Preaktivan razvoj moderna industrijačesto stimuliše pojavu novih tehnoloških pristupa zasnovanih na naprednim naučnim dostignućima u cilju proširenja asortimana i količine proizvedenih proizvoda. Dobar primjer Oblast laserske tehnologije postala je takva simbioza proizvodnih zahtjeva sa naučnim dostignućima. Puno prednosti s minimalnim nedostacima postale su razlog za široko uvođenje u područje označavanja dijelova, sklopova i proizvoda opreme zasnovane na laserskim tehnologijama.
Industrija laserskog označavanja koristi širok spektar laserska oprema (KATALOG) na osnovu aplikacije različite vrste laserski emiteri. Kvalitet zračenja, značajan radni vek i stabilnost generisanog svetlosnog toka odredili su najširu upotrebu opreme za obeležavanje na bazi poluprovodničkih lasera. Industrijska mašina za označavanje zasnovana na laseru u čvrstom stanju proizvodi se u različitim oblicima i, u zavisnosti od proizvodnih zahteva, može biti ili kompaktna za fleksibilnu upotrebu u proizvodnom području ili stacionarna sa dodatna oprema za obeležavanje serijskih serija.
Fiber laseri, koji se aktivno koriste u mnogim laserskim sistemima za označavanje, spadaju u grupu lasera u čvrstom stanju, rade na talasnoj dužini od 1,064 mikrona i omogućavaju postizanje velike snage snopa na izlazu. Laser sa optičkim vlaknima stvara energiju zbog diodnog pumpanja aktivnog medija, koji je ugrađeno optičko vlakno.
Tipični krug takvog uređaja sastoji se od tri glavne komponente:
- Pumpni modul. Širokopojasne LED diode ili laserske diode sa jednomodnim zračenjem koriste se kao izvor pumpe za optičke talasovode, obezbeđujući visoku osvetljenost i dug vek trajanja;
- Aktivno okruženje. Sastoji se od aktivnog optičkog vlakna i talasovoda pumpe. Koriste se svjetlovode od vlakana dopirane elementima rijetkih zemalja ili bizmutom. Gustoća dopinga određena je dužinom optičkog vlakna koje se proizvodi. Glavni materijal optičkog vlakna je ultra-čisti topljeni silicijum, koji ima minimalne optičke gubitke. Gornja granica snage pumpe takvog dopiranog kvarca je nekoliko kilovata, što je određeno maksimalnom snagom zračenja po jedinici površine na kojoj se materijal ne uništava;
- Optički rezonator. Obavlja funkcije laserskog rezonantnog sistema i dizajniran je za stvaranje pozitivne optičke povratne informacije, zbog čega se lasersko pojačalo pretvara u laserski generator. Fokusira svjetlost koju emituje aktivna supstanca u jedan uski snop. Rezonator određuje spektar, polarizaciju i smjer generiranog zračenja. Najčešće korišteni dizajni rezonatora su Braggova ogledala, prstenasti rezonatori i Fabry-Perot rezonatori.
Prijave tehnološke opreme za označavanje, opremljeni optičkim laserima, prilično su raznoliki: precizna mikro obrada razni materijali, grafičko označavanje, mikro glodanje, natpisi na instrument tabli, umjetničko strukturiranje površina. Označavanje pločica i natpisnih pločica, identifikacija bar kodova, obrada materijala od tanke folije - sve je to lako moguće uz opremu baziranu na optičkim laserima.
Uređaji za označavanje bazirani na fiber laserskim emiterima uspješno konkuriraju drugim vrstama obilježavanja, kako tradicionalnim tako i baziranim na drugim vrstama lasera. Oni su niske cijene, kompaktni, laki za rukovanje, imaju veliku radnu brzinu i efikasnost.
Ovi laseri se vrlo uslovno mogu izdvojiti kao zasebna vrsta, jer koriste približno isti mehanizam za pobuđivanje aktivnog medija (pumpanje) kao gasni ili solid-state laseri.
Laserske diode se također koriste kao pumpe. Ovi izvori su razvijeni za optičke telekomunikacione sisteme, gde se koriste kao pojačivači signala. Zamislite da je kristal u kojem se generiše korisno lasersko zračenje rastegnut na nekoliko desetina metara i predstavlja vlaknasto jezgro promjera nekoliko mikrona, koje se nalazi unutar kvarcnog vlakna. Diodno zračenje se usmjerava u kvarcno vlakno, a optičko pumpanje jezgre se događa cijelom njegovom dužinom.
