ТЕХНОЛОГИИ
И ОБОРУДОВАНИЕ
активны е
волокна
для
лазеров
и
технику
накачки,
которая
позволяет
использовать
ш ирокий спектр многомодовых диодов вме-
сто
обычных,
что
приводит
к
увеличению
срока службы диодов.
Такие устройства могут быть изготовле-
ны из катушки с обмоткой из нескольких на-
плавленных
волокон,
легированных
иттер-
бием, с длиной волны
излучения от
1,07 до
1,08 мкм.
В
качестве
альтернативы
можно
использовать устройства с волокнами, леги-
рованными тулием с длиной
волны
излуче-
ния
от
1,8 до 2,0 мкм
или эрбием
с длиной
волны от
1,54 до
1,56 мкм. Энергия накачки
диода доставляется в зону активной среды с
помощью
многомодовых
волокон,
которые
соединены
с
несколькими
наплавленными
на
катушку. Л азерны й
резонатор создается
непосредственно
в
активном
слое
волокон.
И злучение волоконного лазера выходит че-
рез пассивные одномодовые
волокна с диа-
метром
сердцевины около 6 мкм.
В резуль-
тате луч лазера
имеет малую
величину ди -
ф ракции
и,
если
лазер оснащен
интеграль-
ным коллиматором, создается строго парал-
лельный луч.
Н апример
100-ваттный
одно-
модовый волоконный лазер имеет половин-
ный
угол
расходимости
0,13 мрад
при
кол-
лимированном луче до 5 мм в диаметре.
В
настоящ ее
время
максимальная
мощ -
ность
промыш ленных
одномодовых
1Р в-
волоконных
лазеров
равна
200 Вт.
Б
о л ь
-
ш у ю
мощ ность
получают
с
помощью
ис-
пользования нескольких лазеров.
Л азерное
излучение.собирается
при
по-
мощи
собственного
собирателя
луча,
в
ре-
зультате
чего
получают
монохроматичес-
кий луч высокого качества. Н апример, блок
мощ ностью
1
кВт будет
состоять
из
10
от-
дельных
волоконных лазеров в общем
кор-
пусе. Хотя
при этом луч становится уже не
одномодовым, это объединение 7 -1 0
воло-
конных лазеров лучш е,
чем
использование
мощ ных твердотельных лазеров. Луч от во-
локонного лазера
мощ ностью
7 кВт
может
быть
доставлен
через
волокно
диаметром
300 мкм.
М огут
быть
созданы
различные
проф или
выходного луча, в том
числе при-
близительно прямоугольной
формы. Л азер
на волокнах
иттербия
имеет
КПД от
16 до
20%. Л азеры на волокнах эрбия и тулия по-
казываю т меньш ую эффективность,
но тем
не
менее
более
эф ф ективны ,
чем
обычные
твердотельные
V"АС-лазеры.
Есть
опреде-
ленны е сферы
их
применения, где эти дли -
ны волн являю тся наилучш им выбором. Т а-
кие
устройства
разрабатываю тся,
посколь-
ку в промыш ленности есть спрос на лазеры
с
производительностью ,
как
у
Ыс1:УАС-ла-
зеров.
О ни
более
безопасны
для
глаз,
чем
С 0 2-лазеры.
В
одномодовых
волоконных
лазерах
непрерывного действия
можно мо-
дулировать
частоту до 50 Гц с длительнос-
тью импульсов менее 10 мс.
В настоящ ее время доступны три супер-
импульсные
версии
с
максимально
корот-
кой длительностью импульса —
1
нс и энер-
гией
импульса
до
1
мДж.
При
импульсе
10 нс
многомодовых
видов
С \¥-лазеров
их
мощ ность составляет от 300 Вт до 10 кВт.
П рименение
волоконного
лазера
имеет
ряд
преимущ еств
для
промыш ленного
ис-
пользования. Пятно от блока волоконного ла-
зера мощностью 4 кВт составляет 0,5 мм2 по
сравнению с 11 м2 пятна обычного М :У А С -
лазера
с
ламповой
накачкой,
для
него
не
сущ ествует никаких требований к охлаж де-
нию. Волоконные лазеры имеют преимущ е-
ства
в обслуж ивании
на
протяж ении
всего
срока службы, так как нет необходимости
в
замене лампы вспыш ки или диодов.
Высокий
электрический
КПД
значи-
тельно
сниж ает
эксплуатационны е
расхо-
ды. Л учш ее качество лазерного луча позво-
ляет пользователю создавать пятно диам ет-
ром,
сущ ественно
меньш им,
чем
при
ис-
пользовании
обычных
лазеров,
что
приво-
дит к увеличению скорости лазерной обра-
ботки
и
больш им
рабочим
расстояниям
(1
кВт
может
быть
сфокусирован
в
пятне
5 мкм с помощью четырехдю ймовых линз).
Стоимость волоконных лазеров с выход-
ной мощностью до 1 кВт ниже или сопостави-
ма со стоимостью У А С -лазеров с ламповой
накачкой.
В то же время стоимость приобре-
тения волоконного лазера с мощностью более
1 кВт выше. Однако, если принимать во вни-
мание все факторы: площадь пятна фокусиро-
вания,
охлаждаемость,
техническое
обслу-
ж ивание и т.д., то волоконные лазеры долж -
ны быть экономически более эф ф ективны -
ми, чем стержневые твердотельные Ыс1:УАС-
лазеры с эквивалентной мощностью.
В последнее время на европейских заво-
дах
были
созданы
несколько
волоконных
лазеров
в
бета-версии
мощностью
выше
1
кВт.
Эти
лазеры
безупречно
работали
на
протяжении
нескольких
смен,
демонстри-
руя
свою
надежность
и
такую
производи-
тельность, которая возможна только для го-
раздо
более
мощ ных
лазеров.
С
помощью
бета-устройства мощностью 2 кВт бы ла вы -
полнена
сварка
внахлест
автомобильной
оцинкованной
стали
толщ иной
1,2 мм
со
3 5
3(79)2011 СВАРЩИК
предыдущая страница 38 Сварщик 2011 03 читать онлайн следующая страница 40 Сварщик 2011 03 читать онлайн Домой Выключить/включить текст