Modo de operação do laser

Os lasers podem emitir um feixe contínuo de luz para produzir um fluxo constante de potência média - esse modo é chamado de onda contínua (CW) e é o modo mais comum de operação do laser. Os lasers também podem ser usados em um modo de operação pulsado. Os lasers pulsados são caracterizados por pulsos por segundo (taxa de repetição), a energia total do pulso do laser (energia do pulso), a maior potência atingida pelo pulso (potência de pico) e a duração de cada pulso (duração do pulso).

Assim como os lasers CW, a saída do laser pulsado ao longo do tempo é representada como potência média. Os lasers pulsados, mesmo quando sua potência média é igual à de um laser CW, afetam o material alvo de forma diferente. Os lasers pulsados são usados com frequência para processar peças, minimizando o impacto térmico no material ao redor ou quando é necessária uma potência de pico mais alta. Os lasers de onda quase contínua (QCW) de pulso longo utilizam pulsos medidos em milissegundos com altas potências de pico para emular o processamento a laser CW com menos entrada de calor e com um laser de menor potência. Os lasers de nanossegundos e ultrarrápidos (picossegundos/femtossegundos) aproveitam os pulsos extremamente curtos para aplicações de microprocessamento em que a entrada excessiva de calor não é aceitável ou quando são necessárias potências de pico extremamente altas.

De modo geral, os lasers CW oferecem as potências médias mais altas e, como resultado, as velocidades de processamento mais rápidas. Há muitas considerações a serem feitas ao se decidir entre um laser CW e um laser pulsado, mas equilibrar o rendimento com a qualidade da peça é geralmente o mais importante. Muitas aplicações, como o corte de chapas metálicas, se beneficiam dos lasers CW de alta potência para aumentar consideravelmente as velocidades de corte e não precisam de uma qualidade de borda impecável. No entanto, ao cortar pilhas de folhas ultrafinas, os lasers pulsados de nanossegundos e ultrarrápidos são normalmente usados para garantir uma excelente qualidade de borda e reduzir ou eliminar os efeitos negativos do calor.

Esquerda: um perfil de feixe multimodo com um tamanho de ponto maior. Direita: um perfil de feixe de modo único com um tamanho de ponto menor.

Tamanho do ponto de laser e qualidade do feixe

Quando um feixe de laser entra em contato com o material-alvo, ele forma uma área de luz laser chamada de ponto. O tamanho do ponto, normalmente medido em µm, é um fator crítico para determinar como o laser interage com o alvo. O tamanho do ponto pode ser controlado de várias maneiras, incluindo o uso de diferentes fibras de entrega e lentes de foco, a alteração da distância entre a entrega do feixe e o alvo e o uso de comprimentos de onda mais longos ou mais curtos.

A diminuição do tamanho do ponto faz uso mais eficiente da potência do laser, concentrando a energia do feixe em uma área menor. A maior densidade de energia é útil para aumentar as velocidades de processamento, diminuindo o tempo que o feixe de laser leva para perfurar o material. Os pontos de tamanho reduzido também são essenciais para uma variedade de aplicações de microprocessamento e para peças que exigem características finas. Para muitas aplicações, como a soldagem estrutural, no entanto, o aumento do tamanho do ponto é ideal para processar uma área mais ampla e reduzir o deslocamento necessário do feixe.

Beam quality, typically measured in M² for single-mode lasers (typical spot size: 20 to 50 µm) and Beam Parameter Product (BPP) for multi-mode lasers (typical spot size: 100+ µm), is an important and complex laser parameter that, in practice, represents how much a laser beam can be focused. Lower M² and BPP values correspond with higher beam qualities. A beam quality of M² = 1 means that the beam experiences no divergence and is considered perfect. Although this is not quite achievable with actual devices, industrial fiber lasers can reliably achieve beam qualities of M² =< 1.1. For applications that require strongly focused beams like cutting, drilling, and welding, higher beam qualities improve processing speeds and qualities. Some applications, like wide area laser heat treatment and cleaning, do not require particularly high beam qualities, instead benefitting from less focused laser energy.

Nossa plataforma de tecnologia exclusiva permite que os lasers IPG tenham potências de saída mais altas e qualidade de feixe superior a um custo mais baixo do que qualquer outra tecnologia de laser concorrente. Nossos projetos proprietários são baseados em técnicas inovadoras de bombeamento e componentes de alto desempenho aperfeiçoados pela IPG ao longo de décadas de intenso investimento e inovações. Os pilares da tecnologia de laser de fibra da IPG são nossa técnica de bombeamento lateral de revestimento e a arquitetura de bombeamento de diodo emissor único distribuído

Tecnologia de bombeamento por diodo

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Tecnologia de bombeamento lateral

Os lasers de fibra devem acoplar e coletar a luz dos diodos de laser para criar uma saída de laser colimada. A saída dos diodos IPG de emissor único é coletada em fibras com diâmetros de núcleo tão pequenos quanto 100 mícrons. Usando a técnica de bombeamento lateral desenvolvida pelo Dr. Valentin Gapontsev e pelo Dr. Igor Samartsev, a luz de muitos diodos de bomba é acoplada com eficiência ao revestimento de uma fibra de ganho ativo. A luz da bomba passa por várias reflexões dentro do revestimento e, ao mesmo tempo, cruza com frequência o núcleo de modo único, onde a luz é absorvida e reemitida por íons de terras raras. Esse mecanismo elegante converte a luz de diodo em luz de laser de fibra com eficiência excepcional.