Upotreba laserskog stakla kao aktivnog elementa u čvrstim laserima poznata je već dugo vremena. Za razliku od kristala, laserska stakla imaju neuređenu unutrašnju strukturu. Uz komponente koje stvaraju staklo SiO 2, B 2 O 3, P 2 O 5, BeF 2, sadrže Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, MgO, CaO, BaO, Al 2 O 3, Sb 2 O 3 . Aktivne nečistoće najčešće služe kao neodimijum ioni Nd 3+; Koriste se i gadolinijum Gd 3+, erbijum Er 3+, holmijum Ho 3+, iterbijum Yb 3+. Koncentracija neodimijum iona Nd 3+ u čašama dostiže 6% (težinski).
Laserske naočale postižu visoku koncentraciju aktivnih čestica. Još jedna prednost takvih naočala je mogućnost proizvodnje velikih aktivnih elemenata gotovo bilo kojeg oblika i vrlo visoke optičke homogenosti. Čaše se dobijaju u platinastim ili keramičkim loncima. Nedostaci upotrebe naočara kao laserskih materijala uključuju relativno širok opseg lasera (310 nm) i nisku toplotnu provodljivost, što onemogućava brzo odvođenje toplote pri optičkom pumpanju velike snage.
Fiber laseri imaju vrlo visoku (do 80%) efikasnost u pretvaranju zračenja laserske diode u korisno zračenje. Da bi se osigurao njihov rad, dovoljno je hlađenje zrakom. Ovi laserski izvori su veoma obećavajući za sisteme digitalne štampe.
Na sl. Slika 3.22 prikazuje dijagram rada vlaknastog lasera sa poluvodičkom pumpom i u opšti pogled cijeli optički put sve do materijala koji se obrađuje. Glavna karakteristika ovog lasera je da se zračenje ovdje generiše u tankom, prečnika od samo 68 mikrona, vlaknu (jezgro; na primjer aktivni medij može biti iterbijum), koje se nalazi unutar kvarcnog vlakna prečnika od 400-600 mikrona. Zračenje dioda laserske pumpe uvodi se u kvarcno vlakno i širi se duž cijelog složenog kompozitnog vlakna, dužine nekoliko desetina metara.
Slika 3.22 – Optički sistem sa fiber laserom:
1 – jezgro, dopirano iterbijem, prečnika 6-8 mikrona; 2 – kvarcno vlakno, prečnika 400-600 mikrona; 3 – polimerni omotač; 4 – vanjski zaštitni premaz; 5 – laserske diode za optičko pumpanje; 6 – optički pumpni sistem; 7 – vlakno (do 40 m); 8 – kolimator; 9 – modulator svetlosti; 10 – fokusirajući optički sistem
Zračenje optički pumpa jezgro i tu, na atomima iterbija, dolazi do fizičkih transformacija koje dovode do pojave laserskog zračenja. Blizu krajeva vlakna, na jezgri se izrađuju dva takozvana difrakciona zrcala u obliku skupa zareza na cilindričnoj površini jezgre (difrakcijske rešetke) - tako nastaje fiber laserski rezonator. Ukupna dužina vlakna i broj laserskih dioda se biraju na osnovu potrebne snage i efikasnosti. Izlaz je idealan monomodni laserski snop sa vrlo ujednačenom distribucijom snage, što omogućava fokusiranje zračenja na malu tačku i postizanje veće dubine polja nego u slučaju Nd:YAG čvrstog stanja velike snage. laseri.
Također je vrijedno napomenuti da brojna svojstva laserskog zračenja vlakana, kao što je priroda polarizacije snopa, čine pogodnim i pouzdanim upravljanje ovim zračenjem pomoću akusto-optičkih uređaja i omogućavaju implementaciju shema snimanja slike s više zraka.
Budući da se optičko pumpanje događa duž cijele dužine vlakna, ne postoje efekti tipični za konvencionalne lasere u čvrstom stanju, kao što je termalna leća u kristalu, izobličenje valnog fronta zbog defekata u samom kristalu, nestabilnost zraka tokom vremena, itd., koji su oduvek sprečavali postizanje maksimalnih mogućnosti čvrstog sistema. Međutim, sami principi strukture i rada fiber lasera garantuju visoke performanse i čine ove uređaje savršenim pretvaračima svetlosnog zračenja u lasersko zračenje.
