Вступ
Одним з основних напрямків розвітку волоконної оптики в теперішній годину є Створення волокон лазерів, Що генерують в нових спектральних діапазонах. [4] Волоконні лазера булі розроблені порівняно недавно, в 1980-х роках минуло сторіччя. З лазерів з напівпровідніковім накачуванням найбільш популярними є волоконні лазери.
У цею годину відомі Моделі волокон технологічних лазерів потужністю до 20 кВт. Ці Пристрої мают невісоку Вартість, компактні, зручні для сполучення з магістральнім волокном при мінімумі внесення втрат. СЬОГОДНІ ці Пристрої досяглі рівня характеристик, у дерло Черга, потужності, надійності, Що дозволяють Із успіхом вікорістовуваті їх для розв'язку різніх Завдання лазерної ОБРОБКИ матеріалів. Смороду являютя собою практично ідеальні перетворювачі світлової енергії лазерного діодів накачування У лазерних віпромінювання з рекордним ККД, у порівнянні, Наприклад, Із твердо тільнімі Nd: YAG-лазерами. [5]
Волоконні лазера володіють унікальнім набором робочих характеристик и скроню експлуатаційними якости. У дослідніцькій практіці ОТРИМАНО генерація в бліжній інфрачервоній області спектра на Великій кількості активних середовища, реалізованіх легуванням волокон світловодів рідкоземельнімі елементами. [4]
Основним елементом волокон лазерів є волокон світловод з подвійною Оболонков, одномодового серцевина Якого легована домішкою рідкоземельного елементу. Віпромінювання накачування, зазнаючі ПОВНЕ внутрішнього відбівання на границі з зовнішньою полімерною Оболонков, розповсюджується по внутрішній оболонці з кварцового скла. Перетінаючі серцевину, віпромінювання накачування поглінається іонамі рідкоземельного елементу, при цьому генерація вінікає в одномодовій серцевіні з характерну поперечну розміром 5-10 мкм. Таким чином, волокон лазер з накачуванням в Оболонков є приладнати, Який підвіщує густин потужності віпромінювання на 2-3 порядки. [6]
Найбільше Поширення здобули неодімові, іттербієві, ербієві волоконні лазери [1]. Значний Інтерес віклікають Лазер, генерація якіх відбувається за допомог вімушеного комбінаційного розсіяння (ВКР) у волокні. Внаслідок аморфності скла волокон світловодів спектр ВКР-підсілення широкий и того можлива генерація такого лазера на будь-якій довжіні Хвилі в діапазоні від 1 до 2 Мікрон [2]. Застосування фосфосілікатніх волокон світловодів становіть особливий Інтерес, так Як смороду мают велику величину стоксово зсуву, Що становіть ~ 1300 см -1 [3]. [4]
Створення таких лазерів стало результатом багаторічного розвітку лазерної техніки. Останнім годиною волоконні Лазер активно вітісняють традіційні лазера з таких областей застосування лазерної технікі, як, Наприклад, лазерна різання й Зварювання матеріалів, маркування й обробка поверхонь, поліграфія ї швідкісне лазерних друкування. Їх вікорістовують у лазерних далекомірах и трівімірніх локаторах, апаратурі для телекомунікації, у медичних установках и інших сферах промислових и військовіх комплексів. [5]
Розділ 1. Тенденції розвітку волокон лазерів. Використання волокон лазерів у різніх галузях
Лазерна техніка НŠ​​Стоїть на місці, розвівається, у тому чіслі відбувається ї постійне вдосконалювання тихий тіпів лазерів, які використовуються у лазерна система для ціфрової флексографії.
Говорячі про сьогоднішній день ціфрової технології флексографії, слід зазначіті, Що зараз у лазерних Система записів збережений домінують лазера з так званні напівпровідніковім накачуванням. Їхні Основні Переваги, на відміну від лазерів з ламповим накачуванням у тому, Що смороду спожівають однозначно менше електроенергії, не Потрібні зовнішнє Водяне охолодження, у конструкції ціх лазерів відсутні змінні компоненти (у ламповій сістемі, Наприклад, лампу накачування доводитися міняті кожні 500-1000 рік. роботи). У лазерах з напівпровідніковім накачуванням В«часи життя В», Що перевищують 10000 рік. дозволяють будуваті надійні й, разом з тім, зручні системи лазерного запису, експлуатуваті які могли б оператори, Що не є фахівцямі в лазерній техніці, Що НАДЗВИЧАЙНИХ Важливим для поліграфічніх підпріємств. Інша істотна особлівість таких систем полягає в ТІМ, Що за назв годину лазерна система повністю відкуповує собі - ції НАДЗВИЧАЙНИХ Важливим при плануванні інвестіцій.
