Dezvoltare hiperactivă industria modernă stimulează adesea apariția unor noi abordări tehnologice bazate pe dezvoltări științifice avansate care vizează extinderea gamei și cantității de produse. bun exemplu O astfel de simbioză a cerințelor de producție cu progresele științifice a devenit domeniul tehnologiei laser. O mulțime de avantaje cu un minim de dezavantaje au condus la introducerea pe scară largă a tehnologiei laser în domeniul marcarii pieselor, ansamblurilor și produselor de echipamente.
Industria de marcare cu laser are o gamă largă de echipamente laser (CATALOG) pe baza aplicatiei tipuri diferite emițători laser. Calitatea radiațiilor, o durată de viață semnificativă și stabilitatea fluxului luminos generat au condus la utilizarea pe scară largă a echipamentelor de marcare bazate pe lasere cu stare solidă. Codificatorul laser industrial în stare solidă este fabricat în diverși factori de formă și, în funcție de cerințele producției, poate fi fie compact pentru utilizare flexibilă într-un loc de producție, fie staționar cu echipament adițional pentru marcarea loturilor de serie.
Laserele cu fibră, care sunt utilizate în mod activ în multe sisteme de marcare cu laser, aparțin grupului de lasere cu stare solidă, funcționează cu o lungime de undă de 1,064 μm și fac posibilă obținerea unei puteri ridicate a fasciculului la ieșire. Un laser cu fibră optică generează energie datorită pompării cu diode a mediului activ, care este fibra optică încorporată.
Un circuit tipic al unui astfel de dispozitiv este format din trei componente principale:
- Modul de pompare. Ca sursă de pompare pentru ghidurile de undă optice, se folosesc diode emițătoare de lumină în bandă largă sau diode laser cu radiație monomod, care asigură luminozitate ridicată și o durată lungă de viață;
- Mediu activ. Este alcătuit dintr-o fibră optică activă și un ghid de undă cu pompă. Se folosesc fibre optice dopate cu aditivi din elemente de pământuri rare sau bismut. Densitatea de dopaj este determinată de lungimea fibrei optice fabricate. Materialul principal din fibre este silice topită ultra-pură, care are pierderi optice minime. Limita superioară a puterii pompei unui astfel de cuarț dopat este de câțiva kilowați, care este determinată de puterea de radiație limită pe unitatea de suprafață la care materialul nu este distrus;
- Rezonator optic. Îndeplinește funcțiile unui sistem rezonant laser și este conceput pentru a crea un feedback optic pozitiv, datorită căruia amplificatorul laser se transformă într-un generator laser. Acesta concentrează lumina emisă de substanța activă într-un singur fascicul îngust. Rezonatorul determină spectrul, polarizarea și directivitatea radiației generate. Cel mai adesea, oglinzile Bragg, rezonatoarele inelare și rezonatoarele Fabry-Perot sunt utilizate în proiectarea rezonatorului.
Domenii de utilizare echipamente tehnologice pentru marcare, echipate cu lasere cu fibră optică, sunt destul de diverse: microprelucrări precise diverse materiale, desen grafic marcaj, micro-frezare, desen inscriptii pe tablouri de bord, structurare artistica a suprafetelor. Etichetarea și plăcuțele de identificare a codurilor de bare, prelucrarea materialelor din folie subțire - toate acestea sunt ușor de supus echipamentelor bazate pe lasere cu fibră optică.
Dispozitivele de marcare bazate pe emițători laser cu fibră concurează cu succes cu alte tipuri de marcare, atât tradiționale, cât și bazate pe alte tipuri de lasere. Sunt ieftine, compacte, ușor de operat, au viteză și eficiență ridicate.
Aceste lasere pot fi distinse în mod foarte condiționat într-un tip separat, deoarece folosesc aproximativ același mecanism de excitare a mediului activ (pompare) ca în laserele cu gaz sau cu stare solidă.
Diodele laser sunt, de asemenea, folosite ca pompare. Aceste surse au fost dezvoltate pentru sistemele de telecomunicații prin fibră unde sunt utilizate ca amplificatoare de semnal. Imaginați-vă că cristalul în care se generează radiația laser utilă este, parcă, întins pe câteva zeci de metri și este un miez de fibră cu un diametru de câțiva microni, care se află în interiorul unei fibre de cuarț. Radiația diodelor este direcționată în fibra de cuarț, iar miezul este pompat optic pe toată lungimea sa.
