Новости

Новые лазеры на тонких дисках находят всё более широкое применение.

Дата публикации: 29/09/2009
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Технические приложения лазеров на тонких дисках в зависимости от длительности импульса от микро- до фемтосекунд рассматривают немецкие специалисты А.Гизен, Ш.Зоммер, Ф.Даузингер и М.Ларионов.

Самая большая ниша на рынке потребления мощных лазеров - это обработка материалов. Нагрев, плавление и испарение относятся к термической обработке.
При этом важную роль играют различные физические эффекты. Поглощение лазерного излучения зависит от длины волны излучателя и от характеристик поглощения данного материала. Процесс обработки определяется характерным временем и интенсивностью взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемым материалом.
Замечено, что точность обработки повышается при более коротком времени взаимодействия.
Но при уменьшении длительности импульса эффективность процесса обработки падает.
Это связано с тем фактом, что удельная энергия, используемая для испарения, выше, чем энергия, требуемая для плавления. А средняя мощность излучателей с короткими импульсами обычно ниже, чем у излучателей с более длительными импульсами.
Основной рынок мощных лазеров на тонких дисках приходится на обработку металлов в автомобильной промышленности. Там излучатели используются для сварки, а в последнее время и для резки металла.
Обычно применяются излучатели с выходной мощностью 1-8 кВт. Более высокие мощности требуются, как правило, только в особых случаях, как например сварка толстых листов в судостроении.
Качество луча примерно в 20 раз ниже дифракционного предела.
И это является следствием компромисса между стремлением к более высокому качеству луча, увеличением глубины фокуса и технической необходимостью перекрыть расстояние между свариваемыми деталями.
Параметр распространения излучения практически равен параметру распространения типичного углекислотного С02-лазера.
Но зато, благодаря тому, что они работают на длине волны около 1 мкм, появляется дополнительная возможность доставки излучения от излучателя по оптоволокну.
Тут проявляются большие преимущества данного типа лазеров для использования в металлообработке.
Это практически прямоугольное распределение плотности излучения в фокусе и "врожденная" нечувствительность излучателя на тонких дисках к отражению света обратно в излучатель. Именно эти факторы привели к успешному использованию излучателей на тонких дисках в автомобильной промышленности.
Высокое качество луча по сравнению с излучателями с активным элементом в форме стержня впервые дало возможность реализовать "удаленную сварку".
Излучатели с генерацией второй и третьей гармоник широко применяются в медицине.
Генерация гармоник может быть осуществлена с высокой эффективностью и надежностью, если в резонатор поместить нелинейный кристалл.
Еще одной областью применения излучателей на тонких дисках является их использование в научных целях. Излучатели с узким спектром излучения, дифракционным качеством луча и с выходной мощностью в 10-100 Вт установлены во многих исследовательских институтах и аналитических центрах.
Благодаря своим преимуществам и двадцатилетним исследовательским разработкам лазеры на тонких дисках уже широко применяются в промышленности.
Во многих областях сильна конкуренция с другими типами лазеров, например с оптоволоконными.
Мы прогнозируем, что лазеры на тонких дисках будут играть заметную роль в областях, где требуется высокая выходная мощность и высокая импульсная энергия.
Основу конструкции импульсных излучателей составляет активный элемент в виде тонкого диска.
В зависимости от технических приложений длительность импульса может быть подобрана от микро- до фемтосекунд. На рынке будущего найдут спрос не отдельные узлы, такие как излучатель и оптика, а комплексные системы. Правильный выбор ключевых компонентов является залогом бесперебойного производства в течение многих лет и позволит поднять производительность до уровня окупаемости. Устройство излучателя обычно неинтересно тому, кто его применяет.
Многие параметры излучателя могут быть достигнуты разными путями.
В конечном счете, решение покупателя определяет надежность, удобство пользователя и предлагаемый сервис.

Источник: «ФОТОНИКА», 2009, №4, с.4-6, www.electronics.ru

Статьи по теме:

страницы: 1