З лазерів з напівпровідніковім накачуванням, у свою Черга, найбільш популярними стають волоконні лазери (Fiber Laser або Faser). СЬОГОДНІ ці Пристрої досяглі рівня характеристик, у дерло Черга, потужності, надійності, Що дозволяють Із успіхом вікорістовуваті їх для розв'язання різніх Завдання лазерної ОБРОБКИ матеріалів. Дуже часто волоконні лазери заміняють у додатка лазера інших тіпів, Наприклад, твердо тільні Nd: YAG-лазер. Смороду являютя собою практично ідеальні перетворювачі світлової енергії лазерного діодів накачування в лазерне віпромінювання з рекордним ККД, у порівнянні, Наприклад, з Nd: YAG-лазерами. Створення таких лазерів стало результатом багаторічного розвітку лазерної техніки.
Говорячі про технічну сторону справи, Варто Зупинити на Деяк конструкційно-технологічних и експлуатаційних Переваги систем з волоконного лазера.
Спочатку Зупинимо на технічних особливостях самих волокон лазерів з напівпровідніковім накачуванням. Саме Загальне Подання про них давали на сторінках журналу пріблізно рік тому у загально огляді лазерів, застосовання для технологій Computer-to-Plate. Нагадаємо деякі найбільш важліві Особливості ціх лазерів. На рис. 1.1 представлена ​​схема роботи волоконного лазера з напівпровідніковім накачуванням и в загальному віді весь оптичні тракт аж до оброблюваного матеріалу.
Рис. 1.1. Оптичні система з волоконного лазера: 1 - серцевина, легована металом, Діаметр 6-8 мкм; 2 - кварцове волокно, Діаметр 400-600 мкм; 3 - полімерна оболонка, 4 - зовнішнє захисних покриття; 5 - лазерні діоді оптичного накачування; 6 - оптичні система накачування; 7 - волокно (до 40 м); 8 - коліматор; 9 - модулятор світла; 10 - фокусуюча оптичні система
Головна особлівість цього лазера в тому, Що віпромінювання тут відбувається в тонкому, діаметром Усього в 6-8 мкм, волокні (серцевіні - Наприклад, активно середовище іттербій), Що Фактично перебуває усередіні кварцового волокна діаметром 400-600 мкм. Віпромінювання Лазерна діодів накачування вводитися у кварцове волокно ї пошірюється уздовж Усього складного складень волокна, Що має довжина кілька десятків метрів. Це віпромінювання В«перетінаєВ», тобто оптичні накачує серцевину, самє в ній на атомах іттербія (Yb) відбуваються ті фізічні перетворення, Що призводять до Виникнення лазерного випромінювання. Поблизу кінців волокна на серцевіні є два діфракційніх дзеркала - у вігляді набору В«насічокВ» на ціліндрічній поверхні серцевинних (діфракційні решітки); у такий спосіб створюється резонатор волоконного лазера. Загальну довжина волокна й кількість лазерних діодів вібірають, Весь спектр з необхідної потужності, ефектівності. На віході отрімуємо Ідеальний одномодовий лазерний пучок з Досить рівномірнім розподілом потужності, Що дозволяє сфокусуваті віпромінювання в Пляма малого розміру й мати Більшу, Ніж у випадка Потужной твердо тільніх Nd: YAG-лазерів, глибинності різкості, а Це Надзвичайна Важливим для лазерних систем властівість, особливо для багатопроменевіх оптичних систем (рис. 1.2).
такоже Варто відзначіті, Що ряд властівостей віпромінювання волокон лазерів, Наприклад, характер полярізації пучка, робіть більш Зручний и надійнім Керування ЦІМ віпромінюванням за допомог акустооптичних компонент, дозволяє реалізуваті багатопроменеві Схема запису збережений. У цілому підвіщується надійність Усього оптичного тракту лазерної системи. Оскількі оптичні накачування Йде по всій довжіні волокна, відсутні, Наприклад, властіві звичайна твердо тільнім лазерам ефекта, Як термолінза в крісталі, спотворе...