Utilizarea sticlei laser ca element activ în laserele cu stare solidă este cunoscută de mult timp. Spre deosebire de cristale, ochelarii laser au o structură internă dezordonată. Alături de componentele formatoare de sticlă SiO 2, B 2 O 3, P 2 O 5, BeF 2, acestea conțin Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, MgO, CaO, BaO, Al 2 O 3, Sb 2 O 3 . Ionii de neodim Nd 3+ servesc cel mai adesea ca impurități active; Se mai folosesc gadoliniu Gd 3+, erbiu Er 3+, holmiu Ho 3+, iterbiu Yb 3+. Concentrația ionilor de neodim Nd 3+ în ochelari ajunge la 6% (în masă).
O concentrație mare de particule active este obținută în ochelarii laser. Un alt avantaj al unor astfel de ochelari este posibilitatea de a fabrica elemente active de dimensiuni mari, practic orice formă și cu uniformitate optică foarte mare. Paharele sunt obținute în creuzete din platină sau ceramică. Dezavantajele utilizării ochelarilor ca materiale laser includ o bandă de generare relativ largă (310 nm) și o conductivitate termică scăzută, care împiedică îndepărtarea rapidă a căldurii în timpul pompării optice de mare putere.
Laserele cu fibră au o eficiență foarte mare (până la 80%) de a converti radiația diodei laser în radiații utile. Răcirea cu aer este suficientă pentru a asigura funcționarea acestora. Aceste surse laser sunt foarte promițătoare pentru sistemele de înregistrare a plăcilor digitale.
Pe fig. 3.22 prezintă o diagramă a funcționării unui laser cu fibră pompat cu semiconductor și, în vedere generalaîntreaga cale optică până la materialul prelucrat. Caracteristica principală a acestui laser este că radiația aici este produsă într-o fibră subțire, de doar 68 de microni în diametru, (miez; de exemplu, iterbiul poate fi un mediu activ), care este situată în interiorul unei fibre de cuarț cu un diametru de 400600. microni. Radiația diodelor laser cu pompă este introdusă într-o fibră de cuarț și se propagă de-a lungul întregii fibre compozite complexe, care are câteva zeci de metri lungime.
Figura 3.22 - Sistem optic cu laser cu fibră:
1 – miez dopat cu iterbiu, diametru 6–8 µm; 2 - fibra de cuart, diametru 400-600 microni; 3 – carcasă de polimer; 4 - strat de protecție extern; 5 – diode laser de pompare optică; 6 – sistem optic de pompare; 7 - fibră (până la 40 m); 8 - colimator; 9 - modulator de lumină; 10 - sistem optic de focalizare
Radiația pompează optic miezul și aici, pe atomii de iterbiu, au loc transformări fizice, ducând la apariția radiației laser. Aproape de capetele fibrei, două așa-numite oglinzi difractive sunt realizate pe miez sub forma unui set de crestături pe suprafața cilindrică a miezului (rețele de difracție) - așa este creat un rezonator laser cu fibră. Lungimea totală a fibrei și numărul de diode laser sunt selectate pe baza puterii și eficienței necesare. Ieșirea este un fascicul laser ideal cu un singur mod, cu o distribuție foarte uniformă a puterii, ceea ce face posibilă focalizarea radiației într-un punct mic și obținerea unei adâncimi de câmp mai mare decât în cazul Nd:YAG cu stare solidă de mare putere. lasere.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că o serie de astfel de proprietăți ale radiației laser cu fibră, cum ar fi natura polarizării fasciculului, fac să fie convenabilă și fiabilă controlul acestei radiații folosind dispozitive acusto-optice și fac posibilă implementarea schemelor de înregistrare a imaginilor cu mai multe fascicule.
Deoarece pomparea optică are loc pe toată lungimea fibrei, nu există efecte tipice laserelor convenționale cu stare solidă, cum ar fi o lentilă termică într-un cristal, distorsiunea frontului de undă din cauza defectelor cristalului în sine, instabilitatea fasciculului în timp etc. , care au împiedicat întotdeauna atingerea capacităților maxime ale sistemelor în stare solidă. Cu toate acestea, înseși principiile structurii și funcționării unui laser cu fibră garantează performanțe ridicate și fac din aceste dispozitive convertizoare perfecte a radiației luminoase în radiații laser.
