ليزر الألياف المبكركانتمنخفضة في الكفاءة والطاقة، ومحدودة، حتى ظهرت طريقة أكثر فعالية لتقديم شعاع مضخة إلى الكسوة.
هذه هي الطريقة التي يمكن التغلب على القيود المفروضة على أساليب الإطلاق السابقة ، والجانب مضخة طريقة شعاع يساعد على إطلاق العنان للإمكانات الحقيقية لأشعة الليزر الألياف ، ويفتح حقبة جديدة من أشعة الليزر عالية الطاقة الألياف ومكبرات الصوت ، ويغير تماما تطوير تكنولوجيا الألياف. وقد عززت مواصلة تطوير اعتماد واسع النطاق من الليزر الألياف في مختلف مجالات التطبيق مثل الصناعة والعلوم والمعدات الطبية. يمكن تقسيم تطوير الليزر الألياف الصناعية إلى مرحلتين، والتي تتميز المزج بين السلطة ومحولات السطوع.
يحتوي جهاز الجمع بين الطاقة في المرحلة الأولى على حزم مضخة ثنائية ليزر متعددة ، مصممة لدمج ضوءها المتعدد بشكل فعال في ألياف النقل السلبية. يمكن أن يضمن استخدام عبوة ثنائية ثنائية أحادية الانبعاثات زائدة عن الحاجة موثوقية عالية لليزر. هناك نوعان من الألياف براغ صريف المرايا في تجويف البصرية لليزر، وتقع في قلب وضع واحد المركزية، وهو الألياف عالية النقاء مع الكسوة مخدر مع مختلف العناصر الأرضية النادرة.
يحول هذا التجويف البصري ضوء الصمام الثنائي منخفض الجودة إلى شعاع ليزر أحادي الوضع. واحدة من الألياف براغ صريف بمثابة عاكس الكلي، والآخر بمثابة عاكس جزئي أو الناتج الزوجة. لا يتم تعاطي أي عناصر أخرى في الكسوة متعددة الأحوال ، والتي تنبعث منها فقط ضوء مضخة الصمام الثنائي. هيكل الحالة الصلبة للألياف الليزر يجعلها محصنة ضد العوامل البيئية مثل الغبار والرطوبة، واضطرابات الهواء في الفضاء الحر.
تتجاوز الكفاءة الكهربائية لطريقة الضخ الكلية 50٪، وطاقة إخراج الوضع الواحد لوحدة واحدة حوالي 2kW-3kW. يمكن استخدام مخرج وحدة واحدة مباشرة أو مجتمعة لتوفير ناتج عالي السطوع يزيد عن 100 كيلووات ، مما يجعل ليزر الألياف هذا مناسبا للتطبيقات الصناعية المختلفة.
أسلوب العملية
يمكن تقسيم ليزر الألياف إلى موجة مستمرة (CW) ، موجة شبه مستمرة (QCW) ، نبض نانو ثانية ، نبض بيكوثانية فائق السرعة أو نبض femtosecond وغيرها من أوضاع الموجات الضوئية. يمكن لأشعة الليزر موجة مستمرة توفير انتاج مستقر داخل الطاقة القصوى الانتاج تصنيف، ويمكن تعديلها إلى 50 كيلوهرتز وفقا لقوة الانتاج، ولكن التشكيل لن تزيد من قوتها الذروة. تستخدم أشعة الليزر المستمرة في العديد من المجالات. أبرزها هي القطع واللحام المعدني. ويمكن أيضا أن تستخدم لbrazing، والطباعة ثلاثية الأبعاد، والكسوة والمعالجة الحرارية.
يمكن للنبض الطويل الناتج عن أشعة الليزر 10 QCW زيادة طاقة النبض وطاقة الإنتاج القصوى بمقدار 10 مرات ، ومدة النبض الطويلة هي 10؟s-100000؟s. على سبيل المثال، ليزر QCW بمتوسط قوة 300 واط لديه قوة قصوى تبلغ 3kW وطاقة نبضية تبلغ 30J. تستخدم أشعة الليزر QCW بشكل رئيسي لعمليات اللحام والحفر والقطع الخاصة، مثل قطع المعادن العاكسة للغاية أو غيرها من المواد. إن نطاق الطاقة القصوى لآلة طراز QCW القياسي هو 1kW-20kW ، وتكلفة التشغيل أقل بكثير من تقنيات الليزر التنافسية الأخرى التي يمكنها القيام بنفس الناتج.
يمكن أن يوفر ليزر الألياف Q-switched للنبض نانو ثانية متوسط طاقة إخراج يتراوح من 10 واط إلى 2kW. في نطاق 1ns-1000ns ، يمكن إصلاح مدة النبض أو قابل للتعديل (يمكن للمستخدمين اختيار ما قبل البرنامج). طاقة نبض الليزر النموذجية هي ضمن 10W-300W، وهو قريب من جودة شعاع وضع واحد المستخدمة في المعالجة الدقيقة، تصل إلى حوالي 1mJ. اعتمادا على النموذج، يمكن تعديل هذه الليزر من كيلوهيرتز إلى ميغاهيرتز. يستخدم ليزر النبض مع طاقة متوسطة أعلى للعلاج السطحي عالي السرعة ، ويمكن أن تصل طاقة النبض إلى 100mJ ، والتي يمكن أن تحقق مساحة معالجة أكبر.
وتكتسي أشعة الليزر فائقة السرعة من الألياف البيكوسيكونيد والفيمتوثانية فترات نبض تتراوح بين 200 قدم إلى عدة بيوكوثانية، بمتوسط قوة يتراوح بين 10 وات و200 واط، ويمكن استخدامها في تطبيقات المعالجة الدقيقة المختلفة، بما في ذلك المعادن وغير المعادن.
يمكن أن يكون جوهر الليزر النشط من ليزر الألياف مخدر مع ذرة واحدة أو أكثر نشطة لإنتاج إخراج قياسي في العديد من النطاقات الطيفية.
نطاق الطول الموجي
المنشطات واحد أو أكثر من الذرات النشطة في جوهر الليزر النشط من ليزر الألياف يمكن أن تنتج الإخراج القياسية في العديد من النطاقات الطيفية . على سبيل المثال، يمكن أن ينتج تعاطي المنشطات باستخدام ذرات اليتربيتيوم (Yb) ناتجا يتراوح بين 1030nm و 1080nm؛ المنشطات مع erbium (Er) الذرات يمكن أن تنتج أطوال موجية بين 1500nm و 1570nm; المنشطات مع ذرات الثوليوم (TM) يمكن أن تنتج 1900nm- 2050nm الخفيفة. مضاعفة أو ثلاثة أضعاف وتيرة هذه الخطوط الأساسية، وهو ليزر يمكن أن تنبعث منها الحزم الخضراء (515nm-550nm) والأشعة فوق البنفسجية (-355nm).
يتم توسيع نطاق يمكن الوصول إليها من التشريد رامان من erbium ytterbium موجة أساسية إلى 1.15µm-1.8µم. مضاعفة الطول الموجي تمكن ليزر الألياف للعمل في نطاق الضوء المرئي من 515nm-635nm. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن ليزر الحالة الصلبة الهجين ضخها ليزر الألياف موجة مستمرة مخدر مع الثوليوم أو إربيوم توفير إخراج الأشعة تحت الحمراء المتوسطة في حدود 1.9 ميكرومتر إلى> 5 ميكرومتر.
