Laseri sa ranim vlaknimabiliniska efikasnostisnaga i ograničena, sve dok se nije pojavila efikasnija metoda isporuke snopa pumpe na oblogu.
Ovo je metoda koja može prevladati ograničenja prethodnih metoda lansiranja - metoda bočne pumpe pomaže osloboditi pravi potencijal laserskih vlakana, otvara novu eru laserskih vlakana i pojačala velike snage i potpuno mijenja razvoj tehnologije vlakana . Daljnji razvoj promovirao je široko usvajanje laserskih vlakana u različitim oblastima primjene, poput industrije, nauke i medicinske opreme. Razvoj industrijskih laserskih vlakana možemo podijeliti u dvije faze, koje karakteriziraju kombinirači snage i pretvarači svjetline.
Kombinator snage u prvoj fazi sadrži više paketa laserskih diodnih pumpi, dizajniranih da efikasno kombinuju njihovu višemodnu svetlost u pasivna vlakna za prenos. Upotreba suvišnog ambalažnog diodnog emitora može osigurati visoku pouzdanost lasera. U optičkoj šupljini lasera nalaze se dva Bragg-ova mrežasta ogledala, koja se nalaze u središnjoj jednodimenzionalnoj jezgri, koja je vlakno visoke čistoće s oblogom dopiranom raznim rijetkim zemljanim elementima.
Ova optička šupljina pretvara diodno svjetlo niske kvalitete u jednosmjerni laserski zrak. 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 faktore okoline kao što su prašina, vlaga i smetnje u slobodnom prostoru.
Električna efikasnost ukupne metode pumpanja prelazi 50%, a jednodimenzionalna izlazna snaga pojedinog modula je oko 2kW-3kW. Izlaz jednog modula može se koristiti izravno ili u kombinaciji da bi se osigurala snaga visokog 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 modove svjetlosnih valova. Laseri s kontinuiranim valovima mogu pružiti 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 sa kontinuiranim talasima koriste se u mnogim poljima. Najistaknutiji su rezanje i zavarivanje metala. Takođe se mogu koristiti za lemljenje, 3D štampu, oblaganje i toplotnu obradu.
Dugi puls 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. Na primjer, QCW laser prosječne snage 300 W ima maksimalnu snagu 3kW i impulsnu energiju 30J. QCW laseri uglavnom se koriste za zavarivanje, bušenje i specijalne operacije rezanja, poput rezanja visokoodbojnih metala ili drugih materijala. Raspon maksimalne snage standardnog QCW modela mašine je 1kW-20kW, a operativni troškovi su mnogo niži od ostalih konkurentnih laserskih tehnologija koje mogu postići isti izlaz.
Nanosekundni impulsni Q-preklopni laser sa vlaknima može pružiti prosječni raspon izlazne snage od 10W do 2kW. U opsegu od 1ns do 1000ns, trajanje impulsa može biti fiksno ili podesivo (korisnici mogu odabrati da programiraju unaprijed). Tipična energija laserskog impulsa je unutar 10W-300W, što je približno kvaliteti jednosmjernog snopa koji 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 sa vlaknima imaju trajanje impulsa u rasponu od 200fs do nekoliko pikosekundi, prosječne snage 10W-200W, i mogu se koristiti u različitim aplikacijama mikroprocesiranja, uključujući metale i nemetale.
Aktivna laserska jezgra laserskog vlakna može biti dopirana jednim ili više aktivnih atoma da bi se dobio standardni izlaz u nekoliko spektralnih opsega.
Raspon valnih duljina
Dopingom jednog ili više aktivnih atoma u aktivnoj laserskoj jezgri vlaknastog lasera može se proizvesti standardni izlaz u nekoliko spektralnih opsega. Na primjer, doping atomima yterbijuma (Yb) može proizvesti izlaz između 1030nm i 1080nm; doping atomima erbija (Er) može proizvesti talasne dužine između 1500nm i 1570nm; doping atomima tulijuma (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. Dalje udvostručavanje talasne dužine omogućava optičkom laseru rad u opsegu vidljive svjetlosti od 515nm-635nm. Pored toga, hibridni čvrsti laser pumpan laserom sa neprekidnim talasnim vlaknima dopiranim tulijem ili erbijem može pružiti srednje infracrveni izlaz u rasponu od 1,9 µm do> 5 µm.