„Miezul” laserului, gros de doar câțiva micrometri, este format din iterbiu și funcționează ca rezonator. Cea mai bună calitate poate fi obținută la o lungime de undă de radiație de 1110 nm, în timp ce lungimea cablului de fibră optică poate ajunge la 40 m. Sunt disponibile în comerț lasere cu o putere de la 1 la 100 W, cu o eficiență de aproximativ 50%. Laserele cu fibre de obicei nu necesită răcire specială. Dimensiunea minimă a spotului pentru laserele moderne cu fibră optică este de aproximativ 20 µm, iar atunci când se utilizează mecanisme de corecție, aceasta poate fi redusă la 5 µm. Adâncimea de focalizare este de 300 µm, ceea ce face posibilă lucrarea cu succes cu materiale plăci de diferite grosimi fără un mecanism de focalizare automată.
Module laser cu diodă Modulele laser cu diodă din seria DLM sunt produse cu o putere de ieșire de până la 100 W. Aceste lasere se disting prin designul lor compact, fiabilitate ridicată și economie. Acestea funcționează la o lungime de undă de aproximativ 970 nm, au o eficiență de conectare de 40-45%, sunt proiectate pentru răcirea conductivă sau cu aer forțat și nu necesită înlocuirea niciunui element pe toată durata de viață. Eliberarea radiațiilor este realizată de un flexibil fibra optica cu diametrul de 0,1 ... 0,3 mm, protejat de o carcasă metalică. Pentru ușurința în funcționare a modulelor, la radiația de lucru invizibilă poate fi adăugată radiația de putere redusă de la laserul pilot în benzile roșii sau verzi.
Circuitul de control al modulului laser oferă funcțiile de pornire / oprire a radiației de ieșire, controlul puterii de ieșire, monitorizarea parametrilor modulului și controlul laserului pilot. Frecvențele de modulare admise ale radiației de ieșire - până la 50 kHz. Modulele sunt alimentate de la surse de curent continuu de joasă tensiune.
Principalele avantaje
- Design compact
- Livrarea radiațiilor prin fibre
- Eficienta de pana la 45%
- Conductiv sau răcit cu aer
- Modulația radiației cu frecvențe de până la 50 kHz
- Fiabilitate ridicată și durată lungă de viață
- Fără întreținere
Domenii de utilizare
- lipire
- Sudarea materialelor plastice
- Tratament termic
- Curățarea suprafețelor
- Dispozitive medicale
- Pompare cu laser
- Cercetare științifică
Opțiuni
- Laser pilot verde/roșu
Specificație tipică
| Parametrii | DLM-5 | DLM-10 | DLM-15 | DLM-30 | DLM-50 | DLM-75 | DLM-100 |
| Mod de lucru | Continuă, modulând până la 50 kHz | ||||||
| Putere maximă de ieșire | 5 | 10 | 15 | 30 | 50 | 75 | 100 |
| Lungimea de undă a radiației | 970 | ||||||
| Caracteristicile fibrei | |||||||
| ieșire optică | Fibră bare-end / Capat protejat / Conector optic | Capăt protejat / Conector optic | |||||
| Lungimea fibrei, m | pana la 20 m | ||||||
| Moduri de operare | |||||||
| Condiții de temperatură, ° С | 0…+40 | ||||||
| Dimensiuni | |||||||
| Dimensiune, mm | 130 x 230 x 36,5 | 252 x 220 x 75 | |||||
| Greutate, kg | 3 | 3 | 3 | 5 | 5 | 7 | 8 |
Lasere cu iterbiu CW
Seria ILM de lasere cu iterbiu cw este proiectată pentru integrarea în echipamentele utilizatorului final pentru diverse aplicații și este proiectată pentru condiții de operare grele - la niveluri ridicate de vibrații și poluare, umiditate de până la 90% și o diferență mare de temperatură. Laserele cu fibră de iterbiu, compacte, fără întreținere, pompate cu diode, generează radiații în intervalul spectral 1030-1080 nm, care sunt livrate direct în zona afectată folosind o fibră monomod într-un manșon metalic de protecție. La capatul fibrei se poate instala o lentila de colimare sau un conector optic la cererea clientului.
