Rané vláknové laserybylynízká účinnost aa omezené, dokud se neobjevila účinnější metoda dodávání nosníku čerpadla do opláštění.
Jedná se o metodu, která může překonat omezení předchozích metod spuštění - metoda bočního paprsku pomáhá uvolnit skutečný potenciál vláknových laserů, otevírá novou éru vysokoekonomických vláknových laserů a zesilovačů a zcela mění vývoj technologie vláken. Další vývoj podpořil rozsáhlé přijetí vláknových laserů v různých aplikačních oblastech, jako je průmysl, věda a zdravotnické vybavení. Vývoj laserů průmyslových vláken lze rozdělit do dvou fází, které se vyznačují výkonovými sloučovače a měniči jasu.
Slučovač výkonu v první fázi obsahuje několik balíčků laserových diodových čerpadel, navržených tak, aby efektivně kombinovali své multimode světlo do pasivních přenosových vláken. Použití redundantního jednoemisního diodového obalu může zajistit vysokou spolehlivost laseru. V optické dutině laseru jsou dvě vlákna Bragg strouhá zrcadla, umístěná v centrálním jednoomykovém jádru, což je vlákno s vysokou čistotou s obkladem dopujícím různými prvky vzácných zemin.
Tato optická dutina převádí nekvalitní diodové světlo na jedno-režimový laserový paprsek. Jeden z vlákna Bragg mřížky slouží jako celkový reflektor, a druhý slouží jako částečný reflektor nebo výstupní sloučovač. Žádné další prvky nejsou dopované ve víceodkladovém opláštění, které vyzařuje pouze diodové světlo čerpadla. Struktura pevného stavu vláknového laseru je imunní vůči faktorům prostředí, jako je prach, vlhkost a poruchy vzduchu ve volném prostoru.
Elektrická účinnost celkové metody čerpání přesahuje 50% a výstupní výkon jednoho modulu v jednom režimu je asi 2kW-3kW. Výstup jednoho modulu lze použít přímo nebo v kombinaci k zajištění vysokého jasu výkonu více než 100 kW, díky obzvláště vhodnému pro různé průmyslové aplikace.
Metoda operace
Vláknové lasery lze rozdělit na kontinuální vlnu (CW), kvazi-kontinuální vlnu (QCW), nanosekundový puls, ultrarychlý pikosekundový nebo femtosekundový puls a další režimy světelných vln. Kontinuální vlnové lasery mohou poskytovat stabilní výkon v rámci jmenovitého maximálního výstupního výkonu a mohou být modulovány na 50kHz podle výstupního výkonu, ale modulace nezvýší jejich špičkový výkon. Kontinuální vlnové lasery se používají v mnoha oblastech. Nejpozoruhodnější jsou řezání a svařování kovů. Mohou být také použity pro páčení, 3D tisk, opláštění a tepelné zpracování.
Dlouhý puls generovaný 10 QCW lasery může zvýšit pulzní energii a špičkový výstupní výkon 10krát a dlouhá doba trvání pulsu je 10?s-100000?s. Například QCW laser s průměrným výkonem 300W má špičkový výkon 3kW a pulzní energii 30J. QCW lasery se používají hlavně pro svařování, vrtání a speciální řezání, jako je řezání vysoce reflexních kovů nebo jiných materiálů. Špičkový rozsah výkonu standardního modelu QCW je 1kW-20kW a provozní náklady jsou mnohem nižší než jiné konkurenční laserové technologie, které mohou dělat stejný výkon.
Nanosekundový pulzní Q-spínaný vláknový laser může poskytovat průměrný rozsah výstupního výkonu od 10 W do 2kW. V rozsahu 1ns-1000ns může být doba trvání pulsu pevná nebo nastavitelná (uživatelé se mohou rozhodnout pro předprogramování). Typická energie laserového pulsu je v rozmezí 10W-300W, což se blíží kvalitě jednoproudého paprsku používaného pro mikrozpracování, až do 1mJ. V závislosti na modelu mohou být tyto lasery modulovány od kilohertzů po megahertzy. Pulzní laser s vyšším průměrným výkonem se používá pro vysokorychlostní povrchovou úpravu a pulzní energie může dosáhnout 100mJ, což může realizovat větší oblast zpracování.
Ultrarychlé pikosekundové a femtosekundové vláknové lasery mají trvání pulsu v rozmezí od 200fs do několika pikosekund, s průměrným výkonem 10W-200W a mohou být použity v různých aplikacích mikroprocesorů, včetně kovů a nekovů.
Aktivní laserové jádro vláknového laseru může být dopované jedním nebo více aktivními atomy, aby se vytvořil standardní výstup v několika spektrálních rozsahech.
Rozsah vlnových délk
Doping jednoho nebo více aktivních atomů v aktivním laserovém jádru vláknového laseru může produkovat standardní výstup v několika spektrálních rozsahech . Například doping s atomy ytterbium (Yb) může produkovat výkon mezi 1030nm a 1080nm; doping s atomy erbium (Er) může produkovat vlnové délky mezi 1500nm a 1570nm; doping s atomy thulia (Tm) může produkovat 1900nm- 2050nm světlo. Dvojnásobná nebo trojnásobná frekvence těchto základních linií a je to laser, který může vyzařovat zelené paprsky (515nm-550nm) a ultrafialové paprsky (-355nm).
Dosažitelný rozsah Ramanova posunutí základní vlny ytterbium erbium je rozšířen na 1,15µm-1,8µm. Další zdvojnásobení vlnové délky umožňuje vláknovému laseru pracovat v rozsahu viditelného světla 515nm-635nm. Hybridní polosuchý laser čerpaný laserem z kontinuálního vlákna dopovaný thuliem nebo erbiem může navíc poskytovat střední infračervený výstup v rozmezí 1,9 μm až> 5 μm.