Jezgro lasera, samo nekoliko mikrometara debljine, napravljeno je od iterbija i funkcioniše kao rezonator. Najbolji kvalitet može se postići sa talasnom dužinom zračenja od 1110 nm, dok dužina optičkog kabla može da dostigne 40 m. Komercijalno se proizvode laseri snage od 1 do 100 W, sa efikasnošću od oko 50%. Laseri sa optičkim vlaknima općenito ne zahtijevaju posebno hlađenje. Minimalna veličina mrlje modernih optičkih lasera je oko 20 mikrona, a pri korištenju mehanizama korekcije može se smanjiti na 5 mikrona. Fokusna dubina je 300 mikrona, što vam omogućava da uspešno radite sa pločastim materijalima različitih debljina bez mehanizma autofokusa.
Diodni laserski moduli Diodni laserski moduli serije DLM se proizvode sa izlaznom snagom do 100 W. Ovi laseri se razlikuju po svom kompaktnom dizajnu, visokoj pouzdanosti i ekonomičnosti. Rade na talasnoj dužini od oko 970 nm, imaju efikasnost priključka od 40-45%, dizajnirani su za provodljivo ili prisilno hlađenje vazduhom i ne zahtevaju zamenu nijednog elementa tokom celog radnog veka. Izlaz zračenja se vrši preko fleksibilnog optičko vlakno prečnika 0,1...0,3 mm, zaštićen metalnim kućištem. Radi lakšeg rada modula, nevidljivom radnom zračenju može se dodati zračenje male snage pilot lasera u crvenom ili zelenom opsegu.
Upravljački krug laserskog modula pruža funkcije za uključivanje/isključivanje izlaznog zračenja, kontrolu izlazne snage, praćenje parametara modula i kontrolu pilot lasera. Dozvoljene frekvencije modulacije izlaznog zračenja su do 50 kHz. Moduli se napajaju iz niskonaponskih DC izvora.
Ključne prednosti
- Kompaktan dizajn
- Dostava zračenja vlaknima
- Efikasnost do 45%
- Konduktivno ili vazdušno hlađenje
- Modulacija zračenja sa frekvencijama do 50 kHz
- Visoka pouzdanost i dug radni vijek
- Nije potrebno održavanje
Prijave
- Lemljenje
- Zavarivanje plastike
- Termička obrada
- Površinsko čišćenje
- Medicinska sredstva
- Lasersko pumpanje
- Naučno istraživanje
Opcije
- Zeleno/crveni pilot laser
Tipična specifikacija
| Opcije | DLM-5 | DLM-10 | DLM-15 | DLM-30 | DLM-50 | DLM-75 | DLM-100 |
| Način rada | Kontinuirano, modulirajuće do 50 kHz | ||||||
| Maksimalna izlazna snaga | 5 | 10 | 15 | 30 | 50 | 75 | 100 |
| Talasna dužina zračenja | 970 | ||||||
| Karakteristike vlakana | |||||||
| Optički izlaz | Goli kraj vlakna/zaštićeni krajnji/optički konektor | Zaštićena ivica/optički konektor | |||||
| Dužina vlakna, m | do 20 m | ||||||
| Načini rada | |||||||
| Temperaturni uslovi, °C | 0…+40 | ||||||
| Dimenzije | |||||||
| Veličina, mm | 130 x 230 x 36,5 | 252 x 220 x 75 | |||||
| Težina, kg | 3 | 3 | 3 | 5 | 5 | 7 | 8 |
CW iterbijumski laseri
ILM serija iterbijumskih kontinuiranih talasnih lasera dizajnirana je za integraciju u opremu krajnjeg korisnika za različite primene i dizajnirana je za teške uslove rada - sa visokim nivoom vibracija i kontaminacije, vlažnošću do 90% i velikim temperaturnim razlikama. Kompaktni laseri s iterbijumskim vlaknima koji ne zahtevaju održavanje i pumpaju diodom generišu zračenje u spektralnom opsegu od 1030-1080 nm, koje se isporučuje direktno na zahvaćeno područje pomoću jednomodnog vlakna u zaštitnoj metalnoj navlaci. Na zahtjev kupca, na kraju vlakna može se ugraditi kolimirajuća sočiva ili optički konektor.