Consumul redus de energie (eficiență „de la priză” mai mult de 25-30%), designul compact, lipsa elementelor reglabile, răcirea cu aer, fiabilitatea ridicată și durata de viață lungă în condiții de funcționare limită oferă avantaje fundamentale ale laserelor cu fibră de itterbiu în comparație cu alte tipuri de lasere pentru această regiune spectrală . Puterea radiației de ieșire poate fi modulată în amplitudine cu o frecvență de până la 5 kHz. Laserele din seria ILM sunt alimentate de la o rețea de 24 V DC.
Principalele avantaje
- Putere de iesire de pana la 120W
- Calitatea fasciculului M2
Opțiuni
- Polarizare liniară
- Lungimea fibrei de pana la 20 m
Domenii de utilizare
- lipire
- Microsudura
- Tratament termic
- Gravura
- Dispozitive medicale
- Instrumentatie stiintifica
Specificație tipică
| Parametrii | ILM-1 | ILM-5 | ILM-10 | ILM-20 | ILM-50 | ILM-100 |
| Mod de lucru | Continuă, modulând până la 5 kHz | |||||
| Puterea maximă de ieșire, W | 1 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100 |
| Lungimea de undă a radiației, nm | 1030 - 1080 (se specifica la comanda) | |||||
| Polarizare | Aleatoriu | |||||
| Calitatea fasciculului, M 2 | 1,05 | |||||
| Moduri de operare | ||||||
| Condiții de temperatură, ° С | 0…+40 | |||||
| Consumul de energie, W | 25 | 60 | 90 | 125 | 150 | 240 |
| Caracteristicile fibrei | ||||||
| ieșire optică | colimator | |||||
| Lungimea fibrei, m | 2 - 20 m | |||||
| Dimensiuni | ||||||
| Dimensiune, mm | 165 x 70 x 230 | 252 x 75 x 220 | ||||
| Greutate, kg | 3 | 3 | 5 | 7 | 8 | 8 |
Laser cu erbiu CW
Pentru gama spectrală de 1,5 µm NTO „IRE-Polus” oferă o gamă largă de echipamente pentru diverse domenii de aplicare a tehnologiei laser – de la telecomunicații la medicină. Amplificatoarele și laserele din această gamă spectrală folosesc fibre de cuarț dopate cu erbiu și diode laser cu pompă de mare durată.Laserele cu fibră de erbiu din seria ELM sunt instrumente unice care au toate avantajele laserelor cu fibră și funcționează în intervalul spectral sigur pentru ochi (1530-1620 nm). Aceste lasere, datorită gamei lor largi de putere de ieșire, eficienței ridicate, fiabilității ridicate și gamei largi de opțiuni, sunt cea mai bună soluție pentru diverse sarcini în prelucrarea materialelor, în telecomunicații, medicină, instrumentare științifică. Dispozitivele sunt controlate printr-o interfață, care permite utilizarea ELM ca parte a unei instalații tehnologice, complexe medicale sau științifice.
Principalele avantaje
- Lungimea de undă a radiației de la 1530 la 1620 nm
- Eficienta de la priza de peste 10%
- Calitate excelentă a fasciculului
- Răcire cu aer sau apă
Opțiuni
- Modularea puterii
- Polarizare liniară
- Lungimea fibrei de iesire pana la 20 m
Domenii de utilizare
- Manipularea materialului
- Telecomunicatii
- Dispozitive medicale
- Monitorizarea mediului
- Instrumentatie stiintifica
Specificație tipică
| Parametrii | ELM-5 | ELM-10 | ELM-20 | ELM-30 | ELM-50 |
| Mod de lucru | Continuu | ||||
| Putere, W | 5 | 10 | 20 | 30 | 50 |
| Lungimea de undă a radiației, nm | 1550 – 1570 | ||||
| Polarizare | Aleatoriu | ||||
| Calitatea fasciculului, M 2 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,05 |
| Moduri de operare | |||||
| Condiții de temperatură, ° С | 0…+40 | ||||
| Consumul de energie, W | 50 | 90 | 160 | 240 | 330 |
| Caracteristicile fibrei | |||||
| ieșire optică | colimator | ||||
| Lungimea fibrei, m | 2 | ||||
| Dimensiuni | |||||
| Dimensiune, mm | 130 x 230 x 70 | 252 x 220 x 75 | |||
