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.
A qualidade do feixe, normalmente medida em M2 para lasers monomodo (tamanho típico do ponto: 20 a 50 µm) e Beam Parameter Product (BPP) para lasers multimodo (tamanho típico do ponto: 100+ µm), é um parâmetro de laser importante e complexo que, na prática, representa o quanto um feixe de laser pode ser focalizado. Menor M2 e os valores de BPP correspondem a qualidades de feixe mais altas. Uma qualidade de feixe de M2 = 1 significa que o feixe não apresenta divergência e é considerado perfeito. Embora isso não seja possível com os dispositivos atuais, os lasers de fibra industriais podem atingir de forma confiável qualidades de feixe de 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.
