Laseri s ranim vlaknimabiliniska učinkovitostisnage i ograničeno, sve dok se nije pojavila učinkovitija metoda isporuke snopa pumpe na oblogu.
Ovo je metoda koja može prevladati ograničenja prethodnih metoda lansiranja - metoda bočne pumpe pomaže osloboditi stvarni potencijal laserskih vlakana, otvara novu eru laserskih vlakana i pojačala velike snage i potpuno mijenja razvoj tehnologije vlakana . Daljnji razvoj promovirao je široko prihvaćanje optičkih lasera u različitim područjima primjene poput industrije, znanosti i medicinske opreme. Razvoj industrijskih laserskih vlakana možemo podijeliti u dvije faze, koje karakteriziraju kombinirači snage i pretvarači svjetline.
Kombinator snage u prvom stupnju sadrži više paketa laserskih diodnih pumpi, dizajniranih da učinkovito kombiniraju njihovu višemodnu svjetlost u pasivna prijenosna vlakna. Korištenje suvišnog ambalažnog dioda s jednim emiterom može osigurati visoku pouzdanost lasera. U optičkoj šupljini lasera nalaze se dva Bragg-ova mrežasta zrcala, smještena u središnjoj jednosmjernoj jezgri, koja je vlakno visoke čistoće s oblogom dopiranom raznim rijetkim zemljanim elementima.
Ova optička šupljina pretvara diodno svjetlo niske kvalitete u jednosmjernu lasersku zraku. Jedna od vlakana Bragg rešetki služi kao ukupni reflektor, a druga služi kao djelomični reflektor ili izlazna spojnica. Nijedan drugi element nije dopiran u višemodnu oblogu koja emitira samo svjetlost diodne pumpe. Čvrsta struktura laserskog vlakna čini ga imunim na čimbenike okoliša poput prašine, vlage i poremećaja zraka u slobodnom prostoru.
Električna učinkovitost ukupne metode crpljenja prelazi 50%, a jednodimenzionalna izlazna snaga pojedinog modula iznosi oko 2kW-3kW. Izlaz jednog modula može se koristiti izravno ili u kombinaciji kako bi se osigurala snaga velikog osvjetljenja veća od 100 kW, što ovaj laser sa vlaknima čini pogodnim za razne industrijske primjene.
Način rada
Vlaknasti laseri mogu se podijeliti na kontinuirani val (CW), kvazikontinuirani val (QCW), nanosekundni impuls, ultrabrzi pikosekundni ili femtosekundni puls i druge načine svjetlosnog vala. Laseri s kontinuiranim valom mogu osigurati stabilan izlaz unutar nazivne maksimalne izlazne snage i mogu se modulirati na 50 kHz u skladu s izlaznom snagom, ali modulacija neće povećati njihovu vršnu snagu. Laseri s kontinuiranim valovima koriste se u mnogim poljima. Najistaknutiji su rezanje i zavarivanje metala. Također se mogu koristiti za lemljenje, 3D tisak, oblaganje i toplinsku obradu.
Dugi impuls koji generira 10 QCW lasera može povećati energiju pulsa i vršnu izlaznu snagu za 10 puta, a dugo trajanje impulsa je 10? S-100000? S. Primjerice, QCW laser prosječne snage 300 W ima maksimalnu snagu 3kW i pulsnu energiju 30J. QCW laseri uglavnom se koriste za zavarivanje, bušenje i posebne postupke rezanja, poput rezanja visokoreflektirajućih metala ili drugih materijala. Raspon maksimalne snage standardnog QCW modela stroja je 1kW-20kW, a operativni su troškovi mnogo niži od ostalih konkurentnih laserskih tehnologija koje mogu postići isti izlaz.
Nanosekundni impulsni Q-preklopni laser s vlaknima može pružiti prosječni raspon izlazne snage od 10W do 2kW. U rasponu od 1ns-1000ns, trajanje impulsa može biti fiksno ili prilagodljivo (korisnici mogu odabrati pretprogramiranje). Tipična energija laserskog impulsa je unutar 10W-300W, što je blizu kvaliteti jednosmjernog snopa koja se koristi za mikro-obradu, do oko 1mJ. Ovisno o modelu, ovi laseri mogu se modulirati od kiloherca do megaherca. Pulsni laser veće prosječne snage koristi se za površinsku obradu velike brzine, a pulsna energija može doseći 100mJ, što može ostvariti veće područje obrade.
Izuzetno brzi pikosekundni i femtosekundni laseri s vlaknima imaju trajanje impulsa u rasponu od 200fs do nekoliko pikosekundi, prosječne snage 10W-200W, a mogu se koristiti u raznim aplikacijama za mikroprocesiranje, uključujući metale i nemetale.
Aktivna laserska jezgra laserskog vlakna može se dopirati jednim ili više aktivnih atoma kako bi se dobio standardni izlaz u nekoliko spektralnih opsega.
Raspon valne duljine
Dopiranje jednog ili više aktivnih atoma u aktivnu lasersku jezgru vlaknastih lasera može proizvesti standardni izlaz u nekoliko spektralnih opsega. Na primjer, doping atomima ytterbium (Yb) može proizvesti izlaz između 1030nm i 1080nm; doping atomima erbija (Er) može proizvesti valne duljine između 1500nm i 1570nm; doping atomima tulija (Tm) može proizvesti svjetlost od 1900nm do 2050nm. Udvostručite ili utrostručite frekvenciju ovih osnovnih linija, a to je laser koji može emitirati zelene zrake (515nm-550nm) i ultraljubičaste zrake (-355nm).
Dosegljivi ramanski pomak osnovnog vala itterbium erbium proširen je na 1,15µm-1.8 µm. Daljnje udvostručavanje valne duljine omogućuje laseru s vlaknima rad u opsegu vidljive svjetlosti od 515nm-635nm. Uz to, hibridni čvrsti laser pumpan laserom s neprekidnim valovima dopiranim tulijem ili erbijem može pružiti srednji infracrveni izlaz u rasponu od 1,9 µm do> 5 um.