| Greutate, kg | 5 | 5 | 8 | 8 | 10 |
Lasere cu tuliu CW
Sistemele laser cu fibră activată cu tuliu au fost dezvoltate de NTO IRE-Polus special pentru a răspunde cererii tot mai mari de surse de radiație compacte, de mare putere, monomod, în intervalul spectral 1800-2100 nm, în aplicații precum procesarea materialelor și medicina. Aceste sisteme au avantaje cardinale în comparație cu laserele tradiționale cu stare solidă, deoarece oferă putere și calitate ridicată a radiației de ieșire, au eficiență ridicată (mai mult de 5% din „priză”), sunt compacte, nu necesită ajustări și întreținere. Livrarea radiațiilor se realizează folosind o fibră monomodală, protejată de o carcasă metalică. Laserele din seria TLM sunt ușor de integrat în diverse complexe și sisteme ale clientului.Laserele cu fibră de tuliu din seria TLM funcționează în mod continuu în modul transversal cel mai jos (M2
Principalele avantaje
- Funcționare cu un singur mod (M2
Opțiuni
- Polarizare liniară
- Lungimea fibrei de iesire pana la 20 m
Domenii de utilizare
- Manipularea materialului
- Dispozitive medicale
- Pompare lasere mid-IR cu stare solidă și generatoare optice parametrice
- Monitorizarea mediului
- Instrumentatie stiintifica
Specificație tipică
| Parametrii | TLM-5 | TLM-10 | TLM-30 |
| Mod de lucru | Continuu | ||
| Putere, W | 5 | 10 | 30 |
| Lungimea de undă a radiației, nm | 1800-2100 | ||
| Polarizare | Aleatoriu | ||
| Caracteristicile fibrei | |||
| ieșire optică | colimator | ||
| Lungimea fibrei, m | 2 — 20 | ||
| Moduri de operare | |||
| Condiții de temperatură, ° С | 0…+40 | ||
| Consumul de energie, W | 60 | 120 | 350 |
| Dimensiuni | |||
| Dimensiune, mm | 130 x 230 x 36,5 | 215 x 95 x 286 | |
| Greutate, kg | 5 | 8 | 10 |
Laser cu iterbiu pulsat
Laserele cu fibră pulsată din seria OR furnizează radiații pulsate cu o putere medie de până la 50 W și o durată a impulsului de la 80 la 120 ns. Frecvențele de modulare de operare sunt în intervalul de la 20 kHz la 100 kHz. Radiația este emisă printr-un cablu de fibră optică de până la 6 metri lungime. Colimatorul de ieșire este echipat cu un izolator optic care asigură protecție împotriva reflexiei din spate. Linia centrală de generare se află în intervalul 1060-1070 nm. Laserele din seria OR sunt echipate cu un laser pilot roșu de putere mică.Laserele cu impulsuri din seria OR se caracterizează printr-un consum redus de la o rețea de 24 V DC și sunt răcite cu aer cu ventilatoare încorporate.
Principalul domeniu de aplicare al laserelor din seria OR este marcarea și gravarea cu laser. De asemenea, sunt folosite pentru tăiere de precizie, microprelucrare, frezare cu laser.
Principalele avantaje:
- Putere de iesire de pana la 50W
- Calitatea fasciculului M2
Domenii de utilizare:
- Gravura
- Marcare
- Microprelucrare
- Tăiere de precizie
- Instrumentatie stiintifica
Specificație tipică
| Parametrii | SAU-0,5-10 | OR-1-20 | OR-1-50 |
| Mod de lucru | Puls | ||
| Energie pe impuls, mJ | 0,5 | 1 | 1 |
| Lungimea de undă a radiației, nm | 1062 | ||
| Polarizare | Aleatoriu | ||
| Puterea medie de ieșire, W | 10 | 20 | 50 |
| Durata pulsului, ns | 90 — 120 | ||
| Calitatea fasciculului, M 2 | 1,4 | 1,8 | 1,8 |
| Moduri de operare | |||
| Condiții de temperatură, ° С | 0…+40 | ||
| Consumul de energie, W | 120 | 150 | 240 |
| Caracteristicile fibrei | |||
| ieșire optică | Colimator cu izolator încorporat | ||
| Lungimea fibrei, m | 3 | ||
| Dimensiuni | |||
| Dimensiune, mm | 215 x 95 x 286 | ||
| Greutate, kg | 8 | 9 | 12 |
