Рассмотрим компоненты волоконного лазерного станка и разберем, за что каждый из них отвечает.
Логически в конструкции лазера выделяют 3 основных блока: модуль накачки, генерирующий лазерную энергию; световод, передающий эту энергию к рабочей области и резонатор, который оставляет лазерное излучение определенной длины волны и формирует стоячую волну. Разберем подробнее.
Какие бывают модули накачки?
В качестве модуля накачки выступают диоды. Это могут быть полупроводниковые диоды, лазерные диоды либо широкополосные светодиоды. Выбор диода осуществляется в зависимости от необходимой выходной мощности лазера. Самые мощные лазеры выполняются на полупроводниковых диодах, к тому же они просты в обслуживании и не требуют расходных материалов.
Теоретически, для увеличения мощности может использоваться несколько диодов. Для введения энергии от отдельных диодов в общий волоконный тракт используются объединители накачки. Эти компоненты также чрезвычайны, поскольку через них протекает высокая мощность и малейшая неисправность зачастую приводит к возгоранию.
Варианты световодов волоконного лазера
В качестве световода используется оптический кабель. Длина кабеля составляет до несколько десятков метров, поэтому для экономии места его сворачивают кольцами и укладывают на оборудовании. В настоящее время применяется 2 типа активного волокна: GTWave и DoubleClad. Волокно GTWave имеет внутри световод с активной сердцевиной, для распространения полезного излучения, а также световоды для распространения излучения накачки. В DoubleClad 2 оболочки. Первая тоже имеет сердцевину, легированную ионами редкоземельных элементов, в основном иттербия, для распространения полезного излучения. Энергия накачки в таких волноводах распространяется во второй оболочке. Наиболее используемое - волокно DoubleClad, поскольку в волокно GTWave сложно вводить излучение накачки.
Резонаторы
Отличительная особенность волоконного лазера - то, что резонатор реализован на самом оптическом волокне. В этой роли выступают следующие элементы:
- Диэлектрические зеркала, располагающиеся на торцах волокна световода;
- Волоконные брегговские решетки, представляющие из себя насечку на концах световода, нанесенную для согласования с волноводом.
Широкое применение получило использование решеток. Участки с насечками имеют отражательную способность, которая выбрана так, что через нее проходят волны определенной длины. Это позволяет обеспечить монохромность.
Общее описание работы волоконного лазера
При запуске станка включаются диоды, которые начинают подпитывать световодной энергией. Они накачивают оптоволокно по всей длине, тем самым приводя сердцевину в рабочее состояние. Иттербий начинает отдавать ионы, генерируя тем самым энергию. Благодаря резонатору часть этой энергии находится внутри волокна, а вторая выходит наружу в виде монохромного лазерного излучения. Часть волокна, из которой выходит излучение, соединяется с режущей головкой. Внутри нее расположена фокусирующая линза, формирующая световой луч нужного диаметра и направляющая его на обрабатываемый материал.
Обращаем Ваше внимание, что оптоволоконный лазер -это технически усовершенствованное оборудование и применяется только для обработки металлов: резки и сверхточной гравировки.