Niska potrošnja energije (efikasnost „iz utičnice“ je više od 25-30%), kompaktan dizajn, nedostatak podesivih elemenata, vazdušno hlađenje, visoka pouzdanost i dug radni vek u ekstremnim uslovima rada daju fundamentalne prednosti lasera sa iterbijumskim vlaknima u odnosu na lasere drugih tipova za ovu oblast spektra. Izlazna snaga zračenja može se modulirati u amplitudi sa frekvencijom do 5 kHz. Laseri serije ILM se napajaju iz 24 V DC mreže.
Ključne prednosti
- Izlazna snaga do 120 W
- Kvalitet zraka M2
Opcije
- Linearna polarizacija
- Dužina vlakana do 20 m
Prijave
- Lemljenje
- Mikrozavarivanje
- Termička obrada
- Graviranje
- Medicinska sredstva
- Naučna instrumentacija
Tipična specifikacija
| Opcije | ILM-1 | ILM-5 | ILM-10 | ILM-20 | ILM-50 | ILM-100 |
| Način rada | Kontinuirano, modulirajuće do 5 kHz | |||||
| Maksimalna izlazna snaga, W | 1 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100 |
| Talasna dužina zračenja, nm | 1030 – 1080 (navesti prilikom naručivanja) | |||||
| Polarizacija | Slučajno | |||||
| Kvalitet zraka, M 2 | 1,05 | |||||
| Načini rada | ||||||
| Temperaturni uslovi, °C | 0…+40 | |||||
| Potrošnja energije, W | 25 | 60 | 90 | 125 | 150 | 240 |
| Karakteristike vlakana | ||||||
| Optički izlaz | Kolimator | |||||
| Dužina vlakna, m | 2 – 20 m | |||||
| Dimenzije | ||||||
| Veličina, mm | 165 x 70 x 230 | 252 x 75 x 220 | ||||
| Težina, kg | 3 | 3 | 5 | 7 | 8 | 8 |
CW erbijum laseri
Za spektralni opseg od 1,5 mikrona, NTO IRE-Polyus nudi širok spektar opreme za različite oblasti primene laserske tehnologije - od telekomunikacija do medicine. Pojačala i laseri u ovom spektralnom opsegu koriste kvarcna vlakna dopirana erbijem i dugotrajne laserske pumpne diode.Laseri sa erbijumskim vlaknima serije ELM su jedinstveni instrumenti koji imaju sve prednosti fiber lasera i rade u spektralnom opsegu bezbednom za oči (1530-1620 nm). Ovi laseri, sa svojim širokim rasponom izlazne snage, visokom efikasnošću, visokom pouzdanošću i širokim spektrom opcija, jesu najbolje rješenje za razne zadatke u obradi materijala, telekomunikacijama, medicini i naučnoj instrumentaciji. Uređaji se kontrolišu preko interfejsa, koji vam omogućava da koristite ELM kao deo tehnološke instalacije, medicinski ili naučni kompleksi.
Ključne prednosti
- Talasna dužina emisije od 1530 do 1620 nm
- Iskoristivost iz utičnice je više od 10%
- Odličan kvalitet zraka
- Vazdušno ili vodeno hlađenje
Opcije
- Modulacija snage
- Linearna polarizacija
- Dužina izlaznog vlakna do 20 m
Prijave
- Obrada materijala
- Telekomunikacije
- Medicinska sredstva
- Monitoring životne sredine
- Naučna instrumentacija
Tipična specifikacija
| Opcije | ELM-5 | ELM-10 | ELM-20 | ELM-30 | ELM-50 |
| Način rada | Kontinuirano | ||||
| Snaga, W | 5 | 10 | 20 | 30 | 50 |
| Talasna dužina zračenja, nm | 1550 – 1570 | ||||
| Polarizacija | Slučajno | ||||
| Kvalitet zraka, M 2 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,05 |
| Načini rada | |||||
| Temperaturni uslovi, °C | 0…+40 | ||||
| Potrošnja energije, W | 50 | 90 | 160 | 240 | 330 |
| Karakteristike vlakana | |||||
| Optički izlaz | Kolimator | ||||
| Dužina vlakna, m | 2 | ||||
| Dimenzije | |||||
