserem światłowodowym EAGLE używamy IPG Photonics jako źródła zasilania. Do generowania ultra wysokiej mocy światła laserowego, np. 20kW, wykorzystujemy wielomodowe źródła zasilania.

Źródłem zasilania lasera światłowodowego IPG jest półprzewodnikowa pompa diodowa (w przeciwieństwie do ekscytującego CO2 z prądem elektrycznym). Pobudzane fotony, które są emitowane przez diody laserowe, są tworzone i wysyłane przez kabel światłowodowy.

Laser światłowodowy wykorzystuje włókno światłowodowe, nieco podobne do linii światłowodowych używanych w telekomunikacji, do tworzenia i przesyłania fotonów (światła). Kable te mogą być bardzo długie i zapewniają dużą elastyczność bez użycia luster do przekierowania światła lasera. Zastosowanie światłowodu na bazie szkła jest znaczącą przewagą nad laserami CO2, ponieważ oznacza to, że lasery światłowodowe nie polegają na idealnie ustawionych i czystych lustrach, które umożliwiają ruch końcówki dyszy. Zamiast tego są one elastyczne, małe i lekkie.

Przekrój poprzeczny włókna pokazuje trzy warstwy, z których każda ma specyficzną charakterystykę załamania światła. Warstwa zewnętrzna posiada specjalną okładzinę o najniższym współczynniku załamania światła. Warstwa środkowa ma wyższy współczynnik załamania światła w porównaniu z okładziną zewnętrzną, a jej celem jest zainicjowanie pracy lasera i zagwarantowanie optymalnej transmisji energii pompowania. Warstwa środkowa stanowi aktywny rdzeń optyczny z domieszką pierwiastków ziem rzadkich, w tym przypadku Yb (Ytterb). Ma ona najwyższy współczynnik załamania światła spośród wszystkich trzech warstw.

Światło przechodzące przez trójwarstwowy światłowód musi wyjść z włókna i wejść w wolną przestrzeń, gdzie może się stykać i ciąć materiał. Soczewka kolimacyjna służy do przekształcenia wiązki w wiązkę kolimowaną, w której wszystkie fotony przemieszczają się równolegle do siebie.
Na koniec, ta kolimacyjna wiązka jest przenoszona do układu optycznego, gdzie jest skupiona w określonym punkcie (gdzie będzie znajdował się zamierzony materiał docelowy) i ustawiona na określoną średnicę.
Cienka konstrukcja długiej wiązki sprawia, że proces chłodzenia jest łatwiejszy i bardziej efektywny niż w przypadku innych typów laserów, a ilość ciepła wytwarzanego przez pompowanie wiązki lasera z energią jest minimalna. Te dwie cechy pozwalają laserowi światłowodowemu na osiągnięcie niezwykle dobrego stosunku konwersji mocy elektrycznej do mocy wiązki. Lasery światłowodowe są bardzo wydajne.

Kontakt