Modo de funcionamiento del láser

Los láseres pueden emitir un haz de luz continuo con una potencia media constante. Este modo se denomina onda continua (OC) y es el más común. Los láseres también pueden funcionar en modo pulsado. Los láseres pulsados se caracterizan por los pulsos por segundo (frecuencia de repetición), la energía total del pulso láser (energía del pulso), la potencia máxima alcanzada por el pulso (potencia de pico) y la duración de cada pulso (duración del pulso).

Al igual que los láseres de onda continua, la potencia del láser pulsado a lo largo del tiempo se representa como potencia media. Los láseres pulsados, incluso cuando su potencia media coincide con la de un láser de CW, afectan al material objetivo de forma diferente. Los láseres pulsados se utilizan a menudo para procesar piezas minimizando el impacto térmico en el material circundante o cuando se necesita una potencia de pico más alta. Los láseres de onda cuasi continua (QCW) de pulso largo utilizan pulsos medidos en milisegundos con potencias pico elevadas para emular el procesamiento con láser de onda continua con menos aporte de calor y con un láser de menor potencia. Los láseres de nanosegundos y ultrarrápidos (picosegundos/femtosegundos) aprovechan pulsos extremadamente cortos para aplicaciones de microprocesado en las que no es aceptable un aporte excesivo de calor o cuando se requieren potencias de pico extremadamente altas.

En general, los láseres de onda continua ofrecen las potencias medias más elevadas y, en consecuencia, las velocidades de procesamiento más rápidas. Hay que tener en cuenta muchas cosas a la hora de decidir entre un láser de onda continua y un láser pulsado, pero el equilibrio entre el rendimiento y la calidad de la pieza suele ser lo más importante. Muchas aplicaciones, como el corte de chapa metálica, se benefician de un láser de onda continua de alta potencia para aumentar considerablemente la velocidad de corte y no necesitan una calidad de bordes impecable. Sin embargo, cuando se cortan pilas de láminas ultrafinas, se suelen utilizar láseres pulsados de nanosegundos y ultrarrápidos para garantizar una excelente calidad de los bordes y reducir o eliminar los efectos negativos del calor.

Izquierda: un perfil de haz multimodo con un tamaño de punto mayor. Derecha: perfil de haz monomodo con un tamaño de punto menor.

Tamaño del punto láser y calidad del haz

Cuando un rayo láser entra en contacto con el material objetivo, forma un área de luz láser denominada punto. El tamaño del punto, medido normalmente en µm, es un factor crítico para determinar cómo interactúa un láser con su objetivo. El tamaño del punto puede controlarse de varias formas: por ejemplo, utilizando diferentes fibras de emisión y lentes de enfoque, cambiando la distancia entre la emisión del haz y el objetivo, y utilizando longitudes de onda más largas o más cortas.

Al reducir el tamaño del punto, se aprovecha mejor la potencia del láser al concentrar la energía del haz en una zona más pequeña. Una mayor densidad de energía es útil para aumentar la velocidad de procesamiento al reducir el tiempo que tarda el rayo láser en atravesar el material. Los tamaños de punto pequeños también son esenciales para diversas aplicaciones de microprocesado y para piezas que requieren características finas. Sin embargo, para muchas aplicaciones como la soldadura estructural, aumentar el tamaño del punto es óptimo para procesar un área más amplia y reducir el recorrido necesario del haz.

Calidad del haz, medida normalmente en M² para láseres monomodo (tamaño típico del punto: 20 a 50 µm) y Beam Parameter Product (BPP) para láseres multimodo (tamaño típico del punto: 100+ µm), es un parámetro láser importante y complejo que, en la práctica, representa cuánto se puede enfocar un haz láser. M² y BPP corresponden a calidades de haz superiores. Una calidad del haz de M² = 1 significa que el haz no experimenta divergencia y se considera perfecto. Aunque esto no es del todo factible con los dispositivos reales, los láseres de fibra industriales pueden alcanzar de forma fiable calidades de haz 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.

Nuestra exclusiva plataforma tecnológica permite que los láseres de IPG tengan potencias de salida más elevadas y una calidad de haz superior a un coste inferior al que puede conseguir cualquier otra tecnología láser de la competencia. Nuestros diseños patentados se basan en innovadoras técnicas de bombeo y componentes de alto rendimiento perfeccionados por IPG a lo largo de décadas de intensas inversiones e innovaciones. Las piedras angulares de la tecnología láser de fibra de IPG son nuestra técnica de bombeo lateral de revestimiento y la arquitectura de bombeo de diodo emisor único distribuido.

Tecnología de bombeo de diodos

La mejor tecnología de bomba de diodos de su clase aprovecha nuestra amplia experiencia en el sector de las telecomunicaciones y nuestra inversión en tecnología. Nuestros diodos de emisor único se fabrican con tecnología y procesos probados en telecomunicaciones, y cada oblea cumple las rigurosas normas del sector de las telecomunicaciones, lo que diferencia a IPG de otros productos de bombeo industrial que utilizan barras de diodos de corta duración y tecnologías de pila de barras. Como resultado, los diodos emisores únicos de IPG ofrecen una luminosidad de bombeo un orden de magnitud superior y hasta el doble de eficiencia energética que las bombas de pila de barras. Las bombas de un solo emisor pueden utilizar una simple refrigeración por agua o incluso aire forzado, a diferencia de las bombas de pila de barras, que requieren refrigeradores de microcanales caros, poco fiables y complejos que utilizan agua desionizada a alta presión.

Más información

Tecnología de bombeo lateral

Los láseres de fibra deben acoplar y recoger la luz de los diodos láser para crear una salida láser colimada. La salida de los diodos de emisor único de IPG se recoge en fibras con diámetros de núcleo de tan sólo 100 micras. Mediante la técnica de bombeo lateral desarrollada por el Dr. Valentin Gapontsev y el Dr. Igor Samartsev, la luz de muchos diodos de bombeo se acopla eficazmente al revestimiento de una fibra de ganancia activa. La luz de bombeo se somete a múltiples reflexiones en el revestimiento y a menudo se cruza con el núcleo monomodo, donde es absorbida y reemitida por iones de tierras raras. Este elegante mecanismo convierte la luz del diodo en luz láser de fibra con una eficacia excepcional.