| Veličina, mm | 130 x 230 x 70 | 252 x 220 x 75 | |||
| Težina, kg | 5 | 5 | 8 | 8 | 10 |
CW thulijum laseri
Laserske sisteme bazirane na vlaknima aktiviranim tulijem kreirao je NTO IRE-Polyus posebno kako bi zadovoljio povećanu potrebu za snažnim, kompaktnim, jednomodnim izvorima zračenja u spektralnom opsegu od 1800-2100 nm u aplikacijama kao što su obrada materijala i medicina . Ovi sistemi imaju fundamentalne prednosti u odnosu na tradicionalne solid-state lasere, jer daju veliku snagu i kvalitet izlaznog zračenja, imaju visoku efikasnost (više od 5% „iz utičnice“), kompaktni su i ne zahtevaju podešavanja i održavanje. Zračenje se isporučuje pomoću jednomodnog vlakna zaštićenog metalnim kućištem. Laseri serije TLM se lako integrišu u različite komplekse i sisteme kupaca.Laseri sa tulijskim vlaknima serije TLM rade u kontinuiranom režimu na najnižem poprečnom modu (M2
Ključne prednosti
- Jednostruki režim rada (M2
Opcije
- Linearna polarizacija
- Dužina izlaznog vlakna do 20 m
Prijave
- Obrada materijala
- Medicinska sredstva
- Pumpanje srednje IR lasera u čvrstom stanju i optičkih parametarskih oscilatora
- Monitoring životne sredine
- Naučna instrumentacija
Tipična specifikacija
| Opcije | TLM-5 | TLM-10 | TLM-30 |
| Način rada | Kontinuirano | ||
| Snaga, W | 5 | 10 | 30 |
| Talasna dužina zračenja, nm | 1800-2100 | ||
| Polarizacija | Slučajno | ||
| Karakteristike vlakana | |||
| Optički izlaz | Kolimator | ||
| Dužina vlakna, m | 2 — 20 | ||
| Načini rada | |||
| Temperaturni uslovi, °C | 0…+40 | ||
| Potrošnja energije, W | 60 | 120 | 350 |
| Dimenzije | |||
| Veličina, mm | 130 x 230 x 36,5 | 215 x 95 x 286 | |
| Težina, kg | 5 | 8 | 10 |
Impulsni iterbijum laseri
Pulsni vlaknasti laseri serije ILI daju impulsno zračenje prosječne snage do 50 W i trajanja impulsa od 80 do 120 ns. Radne frekvencije modulacije kreću se od 20 kHz do 100 kHz. Zračenje se prenosi preko optičkog kabla dužine do 6 metara. Izlazni kolimator je opremljen optičkim izolatorom koji pruža zaštitu od povratne refleksije. Centralna generacijska linija se nalazi u rasponu od 1060-1070 nm. Laseri serije ILI opremljeni su crvenim pilot laserom male snage.Impulsne lasere serije ILI odlikuje niska potrošnja iz mreže od 24 V DC i hlađeni su zrakom pomoću ugrađenih ventilatora.
Glavno područje primjene lasera serije ILI je lasersko označavanje i graviranje. Koriste se i za precizno rezanje, mikromašinsku obradu i lasersko glodanje.
Glavne prednosti:
- Izlazna snaga do 50 W
- Kvalitet zraka M2
Prijave:
- Graviranje
- Obeležavanje
- Mikroprocesiranje
- Precizno sečenje
- Naučna instrumentacija
Tipična specifikacija
| Opcije | ILI-0,5-10 | OR-1-20 | OR-1-50 |
| Način rada | Puls | ||
| Energija pulsa, mJ | 0,5 | 1 | 1 |
| Talasna dužina zračenja, nm | 1062 | ||
| Polarizacija | Slučajno | ||
| Prosječna izlazna snaga, W | 10 | 20 | 50 |
| Trajanje pulsa, ns | 90 — 120 | ||
| Kvalitet zraka, M 2 | 1,4 | 1,8 | 1,8 |
| Načini rada | |||
| Temperaturni uslovi, °C | 0…+40 | ||
| Potrošnja energije, W | 120 | 150 | 240 |
| Karakteristike vlakana | |||
| Optički izlaz | Kolimator sa ugrađenim izolatorom | ||
| Dužina vlakna, m | 3 | ||
| Dimenzije | |||
| Veličina, mm | 215 x 95 x 286 | ||
| Težina, kg | 8 | 9 | 12 |
