¿Cuál es la diferencia entre los principios de funcionamiento de las máquinas láser YAG y de fibra?
Los láseres de fibra incorporan sustancias de bombeo en fibras ópticas y acoplan la luz láser de una longitud de onda específica emitida por el láser semiconductor. Haz que la fibra óptica genere luz láser. La ventaja del corte por láser de fibra es que tiene un buen patrón y es conveniente para cortar. La tasa de conversión fotoeléctrica es hasta el doble que la del dióxido de carbono. Y tiene ventajas a la hora de cortar chapa fina, porque la luz emitida por el láser de fibra tiene una longitud de onda de 1.070 nanómetros, por lo que la tasa de absorción es mayor. IPG Photonics produce una variedad de productos láser industriales que no solo son potentes sino que también cumplen con los estrictos requisitos de los equipos de telecomunicaciones en términos de rendimiento y confiabilidad. Su serie de láseres de fibra bombeados por semiconductores y láseres de tubo semiconductor directo guiados por fibra incluyen láseres monomodo de más de 1 kW, láseres multimodo de hasta 50 kW, láseres de pulso conmutados Q de 25 kW y láseres semiconductores directos de hasta 10 kW. Todos los láseres de fibra IPG tienen las características de rendimiento confiable, estructura compacta, larga vida útil de la fuente de bomba semiconductora, sin mantenimiento, la más alta eficiencia de conversión electroóptica y el ángulo de divergencia del haz y la calidad del haz son completamente consistentes dentro de todo el rango de potencia. . Las máquinas láser de fibra se pueden utilizar en muchas industrias, como la microelectrónica, la impresión, los automóviles, los equipos médicos, la construcción naval y la aviación. Los materiales que pueden procesar van desde el micromecanizado de stents cardíacos y chips de memoria de computadoras hasta la soldadura de penetración profunda de paredes gruesas de tuberías. El funcionamiento flexible es una de las características más revolucionarias de los láseres de fibra, que se pueden integrar fácilmente en maquinaria de corte de 2 y varios ejes, robots y sistemas de galvanómetro.
Su estructura es compacta y su tamaño total es un orden de magnitud más pequeño que los sistemas láser tradicionales de CO2 o YAG, lo que lo hace muy flexible para moverse. Se estima que la vida útil de la fuente de la bomba semiconductora es de más de 100.000 horas y no es necesario reemplazar la fuente de luz semiconductora en absoluto.
Debido a que Nd:YAG es un sistema de cuatro niveles con alta eficiencia cuántica y gran área de emisión estimulada, su umbral es mucho más bajo que el del vidrio de rubí y neodimio. Y como el cristal Nd:YAG tiene excelentes propiedades térmicas, es muy adecuado para fabricar dispositivos de frecuencia continua y repetida. Actualmente es el único material de trabajo sólido que puede trabajar de forma continua a temperatura ambiente en dispositivos de impulsos de potencia pequeña y media, el volumen de aplicación actual de Nd:YAG supera con creces el de otros materiales de trabajo.
Al igual que otros láseres de estado sólido, los componentes básicos de los láseres YAG son el material de trabajo del láser, la fuente de bombeo y la cavidad resonante. Sin embargo, debido a los diferentes tipos de iones activados dopados en el cristal, diferentes fuentes de bombeo y métodos de bombeo, diferentes estructuras de la cavidad resonante utilizadas y otros diferentes dispositivos estructurales funcionales utilizados, los láseres YAG se pueden dividir, por ejemplo, en muchos tipos. según la forma de onda de salida, se puede dividir en láser YAG de onda continua, láser YAG de frecuencia repetida y láser de pulso, etc., según la longitud de onda de funcionamiento, se puede dividir en láser YAG de 1,06 μm, láser YAG de frecuencia duplicada y frecuencia Raman desplazada. Láser YAG (λ=1,54μm) y láser YAG sintonizable (como el láser central de color), etc. Según el diferente dopaje, se puede dividir en láser Nd: YAG, láser YAG dopado con Ho, Tm, Er, etc. Según la forma del cristal, se puede dividir en láser YAG en forma de varilla y en forma de losa; según la potencia de salida (energía) es diferente y se puede dividir en láseres YAG de alta potencia y de potencia pequeña y media. Varios láseres YAG se han convertido en la rama más importante de los láseres de estado sólido.
La estructura de los láseres de fibra es la misma que la de los láseres tradicionales de estado sólido y de gas. Los láseres de fibra se componen básicamente de tres elementos básicos: fuente de bombeo, medio de ganancia y cavidad resonante. La fuente de bombeo generalmente utiliza un láser semiconductor (LD) de alta potencia y el medio de ganancia es una fibra óptica dopada con tierras raras o una fibra óptica no lineal ordinaria. La cavidad resonante puede estar compuesta por componentes de retroalimentación óptica, como rejillas de fibra, para formar varios. cavidades resonantes lineales, o también puede estar compuesto por un acoplador. La luz de la bomba de varios resonadores de anillo se acopla a la fibra de ganancia a través de sistemas ópticos apropiados. Después de absorber la luz de la bomba, la fibra de ganancia forma una inversión del número de partículas o una ganancia no lineal y genera una ganancia espontánea. Emisión. La luz de emisión espontánea generada sufre amplificación de estimulación y resonancia después de la función de selección del molde de cavidad. Finalmente, se forma una salida láser estable.
Los láseres de fibra tienen dos estados de emisión, uno es de tres niveles y el otro es de cuatro niveles.
La diferencia entre los dos es que el nivel de energía inferior se encuentra en un sistema de tres niveles. El nivel de energía debajo del láser es el estado fundamental, o un nivel de energía muy cercano al estado fundamental. En un sistema de cuatro niveles, todavía hay una transición entre el nivel de energía inferior del láser y el nivel de energía del estado fundamental, que suele ser una transición no radiativa. Los electrones son promovidos desde el estado fundamental a una o más bandas de bombeo superiores al nivel de energía superior del láser. Los electrones generalmente alcanzan el nivel de energía superior del láser a través de una transición no radiativa. Los electrones en la banda de bombeo se relajan rápidamente. un estado metaestable de larga duración. La acumulación de electrones en el estado metaestable hace que el número de electrones sea mayor que el nivel de energía más bajo del láser, lo que resulta en una inversión del número de partículas. Los electrones liberan energía en forma de fotones de radiación y regresan al estado fundamental. Este fotón emitido espontáneamente es devuelto al medio de ganancia por la cavidad resonante óptica para inducir la emisión estimulada. completo.