Comprendre les lasers: qu'est-ce qu'un laser à fibre?

Dans le monde des lasers, peu de systèmes semblaient gagner en popularité auprès des utilisateurs aussi rapidement que les premiers systèmes à fibre laser.

Ce n'est pas une surprise. Les lasers à fibre représentaient un bond considérable au-delà de ce qui était possible avec les technologies antérieures, comme les premiers systèmes de diodes pompées, ou avec les méthodologies établies comme le laser CO2.

Mais qu'est-ce qu'un Laser à fibre optique? 

Pour les ingénieurs et les scientifiques, un laser à fibre est un appareil dans lequel «le milieu de gain actif est une fibre optique dopée avec des éléments de terres rares tels que l'erbium, l'ytterbium, le néodyme, le dysprosium, le praséodyme, le thulium et l'holmium».

Mais pour les non-ingénieurs et les moins avertis scientifiquement, cette explication laisse beaucoup à désirer.

Alors expliquons.

Saleté, pas de gaz

Traditionnellement, le gaz se trouve au cœur d'un laser. Un laser CO2, par exemple, est un laser dans lequel du dioxyde de carbone, un gaz incolore avec une densité environ 60 pour cent plus élevée que l'air sec est utilisé. Cela permet un faisceau infrarouge avec des bandes de longueurs d'onde centrées sur 9.4 et 10.6 micromètres.

Ce niveau de faisceau convient pour couper une grande variété de matériaux. Les lasers à CO2 sont également utiles dans des situations médicales, telles que la chirurgie des tissus mous ou la dermatologie.

En revanche, un laser à fibre remplace le gaz par une fibre optique normale en verre de silice. Cette fibre est ensuite «dopée» lorsqu'un petit élément d'un des éléments des terres rares y est ajouté.

Les atomes qui composent le milieu laser sont ensuite logés dans cette fibre dopée aux terres rares. Lorsque des photons sont émis, ils sont confinés à l'intérieur de ce noyau de fibre dopé.

Pourquoi choisir un laser à fibre?

L'idée de confiner les photons dans la fibre dopée aux terres rares est ce qui donne au laser à fibre son principal avantage sur ses rivaux: la stabilité.

Parce qu'un laser à fibre génère son faisceau à l'intérieur du noyau, la livraison du faisceau ne nécessite pas d'équipement optique complexe ou sensible.

Un laser normal, d'autre part, utilise une fibre optique pour déplacer le faisceau laser ou utilise des miroirs pour le faire rebondir. L'une ou l'autre approche fonctionne, mais les deux nécessitent un alignement extrêmement précis. Cela rend les lasers normaux sensibles aux mouvements et aux impacts. Et une fois que les choses se désalignent, un spécialiste doit remettre les choses en ordre.

Un laser à fibre n'a pas une telle sensibilité. C'est stable. Un laser à fibre peut gérer les chocs, les chocs, les vibrations et la discorde générale de toute chaîne de montage.

Il y a un autre avantage à confiner un faisceau laser au cœur de fibre dopée: il maintient le faisceau droit et petit. 

Cela, à son tour, permet de petites et précis se concentrer. Et en règle générale dans les lasers, plus le point créé par le faisceau est petit, plus il est efficace pour la découpe.

Un autre avantage est que les lasers à fibre sont économes en énergie.

Un laser à fibre peut convertir près de 100 pour cent de l'entrée qu'il reçoit dans le faisceau, limitant ainsi la quantité d'énergie qui est convertie en énergie thermique.Cela signifie que la fibre a tendance à rester à l'abri des dommages causés par la chaleur ou des fractures.

Tout cela s'ajoute à un laser robuste qui ne nécessite pratiquement aucun entretien. 

Telesis et le laser à fibre

Les lasers à fibre ont une longue histoire. Ils ont été inventés pour la première fois par Elias Snitzer en 1963. Mais les premiers modèles commerciaux ne sont apparus sur le marché qu'à la fin des années 1980.

Et Telesis était là.

Notre premier modèle était le laser à fibre d'ytterbium. Il a utilisé une approche qui avait été acceptée dans les communications, mais Telesis a reconnu qu'il pouvait être adapté pour être utilisé dans le marquage des matériaux. Ce fut un développement bouleversant. Ce nouveau marquage laser de style était la technologie la plus avancée de son époque. 

Sa percée principale était liée à sa nature robuste. Le laser à fibre d'ytterbium a produit des durées de fonctionnement de 20,000 XNUMX heures et plus. Le succès de la technologie a prouvé qu'elle est encore largement utilisée dans le marquage de surface aujourd'hui. 

L'étape suivante pour Telesis a été le développement du système laser Vanadate. Ce système utilise un cristal de vanadate (un composé de l'élément chimique Vanadium) avec des diodes couplées à des fibres. 

Le laser Vanadate produit un faisceau de très haute qualité qui peut produire des lignes extraordinairement fines sur une gamme remarquablement large de matériaux. 

Les modèles d'aujourd'hui

Aujourd'hui, Telesis fabrique et vend plusieurs variétés de lasers à fibre d'ytterbium à commutation Q sans entretien spécifiquement pour les applications de marquage.

Nos modèles de centrale sont appelés Série fibreCes lasers ont des puissances moyennes de 10 à 100 W et délivrent un faisceau laser haute puissance directement à la tête de marquage via un câble à fibre optique à gaine métallique flexible. 

La technologie des fibres et la conception mécanique robuste rendent les lasers parfaitement adaptés aux environnements industriels où les chocs, les vibrations et la poussière pourraient s'avérer trop contraignants pour d'autres approches.

La conception des marqueurs à fibre de la série F permet à l'ensemble global d'être très petit et modulaire pour une intégration facile dans une variété d'applications industrielles. Les systèmes de marquage laser de la série Fibre offrent une fiabilité de diode MTBF de 100,000 110 heures, la meilleure de sa catégorie, sans besoin de refroidissement par eau, et uniquement des exigences d'alimentation monophasées 220 / XNUMXVAC.

Récemment, nous avons lancé une toute nouvelle gamme de produits visant à réduire les coûts tout en augmentant le débit de la vitesse pour les clients industriels.

L'idée derrière le Système de marquage laser à fibre pulsée à double tête est simple: laissez une personne utilisant un seul ordinateur utiliser simultanément plusieurs lasers. 

Pourtant, malgré cette simplicité, le système à double tête maintient la qualité du faisceau pour laquelle tous les lasers à fibre Telesis sont connus, ainsi qu'une fiabilité de diode MTBF de 100,000 XNUMX heures. Le système Dual Head est entièrement refroidi par air et alimenté par une prise de courant monophasée.

Plus important encore, le système Dual-Head permet une transition facile de l'impression plus traditionnelle de codes numériques à l'impression matricielle 2D de pointe qui peut coder de grandes quantités de données de traçabilité.

Les principaux fabricants voient l'avantage. Le système à double tête a été déployé et testé chez de grands fabricants tels que Harley-Davidson® Motorcycles et Nissan® Motor Co. Ltd.

Lasers à fibre de nouvelle génération

Dans le monde en évolution rapide de la technologie laser à fibre, aucune entreprise ne peut se reposer sur ses lauriers. Même une entreprise comme Telesis.

Notre dernière percée n'est entrée en production que récemment: le Système laser à fibre de 100 watts.

La communauté des ingénieurs connaît depuis longtemps la puissance extraordinaire des lasers à fibre de 100 watts. Mais les gens de la suite C savent depuis longtemps que les systèmes laser avec ce niveau de  la puissance a été trop chère pour tous sauf quelques-uns. C'est pourquoi Telesis a chargé notre équipe de scientifiques et d'ingénieurs de classe mondiale de créer une version abordable d'un tel système.

Remarquablement, ils l'ont fait. 

Notre nouveau laser à fibre haute puissance fait des marques profondes (0.3 millimètres) en un seul passage! Cette vitesse et cette profondeur rendent le laser de 100 watts parfait pour des applications telles que la création de marques VIN dans l'industrie automobile ou des identificateurs de pièces pour l'avionique.

Les fabricants sont ravis.  Nous avons vendu trois de ces nouveaux systèmes laser à fibre alors qu'ils étaient encore en cours de test!

Prochain?

Avec la percée du laser à fibre de 100 watts, il est tentant de dire que l'industrie a atteint son apogée. Que peut-on attendre de plus d'un laser à fibre?

Nous avons l'intention de le découvrir.

Nos ingénieurs savent que la nature robuste des machines à laser à fibre, combinées au faisceau précis qu'elles produisent, pointent vers un avenir de dispositifs de marquage toujours plus rapides et moins coûteux.

En fait, ils ont déjà quelques surprises dans leurs manches. Alors restez à l'écoute.

Contrairement à de nombreux autres fabricants, Telesis fabrique une grande variété de machines de marquage utilisant une grande variété de technologies. Ceci est le premier article d'une série qui explique les différentes technologies que nous utilisons et examine leurs avantages et leurs inconvénients dans un environnement donné.

 

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